1 200 metrů svarů zajišťuje vodíkovou těsnost každého zásobníku palivových článků

Výrobní závod Stuttgart-Feuerbach

• Feuerbach má pevné místo v historii i budoucnosti mobility. Závod ve Stuttgartu-Feuerbachu je největší a nejstarší pobočkou společnosti Bosch na světě. V roce 1909 jej založil sám Robert Bosch.

• Závod ve Feuerbachu přepravuje lidi a zboží již více než 100 let: V závodě ve Feuerbachu pracuje zhruba 2 800 zaměstnanců a celá lokalita zaměstnává přibližně 15 000 lidí.

• Málokterá jiná lokalita ilustruje proměnu mobility tak dobře jako Feuerbach. V roce 1910 zde byla zahájena výroba dílů magnetofonů a v roce 1927 byla zahájena výroba vstřikovacích čerpadel pro nákladní automobily. Od té doby zde byla zahájena výroba mnoha produktů, především pro spalovací motory. A nyní, od července 2023, zde bude probíhat sériová výroba Fuel Cell Power modulu palivových článků (FCPM) na ploše, která je v současnosti velká téměř jako polovina fotbalového hřiště.

• Tato sériová výroba FCPM je rovněž společným projektem, na němž se podílí řada německých míst s dlouhou historií mobility: Bamberk dodává palivové články, důležité systémové komponenty (jako např. elektrický vzduchový kompresor a recirkulační dmychadlo) pocházejí z Homburgu a montáž a testování celého systému pak probíhá ve Feuerbachu.

• Závod ve Feuerbachu je součástí mezinárodní výrobní sítě. Pouze díky výměně znalostí a výrobních zkušeností bylo možné zahájit výrobu Fuel Cell Power modulu palivového článku nejen ve Feuerbachu, ale také v čínském Čchung-čchingu, kde potřebné komponenty pocházejí ze závodu Bosch ve Wu-si. Podobně se plánuje výroba stacků v Andersonu v Severní Karolíně v USA.

Fuel Cell Power modul palivového článku

• Fuel Cell Power modul palivových článků vyráběný ve Feuerbachu je nejsložitějším systémem, který kdy společnost Bosch vyvinula. Skládá z několika stovek jednotlivých dílů, váží více než 500 kilogramů a má plochu zhruba 1,5 metru čtverečního.

• Modul je navržen tak, aby se vešel do prostoru, který dříve zabíral spalovací motor nákladního vozidla. To je pro výrobce nákladních automobilů výhodou a zároveň jim to šetří peníze, protože mohou stavět na stejné platformě vozidla.

• Srdcem Fuel Cell Power modulu jsou palivové články. Na první pohled nejsou příliš efektní. Jsou velké jen zhruba jako obálka a váží méně než 100 gramů. Aby byly schopny pohánět těžký nákladní automobil, je jich potřeba zkombinovat několik stovek. Tato kombinace, známá jako stack/zásobník, poskytuje celkový elektrický výkon ve výši více než 100 kilowattů. Napájecí modul s palivovými články se skládá ze dvou takových stacků, a poskytuje tak celkový výkon více než 200 kilowattů, což je více než dost pro pohon 40tunového nákladního automobilu.

• V případě nového systému pohonu na palivové články můžeme využít poznatky získané během desetiletí výzkumných a vývojových prací na komponentech hnacího ústrojí a také výhodně využít naše výrobní zkušenosti pro mobilitu budoucnosti. V dlouhodobém horizontu chceme, aby více než polovina hnacího ústrojí s palivovými články podle hodnoty byla vytvořena interně a speciální strojírenství Bosch pokrývalo více než 50 procent výrobního zařízení. Bylo také možné přenést znalosti týkající se technologie povlakování a testování těsnosti. Kromě toho výzkumníci společnosti Bosch vyvinuli řešení, která v budoucnu pomohou prodloužit životnost palivových článků PEM až na 30 000 provozních hodin.

• Při výrobě mobilních palivových článků se používá vysokorychlostní laserové svařování. S jeho pomocí zajišťujeme vodíkovou těsnost 1 200 metrů svarů v každém stacku.

• Kromě stacku obsahuje mobilní systém palivových článků mnoho dalších součástí, a to včetně dávkovacího ventilu vodíku a elektrického vzduchového kompresoru. Společně zajišťují zásobování palivových článků vodíkem a kyslíkem tak, aby elektrochemickou výměnou reakčních plynů vodíku a kyslíku mohla vznikat elektřina. Tato elektřina se na jedné straně ukládá do baterie, na druhé přímo pohání elektromotor vozidla. Na rozdíl od čistě bateriových těžkých nákladních vozidel, kde baterie mohou vážit až devět tun, váží baterie v nákladním vozidle s palivovými články jen zhruba 500 kilogramů.

Technologie výroby a testování palivových článků

• Po jednotlivých výrobních krocích a před dokončením procesu se systém palivových článků průběžně testuje na nepropustnost. Hélium použité při zkoušce těsnosti je zachyceno, filtrováno a znovu použito pro další zkoušky těsnosti. Tímto způsobem lze znovu použít až 40 % použitého helia.

• Kromě toho se dusík, který se rovněž používá při zkouškách těsnosti, získává z okolního vzduchu pomocí generátoru dusíku. Tímto způsobem odpadá balení a přeprava a plyn není třeba stlačovat, což šetří energii.

• Každý napájecí modul palivového článku je před dodáním důkladně otestován. Test na konci výrobní linky (EOL) zaznamenává 450 proměnných. Různé jízdní režimy (zrychlování, brzdění) ve vozidle jsou testovány s vodíkem a kyslíkem na zkušební stolici v reálných podmínkách. Výrobní a testovací technologie, která je zde použita, pochází od společnosti Bosch Manufacturing Solutions, což je divize společnosti zabývající se výrobou speciálních strojů.

• Testovací proces je konstrukčně efektivní a je dále zdokonalován. Elektřina vyrobená během procesu se přivádí do elektrické sítě v závodě ve Feuerbachu.

Elektrický nákladní automobil s palivovými články

• Jsou-li palivové nádrže dostatečně velké, může kamion ujet zhruba 800 kilometrů z Hamburku do Mnichova bez doplňování paliva.

• Doplnění paliva trvá zhruba stejně dlouho jako vypití šálku kávy – za 10 až 20 minut je kamion plný. Jeden kilogram vodíku obsahuje tolik energie jako 3,3 litru nafty.

• Aby bylo možné rychle a jednoduše tankovat vodík do vozidel, musí být plyn stlačen až na 900 barů. Pro energeticky úsporný provoz vodíkových kompresorů v čerpacích stanicích vyvinula společnost Bosch Rexroth škálovatelné systémové řešení s nízkými nároky na údržbu.

• Mobilní palivové články pracují na plynný vodík. Uvnitř článků tento vodík reaguje s kyslíkem z okolního vzduchu. Výsledkem je elektřina pro pohon elektromotoru a „výfukové plyny“ v podobě čisté páry.

• Na konci roku 2022 již jezdilo po silnicích přibližně 500 vozidel vybavených systémy palivových článků Bosch. S plánovaným zahájením výroby v USA a Číně jejich počet dále poroste. Společnost Bosch je přesvědčena, že do roku 2030 bude každé páté nové nákladní vozidlo o hmotnosti šest tun a více vybaveno pohonem na palivové články – za předpokladu, že mezinárodní úsilí o zmírnění globálního oteplování bude i nadále nabírat na obrátkách.