De toekomst begint vandaag: Mercedes-Benz Citaro FuelCELL-Hybrid

• Emissievrij, fluisterstil en ontziet het milieu

• Innovatief concept met beproefde elementen

• Lager verbruik, langere levensduur

• Nieuwe combinatie van elementen van brandstofcel- en hybridebus

• Lithium-ion batterijen als energieopslagplaats

• Twee brandstofcelstacks met hoog rendement

• Gewicht met een ton verlaagd

• Rechtstreeks van NEBUS naar de Citaro FuelCELL-Hybrid

De nieuwe Citaro FuelCELL-Hybrid is emissievrij, fluisterstil en ontziet het milieu: Mercedes-Benz zet de deur naar de toekomst van de aandrijving voor stadsbussen wagenwijd open. De wereldpremière vond in juni van dit jaar plaats tijdens de jaarvergadering van de UITP in Wenen. Daarna volgde de dynamische rijpresentatie van de nieuwe Citaro Fuel CELL-Hybrid tijdens de slotconferentie van HyFLEET:CUTE in Hamburg. Voor de Citaro FuelCELL-Hybrid is de toekomst vandaag begonnen: op basis van het prototype wordt binnenkort gestart met de productie in kleine serie. Volgend jaar staan grootschalige tests met tien klantvoertuigen in Hamburg op het programma en daarna staan uitgebreide klantentests op Europees niveau gepland.

Innovatief concept met beproefde elementen

De eerste brandstofcel-hybridebus van Mercedes-Benz combineert elementen van de reeds beproefde brandstofcelbussen van Mercedes-Benz, de diesel-elektro aangedreven Citaro G BlueTec Hybrid bus en technische doorontwikkelingen tot een nieuwe, toonaangevende aandrijflijn. Het platform wordt gevormd door de succesvolle stadsbus Mercedes-Benz Citaro. Binnen het globale project 'Shaping Future Transportation' van Daimler AG betekent de Citaro FuelCELL-Hybrid een belangrijke volgende stap naar emissievrij rijden.

Eisen voor aandrijvingen die het milieu ontzien worden strenger

Behalve de noodzaak om met name in stedelijke agglomeraties de uitstoot van deeltjes en fijnstof terug te brengen, is het ook de discussie rondom het beperken van CO2 die vraagt om een emissievrije aandrijflijn die het milieu in belangrijke mate ontziet.

Het antwoord daarop is de Mercedes-Benz Citaro FuelCELL-Hybrid. Hij is uitermate milieuvriendelijk in het gebruik: hij stoot tijdens het rijden geen schadelijke stoffen uit en rijdt bijna geluidloos. Daarmee is hij bij uitstek geschikt voor de inzet in drukke stadscentra en grote wereldsteden. De Citaro FuelCELL-Hybrid is de reeds aangekondigde, logische stap naar emissievrij openbaar vervoer en daarmee een belangrijke pijler voor de mobiliteit van de toekomst.

Lager verbruik, langere levensduur

Bovendien leidt de ambitieuze doorontwikkeling van deze nieuwe brandstofceltechniek tot kostenbesparingen: het waterstofverbruik van de Citaro FuelCELL-Hybrid is bijna de helft lager dan het verbruik van de eerste generatie brandstofcelbussen.

Tegelijkertijd komt de grondig doorontwikkelde techniek van de brandstofcelaandrijving steeds dichter bij het stadium van serieproductie. Naast een nog eens duidelijk verhoogde levensduur tot minstens zes jaar of 12.000 diensturen zijn ook de onderhoudsintervallen beduidend langer. Zowel de brandstofcellen als de batterijen en elektromotoren zijn tijdens de levensduur praktisch onderhoudsvrij. Bovendien zullen, anders dan bij de huidige brandstofcelbussen, de onderhouds- en servicewerkzaamheden worden uitgevoerd door speciaal geschoolde medewerkers van het betreffende openbaar vervoerbedrijf zelf.

Nieuwe combinatie van elementen van brandstofcel- en hybridebus

De nieuwe Mercedes-Benz Citaro FuelCELL-Hybrid combineert de genen van de beproefde Citaro met brandstofcelaandrijving met de huidige Citaro G BlueTec Hybrid. Hij verenigt ze tot een nieuw geheel en verzet de bakens in de ontwikkeling van aandrijfsystemen van stadsbussen.

Waterstofvoorraad gereduceerd ondanks grotere actieradius

Net als bij de Citaro met brandstofcelaandrijving van de eerste generatie is de techniek van de Citaro FuelCELL-Hybrid aan het zicht onttrokken en ruimtebesparend op het dak van de autobus gemonteerd. De waterstoftanks zijn vooraan ondergebracht en het zijn de enige elementen die één op één werden overgenomen van het voorgangermodel. Alle andere componenten werden nieuw ontwikkeld.

Daar de aandrijftechniek van de Citaro FuelCELL-Hybrid tot een aanzienlijke besparing op het verbruik leidt, was het mogelijk om het aantal tanks terug te brengen van negen naar zeven stuks met in totaal 35 kg waterstof.

Lithium-ion batterijen als energieopslagplaats

De lithium-ion batterijen zijn direct achter de waterstoftanks aangebracht en dat is een première voor brandstofcelbussen. De batterijen hebben een capaciteit van 27 kWh, genoeg om de elektromotoren constant met 120 kW aan te drijven. Met de stroom uit de energieopslagplaatsen kan de Citaro FuelCELL-Hybrid meerdere kilometers lang voor 100% op batterijenergie rijden. Omdat lithium-ion batterijen het beste werken onder temperaturen tussen 15 en 55 graden Celcius worden de ze met water gekoeld, teneinde een zo hoog mogelijk prestatie- en efficiencyniveau te kunnen bereiken.

Twee brandstofcelstacks met hoog rendement

Achter de airco voor het passagiersgedeelte op het middengedeelte van het dak bevindt zich het hart van de aandrijving van de Mercedes-Benz Citaro FuelCELL-Hybrid: twee brandstofcelstacks. Ze zijn naast elkaar geplaatst, maar werken onafhankelijk van elkaar. Ook zij wekken stroom op voor een continuvermogen van de E-motoren van 120 kW. De stacks bevatten elk 396 afzonderlijke brandstofcellen. Tussen de stacks bevinden zich de doseerinstallaties voor de waterstof en de luchttoevoer van de brandstofcellen.

De brandstofcelstacks van de Citaro FuelCELL-Hybrid onderscheiden zich duidelijk van de stacks van de vorige busgeneratie. Hun levensduur is met ca. 50 procent verlengd naar tenminste zes jaar. Ook het rendement is met 51 tot 58 procent beduidend hoger; bij de eerste generatie was dat 38 tot 43 procent.

Achter de stacks zijn warmtewisselaars gemonteerd. Deze gebruiken de warmte die de brandstofcellen afgeven om de passagiersruimte te verwarmen. Wanneer er geen verwarming nodig is of er meer warmte ontstaat dan nodig is, voeren vier ventilatoren de warme lucht af. Uit de aan de achterkant van de bus aanwezige uitlaat komen geen schadelijke stoffen vrij, maar uitsluitend onschuldig waterstof.

Bouwstenen voor elektronica en elektriciteit achterin

Het platform van de Citaro FuelCELL-Hybrid bestaat uit een twaalf meter lange solo-stadsbus met drie deuren. Bij de Citaro met dieselaandrijving in deze uitvoering zijn de staande motor, de automatische versnellingsbak en de aandrijfas achter elkaar geplaatst, maar de nieuwe bus heeft een andere architectuur. Achterin zijn de elektronica- en elektrische elementen ondergebracht die de nevenaggregaten aandrijven. Of het nu gaat om de stuurbekrachtiging, de airco of de drukluchtcompressor, de aandrijving van de nevenaggregaten gebeurt bij de Citaro FuelCELL-Hybrid elektrisch en, zeer effectief, alleen wanneer dat nodig is.

Waar zich in de dieselbus normaal gesproken de automatische versnellingsbak bevindt, zijn aan de linker kant nu twee omvormers geplaatst. De centrale motor uit de eerste generatie brandstofcelbussen zijn vervangen door asynchrone wielnaafmotoren met waterkoeling. Ze hebben samen een continuvermogen van 120 kW en een maximaal acceleratievermogen van 160 kW. Het vermogen van de motoren is ruim bemeten en voldoet ook onder veeleisende wegomstandigheden. Net als de omvormers en de batterijen zijn ook de wielnaafmotoren overgenomen uit de Citaro G BlueTec Hybrid.

Slim energiemanagement, verbruik verlaagd

De gehele aandrijflijn is gericht op efficiency. Zo profiteert de Citaro FuelCELL-Hybrid net als de dieselaangedreven hybridebus van recuperatie, dus van het terugwinnen van remenergie. Dankzij deze techniek bespaart de Citaro FuelCELL-Hybrid, afhankelijk van de verkeersomstandigheden en de toestand van de weg, tussen ca. 10 en 25 procent waterstof.

Daarbij komt het slimme energiemanagement van de seriële hybride-aandrijving. De Citaro FuelCELL Hybrid kan bijvoorbeeld op 100% batterij-aandrijving een afstand afleggen van ongeveer 2 tot 3 km, afhankelijk van de toestand van de weg. En daarbij rijdt hij ook nog eens geruislozer dan een voertuig op brandstofcellen. Wanneer de bus zijn volledige aandrijvingsvermogen nodig heeft, bijvoorbeeld bij het accelereren of een extreem sterk stijgingspercentage bij het bergop rijden, dan wordt ter ondersteuning van de tractiebatterij ook de brandstofcelaandrijving ingeschakeld.

Superzuinige brandstofcellen, de gereduceerde waterstofvoorraad met navenant lager gewicht en de elektrische aandrijving van alle nevenaggregaten, die alleen wordt ingeschakeld wanneer het nodig is, zorgen voor een verlaging van het verbruik. Dit resulteert per saldo in een verbruik van slechts ca. 11 tot 13 kg waterstof per 100 km. Ter vergelijking: de voorgangermodellen met brandstofcelaandrijving verbruiken ca. 22 kg waterstof per 100 km. Dit levert niet alleen meer rendement op, ook de bronnen voor de waterstofproductie worden hierdoor ontzien.

Gewicht met maar liefst een ton verlaagd

Het geringere verbruik leidt ook tot minder gewicht: ondanks extra batterijen weegt de Mercedes-Benz Citaro FuelCELL-Hybrid met een leeggewicht van ca. 13,2 ton ongeveer een ton minder dan het voorgangermodel. En daardoor is er meer plaats voor passagiers.

Het lagere gewicht is het gevolg van het wegvallen van de automatische versnellingsbak, lichtere brandstofcelstacks en een kleinere koeling. Daarbij komt de kleinere waterstofvoorraad. Desondanks is de actieradius, afhankelijk van de toestand van de weg, vergroot van ca. 200 km naar ca. 250 km. Dat komt overeen met de waarden van een conventionele dieselbus en hetzelfde geldt voor de rijprestaties.

Naast risicobeperking en betrouwbaarheid lag het accent bij de ontwikkeling van de eerste generatie brandstofcelbussen vooral op de gebruiksvriendelijkheid. Nadat de functionaliteit op de lange termijn inmiddels is bewezen, wordt de focus nu gericht op een verdere verbetering van de verbruikscijfers en het rendement in het algemeen.

Daartoe behoort een verdere verbetering van de betrouwbaarheid en de duurzaamheid. Zo voldoen de ventielen om de waterstof te doseren nu bijvoorbeeld net zo aan de speciale eisen voor voertuigen die op de openbare weg worden ingezet, als de vermogenscapaciteit van de elektronica. De aggregaten worden niet alleen slechts ingeschakeld wanneer dat nodig is, maar zijn er ook op gericht om langdurig schoon en individueel te worden belast. Ook de beschikbaarheid van twee energiebronnen beperken de belasting van de aandrijflijn tot een minimum.

De brandstofmeter: waterstof in plaats van diesel

De Citaro FuelCELL-Hybrid werd weliswaar over de hele linie nieuw ontwikkeld, maar voor de bestuurder is er niets veranderd, ook niet in vergelijking met de dieselbus. Dit geldt niet alleen voor het rijden op zich, maar ook voor de bestuurdersplaats en de brandstofmeter. De meter toont de resterende voorraad waterstof in plaats van de resterende hoeveelheid dieselbrandstof.

Het rijcomfort voor bestuurder en passagiers is ten opzichte van de eerste generatie brandstofcelbussen duidelijk verfijnd. Dit wordt veroorzaakt doordat de Citaro beschikt over een vooras met onafhankelijke wielophanging rondom en een voorbeeldig verings- en rijgedrag. Net als bij de eerste Citaro brandstofcelbus zorgt een stabiliteitsregeling ervoor dat het voertuig in bochten niet de onaangename neiging tot zijwaarts overhellen vertoont.

De indeling van het interieur komt overeen met dat van de Citaro met dieselaandrijving. Het wegvallen van de dieseltank geeft een extra ruimtelijk effect. Bovendien heeft het prototype van de Citaro FuelCELL-Hybrid voor de passagiers nog een paar verschillen ten opzichte van de conventionele stadsbussen in petto: de handgrepen uit edelstaal en een vloer in scheepsvloer design verlenen het passagiersgedeelte dezelfde uitstraling van exclusiviteit en duurzaamheid die ook de aandrijflijn kenmerkt.

Bus en personenwagen profiteren van elkaar

De Citaro FuelCELL-Hybrid onderstreept het leiderschap van Mercedes-Benz en Daimler Buses op het gebied van voertuigaandrijvingen. Daarbij profiteren de ingenieurs van het concern in het competentiecentrum voor brandstofceltechnologie in Kirchheim-Nabern van hun spilfunctie in het concern: ze ontwikkelen centraal de brandstofcelaandrijving voor alle merken en divisies.

Op deze manier is een uiterst effectieve en doelgerichte ontwikkeling mogelijk. Zo worden bijvoorbeeld ervaringen met en testresultaten van de Citaro FuelCELL-Hybrid en brandstofcelaandrijvingen voor personenwagens met elkaar uitgewisseld. Door de toepassing in meerdere modelreeksen met navenant hoge voertuigaantallen zijn ontwikkelingen van componenten mogelijk, die nooit mogelijk zouden zijn voor fabrikanten van alleen autobussen of alleen bedrijfswagens. De brandstofcelstacks van de nieuwe Citaro FuelCELL-Hybrid zijn bijvoorbeeld ongeveer gelijk aan die van de Mercedes-Benz B-Klasse met brandstofcelaandrijving die in de loop van volgend jaar in serieproductie gaat.

Rechtstreeks van NEBUS naar de Citaro FuelCELL-Hybrid

Daimler Buses volgt de weg naar emissievrij rijden met voorrang voor de stadsbus uiterst consequent en doelgericht. Het begon in 1997 met de NEBUS als ontwikkelingsconcept, de eerste brandstofcelbus ter wereld. Daarna voerde de weg via de Citaro met brandstofcelaandrijving en de Citaro G BlueTec Hybrid met diesel-elektroaandrijving naar de nieuwe Citaro FuelCELL-Hybrid in 2009.

Vloottest met tien bussen in Hamburg

Bij de Citaro FuelCELL-Hybrid gaat het niet om een futuristische studie, maar om realiteit: Mercedes-Benz zal de autobus vanaf volgend jaar in een vloottest samen met de Hamburger Hochbahn in de praktijk inzetten en intensief als lijnbus testen. Hiervoor wordt een kleine serie van tien autobussen geproduceerd. Deze vloottest wordt ondersteund door het Duitse ministerie voor verkeer, bouw en stadsontwikkeling.

Bovendien wordt ernaar gestreefd om op Europees niveau in meerdere steden grootschalige tests door te voeren. Deze sluiten aan op de succesvolle CUTE-vloottest van de Europese Unie. Binnen CUTE, het daartoe behorende HyFLEET:CUTE project en overige aangesloten projecten zijn sinds 2003 36 Mercedes-Benz Citaro bussen bij twaalf openbaar vervoerbedrijven op drie continenten van IJsland tot Australië bijzonder goed uit de test gekomen. De bussen legden tezamen tot op heden in ca. 135.000 diensturen een afstand af van meer dan twee miljoen kilometer. Zij bewezen daarbij op indrukwekkende wijze de deugdelijkheid van de milieuvriendelijke brandstofcelaangedreven stadlijnbussen in de dagelijkse praktijk. De nieuwe Mercedes-Benz Citaro FuelCELL-Hybrid zal deze ontwikkeling succesvol voortzetten.