Firma Robert Bosch oferuje pełną gamę rozwiązań w zakresie układów napędowych dla pojazdów użytkowych, które są przyjazne dla środowiska.
Zaletą lekkich samochodów dostawczych, tzw. vanów, jest szybki transport towarów do miejsca docelowego, a także możliwość wykorzystania napędu o zerowej emisji lokalnej. Jednak im dłuższa podróż i cięższy pojazd, tym akumulatorowy napęd elektryczny staje się mniej efektywny. Rozwiązaniem są inne zeroemisyjne technologie, takie jak wodorowe ogniwa paliwowe, które z powodzeniem mogą być wykorzystane w branży transportowej. Właśnie w tę technologię firma Robert Bosch wyposażyła samochody dostawcze i rozpoczęła testy na drogach.
Zastosowanie wodorowych ogniw paliwowych umożliwia osiągnięcie dużego zasięgu pojazdu, przy utrzymaniu krótkiego czasu tankowania. Dzięki temu długie podróże stają się bardziej ekonomiczne. Dzięki testom vanów napędzanych wodorem poszerzamy naszą wiedzę i pokazujemy, że wodorowe ogniwa paliwowe mogą być odpowiednim rozwiązaniem napędowym również dla lekkich pojazdów dostawczych. – powiedział dr Markus Heyn, członek zarządu firmy Bosch i prezes sektora Mobility Solutions.
Partnerem projektu jest firma ABT eLine, która zaprojektowała i przebudowała pojazdy wspólnie z działem Bosch Engineering. Pojazdy testowe wraz z ogniwami paliwowymi Bosch można zobaczyć i przetestować na torze podczas targów motoryzacyjnych IAA Transportation w Hanowerze.
Technologia oparta na komponentach Bosch
Produkcja wodorowych ogniw paliwowych została niemal w pełni oparta na komponentach marki Bosch. W pojazdach zastosowano cały zestaw ogniw paliwowych, który składa się ze stosu, modułu zasilania anody zawierającego wtryskiwacz wodoru i dmuchawę recyrkulacyjną, elektronicznej jednostki sterującej, elektrycznej sprężarki powietrza oraz elementów systemu magazynowania wodoru, a także wielu czujników.
Już na tym etapie projekt dostarcza ważnych danych: nawet z załadunkiem pojazdy mogą przejechać do 540 kilometrów, a ponowne pełne tankowanie odbywa się w ciągu sześciu minut. Wodorowe ogniwa paliwowe mogą więc być w przyszłości dobrym uzupełnieniem napędu akumulatorowo-elektrycznego dla operatorów flot, których samochody dostawcze pokonują długie dystanse w ciągu dnia, a wieczorem powracają do punktu serwisowego i magazynu.
Podstawą techniczną obu pojazdów są dostępne na rynku samochody dostawcze, które poruszają się wyłącznie na zasilaniu elektrycznym. Aby przeprowadzić testy, akumulatory wraz z urządzeniami peryferyjnymi zostały zastąpione przez wodorowe ogniwa paliwowe, pięć zbiorników magazynujących łącznie ponad 10 kilogramów wodoru oraz mniejszy akumulator litowo-jonowy.
Partner ABT eLine dostosował układ chłodzenia, system sterowania pojazdem oraz układ elektryczny, natomiast firma Bosch zaprojektowała system wodorowych ogniw paliwowych, zintegrowała go z pojazdem wraz z systemem magazynowania wodoru i opracowała odpowiedni system sterowania. Po przeprowadzeniu wymaganych badań technicznych pojazdy oficjalnie dopuszczono do ruchu drogowego.
Kolejne kroki dla rozwoju ogniw paliwowych i wodoru
Pierwsze komponenty Bosch do wodorowych ogniw paliwowych trafiły już do produkcji seryjnej. „Aby dalej rozwijać ten obszar, potrzebujemy jak największej ilości danych z rzeczywistych operacji drogowych” – wyjaśnia Gackstatter. Dzięki łączności w chmurze oba pojazdy testowe dostarczają w czasie rzeczywistym niezbędnych informacji do komputerów deweloperów, uzupełniając w ten sposób wartości pomiarowe ze stanowisk badawczych. Dzięki zebranej wiedzy Bosch może wcześniej zaoferować klientom przetestowane i sprawdzone komponenty oraz kompleksowe wsparcie w zakresie projektowania systemów.
Jednak do przełomu na rynku technologii paliwowych konieczne jest podjęcie dalszych kroków. Kwestie takie jak na przykład rozwój infrastruktury magazynowej i zwiększenie produkcji zielonego wodoru są możliwe do rozwiązania wyłącznie przy ścisłej współpracy.
Jeszcze lepsza podstawa
Inżynierowie Bosch oparli konstrukcję silnika elektrycznego i falownika na technologii stosowanej w segmencie samochodów osobowych. Nie tylko znacząco przyspieszyło to fazę rozwojową, ale także pomogło w obniżeniu kosztów. Dzięki wbudowaniu elektrycznego modułu napędowego w istniejący w pojazdach układ chłodzenia wodnego nie ma konieczności umieszczania dodatkowego układu chłodzenia na bazie oleju. Ponadto wysoka prędkość obrotowa silnika elektrycznego sprawia, że do spełnienia wszystkich wymagań wystarcza przekładnia jednobiegowa.
Mniejsze wymiary nowego napędu elektrycznego umożliwiają zastosowanie akumulatora składającego się tylko z jednej części. Nowe mikrokontrolery oferują znacznie większą moc obliczeniową do przetwarzania złożonych algorytmów sterowania napędem elektrycznym w ciągu milisekund. W tym kontekście oprogramowanie jest w dużej mierze odpowiedzialne za zachowanie napędu elektrycznego i może być dostosowane do specyficznych wymagań klientów. Produkcja modułu napędowego odbywa się w Hildesheim w Niemczech – wiodącej fabryce napędów elektrycznych firmy Bosch.
Nowy typ zasilania w układach napędowych Bosch dla pojazdów użytkowych
Według prognoz firmy Bosch, w 2025 roku ponad 80 proc. wszystkich samochodów ciężarowych o masie co najmniej 6 ton, będzie nadal napędzanych silnikami Diesla. W kolejnych latach różnorodność układów napędowych ma się zwiększyć, a do 2035 roku połowa nowych pojazdów użytkowych będzie wyposażona w napęd elektryczny zasilany akumulatorem lub wodorem.
Technologia nastawiona na neutralność klimatyczną jest szczególnie istotna w pojazdach użytkowych. W zależności od zastosowania będziemy mogli zapewnić więcej niż jeden neutralny klimatycznie rodzaj układu napędowego dla samochodów ciężarowych. – powiedział Heyn.
W samej firmie Bosch nad układami napędowymi dla nowoczesnych samochodów ciężarowych pracuje 3 400 inżynierów. Żadne inne przedsiębiorstwo nie oferuje tak wielu rozwiązań z zakresu elektromobilności jak Bosch: od e-rowerów po maszyny budowlane, od półprzewodników z węglika krzemu po kompletne moduły napędowe. To strategia, która przynosi duże korzyści. Do firmy Bosch spłynęło już 30 obszernych zamówień na akumulatorowo-elektryczne układy napędowe. Bosch ma także ambitne plany związane z rozwojem technologii ogniw paliwowych. Do 2025 roku firma planuje wprowadzić na drogi ponad 40 000 systemów wodorowych Bosch.
Aby zrealizować ten cel, przedsiębiorstwo samodzielnie produkuje stosy i stwarza możliwości produkcyjne na skalę globalną w fabrykach zlokalizowanych w pobliżu swoich klientów, czyli w zakładach w Anderson (USA), Wuxi (Chiny) i Bambergu (Niemcy). Ogniwa paliwowe nie są jednak jedynym sposobem wykorzystania wodoru do zasilania samochodów ciężarowych – istnieją również silniki H2. Obecnie Bosch pracuje nad sterownikami i techniką wtrysku, które są niezbędne dla tego typu silników. Przedsiębiorstwu udało się także pozyskać duży projekt w tym obszarze w Indiach.
Bosch uczy samochody ciężarowe jazdy
Jednak działalność Bosch skupia się nie tylko na produkcji elementów konstrukcyjnych, ale także na tworzeniu oprogramowania. Połowa pracowników działu badań i rozwoju w sektorze Mobility Solutions to inżynierowie oprogramowania. Sprzyja to między innymi rozwojowi zautomatyzowanej jazdy. Bosch zatrudnia 1 100 inżynierów zajmujących się tym obszarem, a oprogramowanie, czujniki, komputery samochodowe i elementy wykonawcze dostarcza z jednego źródła. „Wkraczamy w erę zautomatyzowanej jazdy, po części również ze względu na dotkliwe braki kierowców.
W żadnym innym obszarze zautomatyzowana jazda nie ma takiego znaczenia ekonomicznego jak w pojazdach użytkowych. – powiedział Heyn.
Obecnie w całej Europie brakuje już 400 000 kierowców. Bosch zamierza do końca dekady wdrożyć bezzałogowe systemy jazdy na autostradach. W 2025 roku u jednego z europejskich producentów samochodów ciężarowych rozpocznie się masowa produkcja komputerów pokładowych, które umożliwiają przetwarzanie danych z czujników w czasie rzeczywistym. Technologia Bosch sprawi, że architektura elektroniczna w przyszłych pojazdach użytkowych będzie znacznie bardziej wydajna, stanowiąc tym samym podstawę dla tzw. ciężarówki programowalnej (ang. software-defined truck – SDT).
Dążąc do wdrożenia rozwiązań z obszaru zautomatyzowanej jazdy, firma Bosch rozwija także systemy wspomagania kierowcy. Najlepszym przykładem są narożne czujniki radarowe w ciężarówkach. W ciągu najbliższych kilku lat ten obszar rynku wzrośnie o 40 proc., a firma Bosch o prawie 60 proc. Działania przedsiębiorstwa są podyktowane różnymi czynnikami, w tym wymogami prawnymi dotyczącymi zapobiegania wypadkom drogowym z udziałem pojazdów użytkowych. Na przykład, od 2024 roku w Europie obowiązkowym elementem wyposażenia pojazdów będzie funkcja asystenta skrętu.
