Napęd elektryczny o zasięgu zwiększonymprzez zastosowanie ogniwa paliwowego:

eliminuje zastosowanie silnika spalinowego, emitującego związki toksyczne,ogranicza zużycie paliw ropopochodnych,zmniejsza energochłonność pojazdu,prowadzi do zerowej emisji substancji szkodliwych,pozwala na odzyskiwanie w bardzo dużym stopniu energii kinetycznej autobu-

su w trakcie hamowania,umożliwia zastosowanie większej liczby urządzeń pomocniczych zasilanych

energią elektryczną,zmniejsza hałas generowany podczas pracy pojazdu,zmniejsza zużycia hamulców,umożliwia wykorzystanie funkcji start/stop,

Elektryczny autobus miejski zasilany energią elektryczną, której znacząca część pochodzi z wodorowego ogniwa pali-wowego, a mniejsza z sieci energetycznej, jest obecnie najbardziej przyjaznym dla środowiska pojazdem komunikacjimiejskiej. Jego walory użytkowe nie odbiegają on standardowych pojazdów zasilanych dieslem, nie ma emisji substan-cji szkodliwych w miejscu eksploatacji, mniejszy jest hałas. Wydłużenie pojazdu o 0,75 m w stosunku do bazowejkonstrukcji autobusów miejskich miało na celu poprawę komfortu pasażerów: zwiększono powierzchnię niskiej podło-gi, dodając jeden rząd siedzeń więcej w porównaniu do autobusu 18 m.

3030303030

AAAAAUTOBUS – TRUTOBUS – TRUTOBUS – TRUTOBUS – TRUTOBUS – TRANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNY

Pod koniec grudnia Solaris przekazałhamburskiemu przewoźnikowi, fir-

mie Hochbahn, pierwszy z dwóch za-mówionych autobusów elektrycznychwyposażonych w wodorowe ogniwa pa-liwowe. Podpoznański producent jakopierwszy w Polsce wykorzystał tę tech-nologię w swoich pojazdach. Honoro-wymi gośćmi tego znaczącego dla eu-ropejskiej branży transportu publiczne-go wydarzenia byli m.in. burmistrzHamburga Olaf Scholz, sekretarz stanuw Federalnym Ministerstwie TransportuRainer Bomba i prezes Hochbahn Gün-ter Elste.

Nowatorskie Solarisy Urbino 18,75dla Hochbahn wyposażono w baterieo pojemności 120 kWh, które stanowiązasadnicze źródło energii. Nowościąjest sposób ich ładowania, za pomocą

Solaris Urbino 18,75 electricSolaris Urbino 18,75 electricSolaris Urbino 18,75 electricSolaris Urbino 18,75 electricSolaris Urbino 18,75 electriczasilanego wodorem ogniwa paliwowe-go marki Ballard o mocy 101 kW, którepełni rolę range extendera. Liczbę łado-wań z góry zaprogramowano, przyjmu-jąc, że ogniwo paliwowe będzie załą-czać się tylko wtedy, gdy pojawi się po-trzeba wykorzystania 100% jego mocy.To znacząco wydłuża żywotność. Łado-wanie autobusów przewidziano pod-czas jazdy, co eliminuje koniecznośćpostoju w celu uzupełniania energii.Tankowanie wodorem zaplanowanotylko raz dziennie, po powrocie do za-jezdni.

Mierzące 18,75 m Urbino to najdłuższedotychczas elektrobusy zbudowaneprzez polskiego producenta. „Bazą dlarozwoju tak zaawansowanego technolo-gicznie produktu jest prawie 15-letniedoświadczenie Solarisa w budowie po-

jazdów z elektrycznym napędem – tro-lejbusów, autobusów hybrydowych orazelektrycznych. Cieszymy się, że mamysposobność wspierać firmę Hochbahnoraz Wolne i Hanzeatyckie Miasto Ham-burg w ich dążeniach do osiągnięciaambitnych celów klimatycznych. Zapre-zentowany dziś Solaris Urbino electric,dzięki długości wynoszącej 18,75 m,gwarantuje możliwość obsługiwaniaprzez niskoemisyjne środki transportunawet najbardziej zatłoczonych linii” –podkreślił podczas prezentacji dr inż.Dariusz Michalak, Wiceprezes ZarząduSolaris Bus & Coach.

Autobus ma napęd elektrycznyz asynchronicznym silnikiem trakcyj-nym o mocy 240 kW. Cała energoelek-tronika została umieszczona na dachuw kontenerze trakcyjnym, w którymznajdują się przetwornice do ładowaniabaterii pokładowych 24 V, falownik silni-ka trakcyjnego oraz przetwornice 600 VDC/3x400 V AC do zasilania pompywspomagania i sprężarki powietrza. Do-datkowymi elementami na dachu sąprzetwornica 600 V DC/3x400 V AC dozasilania elektrycznej klimatyzacji prze-strzeni pasażerskiej oraz rezystor ha-mowania.

Zwyczajowo w rozwiązaniach napęduelektrycznego z dodatkowym rangeextenderem są stosowane generatoryprądotwórcze z silnikami spalinowymi,stwarzającymi znaczne obciążenie dla

AAAAAUTOBUS – TRUTOBUS – TRUTOBUS – TRUTOBUS – TRUTOBUS – TRANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNY

3131313131

środowiska. Celem tego projektu byłostworzenie autobusu elektrycznego,który nie będzie emitował żadnychszkodliwych substancji w miejscu użyt-kowania, nawet podczas jazdy przyużyciu dodatkowego źródła energii. Ta-kie kryterium spełnia ogniwo paliwowe.

Innowacyjność rozwiązania Solarispolega na wykorzystaniu ogniwa pali-wowego jako range extendera i wysoceinteligentnych algorytmów sterowania,zapewniających maksymalizację czasujego życia, przy zapewnieniu dziennejoperacyjności równej autobusom z na-pędem Diesla. Nieliczne próby wykorzy-stania tego urządzenia w autobusachzakładają użycie ogniwa jako podsta-wowego źródła zasilania elektrycznychsilników trakcyjnych, natomiast akumu-latory są używane tylko w chwili zwięk-szonego zapotrzebowania na energię,której nie może dostarczyć ogniwo.Rozwiązanie takie skutkuje tym, żeogniwo jest często włączane i wyłącza-ne oraz pracuje w całym zakresie mocyi sprawności. Powoduje to szybsze zu-życie bardzo drogich elementów eks-ploatacyjnych (np. membrany, którejzużycie decyduje o sprawności ogniwapaliwowego).

Konstruktorzy Solarisa po wnikliwejanalizie zdecydowali, że podstawowymźródłem zasilania silników będą baterietrakcyjne, a ogniwo paliwowe będziezałączane tylko wtedy, gdy wystąpi po-trzeba naładowania baterii. W efekcieogniwo pracuje w optymalnym zakresiepod względem wydajności, trwałościi zużycia paliwa. Technologia wodoro-

wa stanie się dzięki temu tańsza w eks-ploatacji i bardziej niezawodna. Jest topewien przeskok jakościowy, którymoże mieć wpływ na rozwój technolo-gii wodorowej w motoryzacji.

Paliwem dla ogniwa jest wodór, z któ-rego jest produkowana energia elek-tryczna. Zaletą tego paliwa jest brakemisji substancji szkodliwych. Zasadadziałania ogniwa paliwowego opiera sięna reakcji odwrotnej do elektrolizywody, w wyniku której otrzymuje sięenergię elektryczną do napędu, a rów-nież energię cieplną, którą można wy-korzystać do ogrzewania przestrzenipasażerskiej. W ten sposób rozwiązujesię także problem dużego zużycia ener-gii zimą, gdy pojazd elektryczny potrze-

buje praktycznie tyle samo energii dojazdy, co na ogrzanie wnętrza. Produk-tem ubocznym reakcji jest czysta parawodna.

Wszystkie komponenty wchodzącew skład range extendera zostały zabu-dowane na dachu pierwszego wagonuautobusu. Oprócz ogniwa wraz z akce-soriami pomocniczymi, znajdują się tamzbiorniki do magazynowania 45 kg wo-doru pod maksymalnym ciśnieniem 350atmosfer przy 15o. Takie ciśnienie ma-gazynowania zapewniają cylindry typu3, z aluminiowymi ściankami wzmacnia-nymi zewnętrzną warstwą kompozytu.

W układzie występuje wiele zabezpie-czeń na wypadek awarii. Przed poża-rem chronią zawory, które w tempera-

z ogniwem wodorowymz ogniwem wodorowymz ogniwem wodorowymz ogniwem wodorowymz ogniwem wodorowym

Rozmieszczenie elementów napęduelektryczno-wodorowego w prototy-powym autobusie Solaris: 1 – konte-ner trakcyjny, 2 – dodatkowe falowni-ki, 3 – rezystor hamowania, 4 – sprę-żarka powietrza, 5 – wtyczka ładowa-nia zewnętrznego „plug in”, 6 – silniknapędowy 240 kW, 7 – klimatyzacja,8 – pompa wspomagania, 9 – chło-dzenie. Dach musi w tym przypadkuznieść wyjątkowo dużo. Zespół ogni-wa ma w sumie masę ok. 400 kg (270kg samo ogniwo, ok 50 kg zespółchłodzenia, ponad 70 kg pompa do-starczająca powietrze). Butle wodoro-we ważą 1200 kg.

Ogniwo paliwowe jestzbudowane z katody,anody i elektrolitu międzynimi. Wodór jest dostar-czany do anody, gdzienastępuje jego rozszcze-pienie na protony i elek-trony. Protony wędrująprzez elektrolit (w tymprzypadku membranępolimerową) do katody,a elektrony przechodządo zewnętrznego obwo-du elektrycznego. Na ka-todzie zachodzi reakcjałączenia protonów z tle-nem oraz elektronamiz obwodu zewnętrznego,w wyniku czego tworząsię woda i ciepło.

11111

2222233333

4444455555

66666

77777

88888

99999

Pierwszy autobus wodo-rowy Solaris świętowałswoją premierę podczasuroczystego otwarcia in-nowacyjnej linii autobu-sowej 109, po której będąporuszały się wyłączniepojazdy z alternatywnymiźródłami napędu. Przybli-żony koszt opracowanianowego pojazdu i przygo-towania produkcji to ok.1 mln euro.

3232323232

AAAAAUTOBUS – TRUTOBUS – TRUTOBUS – TRUTOBUS – TRUTOBUS – TRANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNY

turze 105o usuwają ze zbiorników wo-dór, zapobiegając eksplozji. Przez prze-dział pasażerski przechodzi tylko jednarura wodorowa z przyłącza tankowania,bez żadnych połączeń, zabezpieczonazaworem zwrotnym. W przypadku jejawarii do przedziału może dostać siętylko wodór znajdujący się w jej objęto-ści, co nie stanowi zagrożenia. Na wy-padek awarii pozostałego orurowaniasystem jest wyposażony w zawory za-mykające przepływ, gdy nagle staniesię on zbyt duży.

W układzie zastosowano złącze doszybkiego tankowania, które komuniku-je się ze stacją wodorową przesyłającparametry temperaturowe i wartość ciś-nienia w zbiornikach. Zatankowanie au-tobusu wodorem trwa poniżej 15 mi-nut, a takie jednorazowe tankowaniepozwala na eksploatację na linii przez350 km. Dodatkowo umożliwiono łado-wanie baterii metodą Plug-in. Łącznamasa baterii wynosi 1650 kg.

Autobus elektryczny z range extende-rem wodorowym jest sam w sobie po-jazdem innowacyjnym: pokazuje, żepojazdy czysto elektryczne, w połącze-niu z technologiami wodorowymi, mogąz powodzeniem konkurować z pojazda-mi napędzanymi konwencjonalnie podwzględem funkcjonalnym. Rozpo-wszechnienie technologii zastosowa-nych w autobusie Solaris i ich weryfika-cja w normalnej eksploatacji dają syg-nał potencjalnym klientom, że nowator-skie pomysły się sprawdzają.

Solaris podpisał kontrakt na dostawę2 autobusów elektrycznych z wodoro-

wym range extenderem dla Hamburgaw grudniu 2013 r. Wartość kontraktu tokilka mln euro (dokładna suma jest za-strzeżona przez kupującego). W związ-ku z unikalnymi cechami tego pojazdu,jak również zainteresowaniem bezemi-syjną komunikacją miejską, Solaris pro-wadzi rozmowy na temat przyszłychdostaw podobnych pojazdów lub udzia-łu w międzynarodowych projektach po-łączonych z budową infrastruktury tan-kowania pojazdów wodorem z poten-cjalnymi klientami w Niemczech, Holan-dii, Estonii, na Łotwie i z niektórych du-żych miast w Polsce.

Nie bez znaczenia dla firmy jest fakt,iż opracowany pojazd znacznie wyprze-dza pod względem technicznym bardzonieliczną konkurencję. Solaris umacniapozycję przedsiębiorstwa innowacyjne-go, które optymalnie i szybko wprowa-dza do produkcji najnowsze zdobyczetechnologii. To już skutkuje licznymizaproszeniami do wspólnych ogólno-europejskich, a nawet ogólnoświato-wych przedsięwzięć w obszarze roz-woju i propagowania bezemisyjnychpojazdów wykorzystujących paliwowodorowe. Efekt marketingowy i wize-runkowy przekłada się w tym przypad-ku nie tylko na efekty finansowe, alei na postrzeganie polskiej gospodarkii jej potencjału na arenie międzynaro-dowej.

Prototypowe autobusy, w którychwykorzystuje się ogniwa wodorowe,specjalnie wyprodukowane (jak Merce-des-Benz) bądź przerobione z pojaz-dów używanych i przystosowane do tej

technologii, pojawiły się w Kanadzie,Stanach Zjednoczonych, Brazylii, Chi-nach, Niemczech. Cały czas są to po-jazdy eksperymentalne, na których pro-ducenci, odbiorcy i dostawcy kluczo-wych komponentów uczą się nowychtechnologii i zbierają doświadczeniaprzed uruchomieniem seryjnej produk-cji. O skali zaawansowania techniczne-go świadczy fakt, że do tej pory tylkoMercedes-Benz wyprodukował partięautobusów doświadczanych. Pokazujeto zarazem, jak wielki jest stopień za-awansowania technicznego technologiiwodorowych ogniw paliwowych. W tymprzypadku trzeba dodać skomplikowa-nie autobusu z napędem elektrycznymz bateriami trakcyjnymi i koniecznośćzintegrowania tych komponentóww jednym niezawodnym i bezpiecznympojeździe. Nie ma na rynku gotowychwzorców, rozwiązań, nie ma algoryt-mów sterowania takimi pojazdami, niema doświadczonego personelu.

Opracowane i zbudowane przezSolaris autobusy elektryczne z wodoro-wym range extenderem są pojazdamiunikalnymi w skali świata. W Europie,Hamburg jako jedyne do tej pory mia-sto stosuje pojazdy z ogniwami paliwo-wymi. Stopień skomplikowania pojazdujako całości i problemy ze zintegrowa-niem wszystkich komponentów to ba-riera, która odstrasza większość produ-centów autobusów i powstrzymuje odzastosowania rozwiązań, które opraco-wał Solaris. Zgłoszono do ochrony wzo-ry przemysłowe dotyczące zestawówbateri i trakcyjnych zastosowanych

AAAAAUTOBUS – TRUTOBUS – TRUTOBUS – TRUTOBUS – TRUTOBUS – TRANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNYANSPORT PUBLICZNY

3333333333

w tym pojeździe. Poszczególne kluczo-we komponenty, jak ogniwo paliwowe,zbiorniki wodoru, pojedyncze ogniwado budowy baterii trakcyjnych, są pro-dukowane przez wyspecjalizowanychpoddostawców i dostępne na rynku.Największym know-how jest sposóbpołączenia i algorytmy sterowania ca-łością, których właścicielem i twórcąjest Solaris.

Wszystkie prace związane z opraco-waniem nowego pojazdu wykonał do-świadczony zespół Biura Rozwoju Au-tobusów. Pierwsze autobusy powstałyprzy dużym zaangażowaniu Działu Bu-dowy Prototypów. Zdobyte przy tymumiejętności stawiają kompetencjetego zespołu na najwyższym świato-wym poziomie. Politechnika Poznańskaprzeprowadziła analizy i badania drogo-we, związane z określeniem zapotrze-

„Pierwszy polski autobus klasy MEGAz wieloosiowym napędem hybrydowymzasilanym gazowymi paliwami ekolo-gicznymi” – to oficjalny tytuł projektu re-alizowanego przez konsorcjum, któretworzą Solaris Bus & Coach oraz Poli-technika Poznańska i Politechnika War-szawska. Przedsięwzięcie uzyskałowsparcie Narodowego Centrum Badańi Rozwoju w ramach programu InnoTech.

Celem konsorcjum jest zaprojektowa-nie, zbudowanie oraz przetestowanieautobusu klasy mega o napędzie hybry-dowym, zasilanym ekologicznymi pali-wami gazowymi. Zgodnie z założeniempojazd ma mieć ponad 20 m długości.„Dzisiaj możemy już ogłosić na pewno,że będzie to dwuprzegubowy autobuso długości 24 m. Jego napęd mają sta-nowić silniki elektryczne zasilane z ba-terii doładowywanych energią elek-tryczną z zewnętrznego źródła, w raziepotrzeby dodatkowo zasilanych energiąwytwarzaną przez wodorowe ogniwo pa-liwowe zamontowane w pojeździe. Toniezwykle zaawansowany technologicz-nie napęd, dodatkowo zastosowanyw autobus ie o rzadko spotykanejdługości. W efekcie stworzymy całkowi-cie bezemisyjny środek komunikacjimiejskiej o bardzo dużej pojemności pa-sażerskiej, który z powodzeniem możestać się alternatywą np. dla tramwaju” –mówi o projekcie dr Dariusz Michalak,Wiceprezes Zarządu firmy Solaris.

Solaris i dwie Politechniki tworządwuprzegubowy autobus elektryczny

bowania energetycznego autobusumiejskiego o określonej masie i wymia-rach, celem doboru parametrów tech-nicznych układu silnik elektryczny-ogni-wo paliwowe. Zastosowano unikatowąw skali świata aparaturę naukowo-ba-dawczą do badań energochłonnościpojazdów, w tym pomiarów toksycznoś-ci. Badania obejmowały wyznaczeniezapotrzebowania mocy w danych wa-runkach drogowych w ruchu miejskim,określenie możliwość zwiększenia za-sięgu autobusu elektrycznego z zasto-sowaniem ogniwa paliwowego jakorange extender i analizę kosztów eks-ploatacji innowacyjnego napędu w po-równaniu do napędów konwencjonal-nych.

Oprócz wyników badań energochłon-ności, prace dostarczyły informacji natemat rzeczywistych parametrów pracy

Całkowita wartość projektu przepro-wadzanego przez konsorcjum wynosiblisko 11 mln zł. Ponad połowę tej kwo-ty, prawie 6 mln zł, udało się pozyskaćdzięki dofinansowaniu w ramach Inno-Tech. Realizację przedsięwzięcia zapla-nowano do listopada br. Ze względu nachęć rozszerzenia prac badawczychi rozwojowych przez Solaris trwają kon-sultacje z NCBiR w celu przedłużeniaprzedsięwzięcia o rok.

Nowy projekt ma na celu stworzenieproduktu jeszcze bardziej zaawansowa-nego techniczne niż pojazdy o napędzieelektrycznym z dodatkowym wodoro-wym ogniwem paliwowym, jakie dostar-czono niedawno do Hamburga. „Opra-cowanie oprogramowania do sterowa-nia pojazdem dwuprzegubowym poru-szającym się po drodze, a nie po szy-

nach, to niezwykle trudne zadanie. Jes-teśmy właśnie na etapie kończenia pracprojektowych i już wkrótce przystąpimydo budowy prototypu, który następnieprzejdzie serię badań i testów” – dodajeDariusz Michalak.

Oprócz planów konstrukcyjnych, po-wstały wizualizacje nowego produktu.Autobus będzie zbudowany na bazie no-wej, lżejszej wersji Urbino, która miałapremierę na targach IAA w Hanowerzew październiku ub. roku. Po zakończeniuprac badawczo-rozwojowych pojazd mazostać włączony do oferty sprzedażowejpolskiego producenta. Już dzisiaj wieluoperatorów wyraża zainteresowanie efek-tem współpracy polskich inżynierów So-larisa oraz Politechnik Poznańskiej i War-szawskiej, głównie klienci z Niemiec i kra-jów skandynawskich.

całych układów napędowych. Realizu-jąc projekt, przedstawiono analizę ener-gochłonności różnych konfiguracji na-pędów w zależności od procedury po-miarowej, a także analizę warunkóweksploatacji pojazdów w ruchu miej-skim. Odniesiono rzeczywiste warunkipracy napędów do parametrów w tes-tach homologacyjnych. Przygotowanospecjalny test jezdny, który odzwiercie-dla warunki występujące w aglomeracjipoznańskiej.

Analizy potwierdziły wnioski wynikają-ce z wcześniejszych prac, o koniecz-ności zmiany procedur testów homolo-gacyjnych pod kątem eksploatacji au-tobusów miejskich. Przeprowadzonebadania mają charakter wyprzedzającyi mogą posłużyć do dalszego rozwojuróżnych konfiguracji alternatywnych na-pędów pojazdów miejskich.