Technische Details und Serienstart des Mercedes eCitaro fuel cell

Daimler Buses hat zur Präsentation des eCitaro fuel cell auf dem Global Public Transport Summit nun alle Details seines ersten serienmäßigen Elektrobusses mit Brennstoffzelle als Range-Extender vorgestellt. Der Serienstart des eCitaro fuel cell erfolgt zeitgleich mit der Messepremiere.

Erste Eckdaten zum Antrieb der neuen eCitaro-Variante lieferte Daimler Buses bereits Ende Mai. Seitdem ist bekannt, dass der eCitaro fuel cell Mercedes-Benz‘ Lithium-Ionen-Batterien der dritten Generation mit einer Brennstoffzelle als Range-Extender kombiniert. Als Solobus erhält das Modell drei Batteriepakete mit zusammen 294 kWh Kapazität. Als Gelenkbus sind es drei oder vier Packs mit kumuliert bis zu 392 kWh. Die Brennstoffzelle kommt in beiden Fällen auf 60 kW Leistung – und stammt von Toyota.

Als Reichweite gibt Daimler Buses für den Range-Extender-Gelenkbus bis zu 350 Kilometer an, für den Solobus bis zu 400 Kilometer. Angesichts dieser Reichweiten ist der eCitaro fuel cell nicht auf Zwischenladungen auf der Strecke, sondern auf reines Depotladen per Stecker mit bis zu 150 kW ausgelegt. Er sei „die ideale Ergänzung für Verkehrsbetriebe mit bestehendem Batterie-elektrischem Fuhrpark, die ihre langen Umläufe ohne Nachladen und ohne zusätzliche Busse bedienen wollen“. Freilich braucht es zur Nutzung des Range-Extender aber auch eine Wasserstoff-Quelle. Dazu weiter unten mehr.

In puncto Serienstart äußert Daimler Buses, dass die Gelenkbusvariante ab der Messepremiere – also ab sofort – bestellbar sei. Zum Marktdebüt des Solobusses macht der Hersteller noch keine Angaben. Auch Preise nennt der Busbauer bisher nicht.

Dafür liefert Daimler Buses einen detaillierten Blick in den Aufbau der neuen eCitaro-Variante. Bewusst habe man sich entschieden, in der „Spanne der möglichen Kombinationen“ auf einen Antrieb mit großer Batteriekapazität und kompakter Brennstoffzelle zu setzen, schildert der Hersteller und verweist unter anderem darauf, dass Strom aus dem Netz als Betriebsstoff auf absehbare Zeit deutlich günstiger zu haben sei als Wasserstoff. Die Brennstoffzelle des eCitaro fuel cell dient deshalb nicht als Hauptenergie­quelle, sondern sie wird lediglich zur Verlängerung der Reichweite eingesetzt.

Zur Brennstoffzelle selbst präzisiert Daimler Buses jetzt, dass es sich um „ein erprobtes Modul“ handele – nämlich eine Toyota-Brennstoffzelle der zweiten Generation in einer Heavy-Duty-Ausführung mit einer Maximalleistung von 60 kW. Im eCitaro fuel cell soll sie im Bereich des Bestpunkts bei rund 20 kW betrieben werden und in einem Spannungsbereich von 400 bis 750 Volt arbeiten. Verbaut wird das Brennstoffzellenmodul aufgrund seiner flachen und kompakten Bauweise auf dem Dach. Beim Solobus sei das rund 240 Kilogramm schwere Modul auf Höhe kurz hinter der Vorderachse platziert, beim Gelenkbus vorn auf dem Dach des Hinterwagens, heißt es.

Als Lebensdauer des Moduls gibt der Hersteller rund 40.000 Stunden im Einsatz als Range-Extender an, was einer Nutzungsdauer von sieben bis zehn Jahren entsprechen soll. Den Wasserstoff (gasförmig und mit einem Druck von 350 bar) erhält das Modul aus ebenfalls auf dem Dach montierten je 5 kg fassenden Typ-4-Tanks. Beim Solobus sind es fünf Tanks mit einem Fassungsvermögen von 25 Kilogramm H2, beim Gelenkbus sechs oder sieben Tanks mit 30 bzw. 35 Kilogramm H2. Die Betankung erfolgt in Fahrtrichtung rechts über der zweiten Achse. Als Betankungszeit gibt das Unternehmen „unter optimalen Bedingungen und in Abhängigkeit von der Tankinfrastruktur (…) im Solobus rund zehn Minuten“ an.

Hauptenergiespeicher an Bord sind freilich die Akkupacks auf NMC-Basis (Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid). Wie die beiden Systeme ineinandergreifen, regelt eine intelligente Steuerung, wobei Verkehrsbetriebe zwischen zwei verschiedenen Betriebsmodi wählen können: Im Modus „Maximale Reichweite“ werden sowohl Batterieladung als auch Wasserstoff maxi­mal ausgeschöpft. Die Brennstoffzelle arbeitet dabei stets im effizientesten Betriebs­bereich. Im Modus „Minimaler H2-Verbrauch“ liefert dagegen die Batterie den überwiegenden Teil der Energie für Antrieb und Nebenverbraucher. Die Brennstoffzelle schießt nur so viel Energie zu, wie zum Erreichen der zuvor eingestellten Reichweite notwendig ist.

Der eCitaro fuel cell basiert zu großen Teilen auf dem eCitaro mit reinem Batterieantrieb. „Zwar waren umfangreiche Anpassungsmaßnahmen notwendig, jedoch keine komplette Neukonstruktion“, teilt Daimler Buses mit. So übernimmt die Range-Extender-Variante auch den ZF-Achsantrieb, der im Solobus 125 kW und 485 Nm leistet. In der Gelenkbus-Variante sind optional zwei E-Achsen mit je 125 kW an Bord. Das Layout des Fahrgastraums und auch das Fahrercockpit entsprechen den gewohnten Modellen des eCitaro. Einzige Ausnahme, der Busfahrer erhält im Instrumentenfeld anstelle des üblichen Drehzahlmessers ein Powermeter zum Energiefluss des eCitaro G fuel cell und eine weitere Anzeige mit dem prozentualen Füllstand der Wasserstoffbehälter.

An anderen Stellen gibt es größere Differenzen: Neu ist beim eCitaro fuel cell zum Beispiel die Software einzelner Steuergeräte. Das betrifft unter anderem die Wärmesteuerung. Die neue Variante kann so die Abwärme der Brennstoffzelle für die Heizung des Fahrzeuginnen­raums nutzen. „Wie beim Batterie-elektrischen eCitaro verwendet Daimler Buses auch beim eCitaro fuel cell die kompakte Klimaanlage mit Wärmepumpe, jedoch mit dem Kältemittel R134a. Im Zusammenspiel mit der Abwärme der Brennstoffzelle erreicht sie bei niedrigen Temperaturen eine höhere Effizienz auch gegenüber der CO₂-Klimaanlage des eCitaro. Die Abwärme der Brennstoffzelle lässt sich zudem zur Temperierung der Batterien nutzen“, präzisiert der Hersteller.

Ein weiterer Pluspunkt: Der eCitaro fuel cell soll durch die Gewichtsverteilung von Batterien, Brenn­stoffzelle und Wasserstofftanks eine hohe Zahl von Fahrgästen befördern können. Ein dreitüriger Gelenkbus mit einer angetriebenen Achse, drei Batteriepaketen und sieben Wasserstofftanks soll mit rund 128 Fahrgastplätzen aufwarten. „Damit bietet der eCitaro fuel cell sogar eine höhere Fahrgastkapazität als ein Batterie-elektrischer eCitaro mit maximaler Batteriebestückung“, vergegenwärtigt das Unternehmen.

Für die Entwicklung der Range-Extender-Technologie erhielt Daimler Buses im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) 3,3 Millionen Euro Förderung. Neben den technischen Aspekten führt Daimler Buses mit der neuen Modellvariante auch neue digitale Services ein. Im Mittelpunkt dabei: die virtuelle Datenschnittstellt TiGR, die bei der Datenintegration in die individuelle Software beim Kunden eine wichtige Rolle spielen soll. Als einer der ersten Fahrzeughersteller in Europa biete man mit TiGR eine Datenschnittstelle für die Bus-Fernüberwachung, die nach dem einheitlichen, internationalen Standard der ITxPT zertifiziert ist, teilt das Unternehmen mit.
media.daimlertruck.com (Serienstart), media.daimlertruck.com (Brennstoffzelle)