V říjnu minulého roku představila společnost Tatra Trucks ve světové premiéře prototyp těžkého nákladního automobilu s elektrickým pohonem a vodíkovými palivovými články.
Elektrický pohon a využití vodíkových palivových článků už není jen výsadou osobních automobilů. Příkladem toho, že jsou tyto technologie aplikovatelné třeba i u těžké techniky a že se pokrokové technologie aplikují v českých podmínkách, je automobilka Tatra Trucks. Prototyp jejího těžkého nákladního automobilu s elektrickým pohonem a vodíkovými palivovými články se loni představil na konferenci H2 Forum v Ostravě a následně, jen o týden později, na tradičním odborném MobilitySympo v Roztokách u Prahy. Nutno podotknout, že po převzetí společnosti Tatra od zahraničních vlastníků skupinou CSG a Promet Group se novým majitelům podařilo téměř nemožné. Tatra se stala opět ziskovou společností s perspektivním výrobním programem. Snížila počet základních modelových řad s tím, že na civilní sektor zaměřila řadu Tatra Phoenix s komponenty DAF a ZF, případně Allison. Pro vojenské a záchranné složky, hasiče a další speciální úkoly je určena řada Tatra Force a na vybrané projekty se zaměřuje řada Tatra 810 Tactic, která jako jediná nemá tradiční páteřový podvozek a nepřímo navazuje na legendární vůz Praga V3S.
Vodíkový „náklaďák“ v rekordním čase
Malý tým pod vedením ředitele výzkumu a vývoje Ing. Radomíra Smolky a vedoucího vývoje hnacího traktu Ing. Jakuba Poncíka navrhl a postavil v rekordně krátké době první český vodíkový nákladní elektromobil. Jen na okraj doplňme, že prvním autobusem byl před několika lety funkční vzorek TriHyBus z Ústavu jaderného výzkumu v Řeži u Prahy. Cenné zkušenosti pak byly využity také u vodíkových autobusů Iveco e-Way H2 z Vysokého Mýta a Škoda H-City z Plzně. Není proto divu, že na vývoji vodíkové Tatry se podílí právě ÚJV a agilní společnost Devinn. Dalšími partnery jsou VŠCHT a Centrum výzkumu Řež. Prototyp Tatra Force e-Drive s celkovou technickou/legislativní hmotností 44/32 t je postaven na páteřovém čtyřnápravovém podvozku Tatra 8×6 s třetí zadní zvedací nepoháněnou nápravou. Pohon první a druhé zadní nápravy je trvalý a řiditelnou přední nápravu lze připojit i během jízdy. Odpružení všech náprav je vzduchové. Rozměr pneumatik je 385/65 R22,5, na prostřední dvojici náprav 315/80 R22,5 ve dvojmontáži. Technicky možné zatížení je u náprav 9 + 13 + 13 + 9 t.
Síla elektromotoru podpořeného palivovými články
Hnací jednotkou je střídavý (AC) motorgenerátor Danfoss EM-PMI540 700 A s výkonem 480/580 kW (trvalý/ krátkodobý) a s točivým momentem 2 300 N.m, spolu s pětistupňovou elektronicky ovládanou převodovkou Tatra a se sestupným dvoustupňovým převodem, rovněž značky Tatra. Převody jsou nutné pro přizpůsobení se širokému spektru provozních podmínek. Střídavý synchronní elektromotor s permanentními magnety má rozsah z klidu do 4 000 ot/min a s nejrychlejším převodem vůz s legislativní celkovou hmotností dosahuje rychlosti 85 km/h. S naopak nejpomalejším převodem má vůz i při nejvyšší technické hmotnosti a plazivé rychlosti stoupavost přes 60 %. Volba sestupného převodu, tedy pomalého (želva) 2,61 a rychlého (zajíc) 1,57, je možná jen v klidu. Stejnosměrný elektrický proud (DC) zajišťují dva palivové články Ballard 2× 106 kW, 280—560 V, společně s baterií akumulátorů LiNMC (lithium-nikl-mangan-kobalt oxid). Jeden článek Kokam má 53 Ah a celková kapacita akumulátoru činí 171 kWh. Zásoba 30 kg vodíku pro palivové články je pod tlakem 35 MPa (350 bar) v šesti tlakových nádobách Wortington Typ 3. Výkonové měniče AC/DC pro motorgenerátor a DC/DC pro palivové články pracují s napětím až 350 V. Hmotnost palivových článků činí 2× 260 kg, ale výrazně je v hmotnosti předčí akumulátor (1 650 kg). Celkové uspořádání pohonu, jeho mechanické, elektrické a vodíkové části jsou nejlépe patrné z obrázku. Velmi důležitou částí celého systému je termomanagement a sofistikovaná řídicí elektronika. Z konstrukčního hlediska jde o prostorově náročné řešení a v případě prototypu třístranného sklápěče pro těžký provoz v těžebním průmyslu je z obrázku patrné, jak velká část celkové délky vozidla zbývá pro náklad. Dalším vývojem se tento parametr jistě podaří zlepšit.
Perspektiva z hlediska ekologie a využití
Z hlediska ochrany životního prostředí je přínosem, že jedinou emisí z přeměn energií je pouze čistá voda a teplo. Nespornou výhodou je krátká doba plnění nádrží vodíkem, srovnatelná s dobou čerpání nafty — za předpokladu odpovídající infrastruktury. Vozidlo je tedy — proti bateriovým elektromobilům — zcela nezávislé na síti elektrických nabíjecích stanic. Veřejné plnicí stanice vodíku jsou u nás sice zatím jen dvě, ale vzhledem ke specifickému využití si provozovatelé pořizují vlastní plničky v areálech firemních autoparků. Prototyp Tatra Force e-Drive nyní podstupuje náročné dlouhodobé zkoušky s laděním všech komponent. Jejich ukončení je plánováno na konec letošního roku. Radim Matera, odpovědný za inovační projekty v Promet Group, předpokládá použití nového vozu s palivovými články v nejnáročnějších provozních podmínkách například těžebního průmyslu a stavebnictví.
Dočkáme se i vodíkového motoru?
Vodík je perspektivním palivem budoucnosti, a to nejen pro palivové články, ale i pro plynové spalovací motory. Zkušební vodíkový jednoválec Tatra je již na brzdě v laboratoři Ústavu automobilů, spalovacích motorů a kolejových vozidel Strojní fakulty ČVUT v Roztokách u Prahy. Jeho nároky na čistotu vodíku nejsou tak striktní jako v případě palivového článku. Zdá se, že jde — vzhledem ke stávající politicko-hospodářské situaci — o dobře rozehranou partii. /Branko Remek/
