NMC1-től NMC4-ig: nyolc év alatt több mint duplájára nőtt az eCitaro maximális energiatároló kapacitása

A Daimler Buses villanybuszaiban 2026-tól jelennek meg a BMZ Poland akkumulátorrendszer-integrátorral közösen fejlesztett, NMC4 néven emlegetett újgenerációs energiatároló csomagok. Az új akkumulátorok továbbra is lítium-nikkel-mangán-kobalt-oxid (NMC) kémiára épülnek, azonban a konstrukció több szempontból is jelentős előrelépést képvisel az előző szériákhoz képest. A fejlesztési ív jól kirajzolódik: a Mercedes-Benz eCitaro 2018-as bemutatása óta ez már a negyedik generáció, amely az egyes iterációk során fokozatosan növekvő energiasűrűséget és rendelkezésre állást kínál, összességében egyre inkább a nagy igénybevételű, teljes értékű városi üzem követelményeihez igazodva.

Az új akkumulátornemzedék érkezésével a beszállítói háttér is átalakult. Míg a korábbi években az – időközben a BorgWarner tulajdonába került – Akasol szállította a rendszereket, az NMC4 generáció már a BMZ Poland fejlesztéseként jelenik meg, kifejezetten a Mercedes-Benz eCitaro család üzemeltetési igényeire optimalizálva.

Összehasonlításképpen érdemes röviden áttekinteni a generációk közötti fejlődést. Az első, NMC1-es széria esetében az üzemeltetők modulonként még csak közel 25 kWh kapacitással számolhattak, miközben az egyes egységek tömege nagyságrendileg 250 kg körül alakult. A járművekbe kezdetben legfeljebb 10 modul volt beépíthető (ezt később 12-re növelték), így a maximális energiatároló kapacitás 243 kWh (majd 292 kWh) körül alakult. Fontos ugyanakkor megjegyezni, hogy ez az akkupakk kizárólag a szóló kivitelre volt jellemző, mivel a csuklós változat csak később, már az eggyel fejlettebb akkumulátorgenerációval jelent meg. Ez a konfiguráció a korai üzemeltetési tapasztalatok alapján még jelentős kompromisszumokat igényelt, különösen a nagyobb kapacitásigényű vonalakon.

A 2020-tól bevezetett NMC2 nemzedék már érdemi előrelépést hozott, a modulok tömege lényegében változatlan maradt, ugyanakkor az egységenkénti kapacitás 33 kWh-ra nőtt. Ennek eredményeként a maximálisan beépíthető energiamennyiség 396 kWh-ra emelkedett, ami már érezhető javulást hozott az üzemeltetési rugalmasságban. Bár ez a generáció lényegesen kedvezőbb teljesítményt nyújtott az elődjénél, a teljes értékű, egész napos üzemhez szükséges hatótávolságot különösen a csuklós járművek esetében még nem minden körülmények között tudta biztosítani.

Nagy előrelépést jelentett a 2022-től alkalmazott harmadik generáció, az NMC3 bevezetése, amely már nem csupán finomhangolást, hanem léptékváltást is hozott az energiatárolás terén. Az új modulok tömege ugyan jelentősen megnőtt – egy-egy egység már mintegy 560 kg-ot nyomott –, ugyanakkor ezzel párhuzamosan az egy modulra jutó kapacitás közel 98 kWh-ra emelkedett. Ez azt jelenti, hogy bár az abszolút tömeg nőtt, a fajlagos energiasűrűség és az egy járműben elérhető összkapacitás is számottevően javult. Az NMC3 esetében a szóló kivitelű járművekbe legfeljebb 6, míg a csuklós változatokba 7 modul volt beépíthető, ami rendre 588, illetve 686 kWh maximális energiatároló kapacitást eredményezett. Ez a szint már érdemi fordulatot hozott az üzemeltetésben, ugyanis mindkét járműtípus esetében lehetővé vált a 300 kilométert meghaladó hatótávolság elérése még kedvezőtlenebb, nagy igénybevételű üzemi körülmények között is, ami korábban jellemzően csak korlátozott üzemi rugalmasság mellett, illetve részben kiegészítő töltési stratégiák alkalmazásával volt elérhető. Ez egyúttal azt is jelentette, hogy a legtöbb napi forda esetében már lehetségessé vált a korábbi dízelmotoros autóbuszok 1:1 arányú kiváltása.

Minden generáció esetében megmaradt a visszafelé kompatibilitás; az egyes akkucsomagok csereszabatosak, vagyis az akkumulátormodulok befoglaló méretei és csatlakozó interfészei megegyeznek az előző nemzedékével, így azok fizikai átalakítás nélkül beépíthetők a már forgalomban lévő járművekbe is. Ez lehetőséget biztosít az akkumulátorok későbbi cseréjére vagy korszerűsítésére anélkül, hogy a jármű szerkezetét módosítani kellene. Ez a most bevezetett NMC4 generációra is érvényes.

Az NMC4-es fejlesztés egyik legfontosabb hozadéka az energiasűrűség további javulása; az előzőhöz képest egyetlen modul kapacitása mintegy 98 kWh-ról 111 kWh-ra emelkedett. Ezzel párhuzamosan az energiafelhasználás hatásfoka is kedvezőbbé válik, így a rendelkezésre álló energiamennyiség nagyobb része hasznosul ténylegesen a hajtás során. A generációváltás műszaki szempontból is érdemi változást hozott, a korábbi hengeres cellák helyét prizmatikus kialakítású egységek vették át, ami hatékonyabb helykihasználást és nagyobb energiasűrűséget tesz lehetővé azonos térfogat mellett. Egy akkumulátormodul 15 cellamodulból épül fel, amelyek mindegyike 12 cellát tartalmaz. Bár a gyártó nem közölt részletes tömegadatokat, egy-egy akkucsomag tömege nagyságrendileg 600 kg körül alakul.

A szóló és a rövidített tengelytávú Mercedes-Benz eCitaro K modellek igény szerint négy-hat akkumulátorcsomaggal rendelhetők, amelyek összesen akár 666 kWh kapacitást biztosítanak. Az akkumulátorcsomagok elrendezése konfigurációtól függően alakul. Négycsomagos kivitelben három egység kerül a tetőre és egy a korábbi motortérbe, míg öt- vagy hatcsomagos változat esetén három vagy négy egység a tetőn, további kettő pedig hátul, a főegységrekeszben kap helyet.

A Mercedes-Benz eCitaro G csuklós változat legalább négy, legfeljebb hét akkumulátorcsomaggal szerelhető, így a beépíthető névleges összkapacitás eléri a 777 kWh-t. A konfigurációtól függően akár öt csomag is elhelyezhető a mellső kocsitest tetején, további egy a hátsó szekció tetőrészén, egy pedig a korábbi motortérben.

A legnagyobb akkumulátorkonfiguráció mellett a szóló kivitelek esetében akár 600 kilométeres, a csuklós változatnál pedig mintegy 450 kilométeres hatótávolság érhető el egyetlen feltöltéssel a gyártó elmondása alapján. Ez a szint már a városi üzemeltetés napi futásteljesítményének döntő részét képes lefedni, és az első generációhoz viszonyítva akár három-négyszeres hatótávnövekedést is jelenthet. A hidrogénüzemű hatótávnövelővel felszerelt eCitaro fuel cell változatok pedig ennél is kedvezőbb eredményeket mutathatnak, maximális akkumulátor- és hidrogéntároló kapacitás mellett ugyanis a szóló kivitel hatótávja elérheti a 700 kilométert, míg a csuklós modell akár 600 kilométert is megtehet egy feltöltéssel.

Az NMC4 akkumulátorrendszer a gyártó szerint rugalmasan alkalmazkodik a különféle töltési üzemmódokhoz is, miközben az akkumulátor hosszú távú élettartama sem sérül. A rendszer alapvetően a kímélő, telephelyi plug-in töltéshez készült, legfeljebb 150 kW töltési teljesítménnyel, ugyanakkor a továbbfejlesztett cellakémiának köszönhetően a napi szintű akár 300 kW-os gyorstöltést is képes kezelni. Ez utóbbi elsősorban pantográfos infrastruktúrán keresztül valósítható meg. A Daimler Buses az új generációnál tízéves élettartamot garantál, ugyanakkor opcionálisan akár 15 éves, ügyfélspecifikus garanciális konstrukció is elérhető.

Biztonsági szempontból szintén érdemi előrelépés történt; a hőmérséklet-felügyeleti és riasztórendszer nemcsak üzem közben, hanem álló helyzetben is aktív, így az akkumulátorok állapota folyamatosan monitorozható. Ez különösen fontos a termikus kockázatok korai felismerése és kezelése szempontjából, és hozzájárulhat az esetleges garázstüzek megelőzéséhez. A magasfeszültségű akkumulátorok önálló temperálórendszert kaptak, amely kulcsszerepet játszik a töltési teljesítmény, a kisütési hatásfok és az élettartam optimalizálásában. Az optimális hőmérsékleti tartomány fenntartása nemcsak a biztonságot és a stabil működést segíti elő, hanem lehetővé teszi az energiatároló kapacitás maximális kihasználását is, függetlenül a külső környezeti feltételektől.

7 kép -