Dietro le quinte della mobilità a celle a combustibile

Indice

Pagina

Highlight: caratteristiche principali 2

Versione breve: Dietro le quinte della mobilità a celle a combustibile 4

Intervista al Prof. Christian Mohrdieck: “La batteria e la cella a combustibile come binomio vincente” 8

Curiosità: lo sapevate che … 12

Il modello preserie di Mercedes-Benz GLC F-CELL:

il primo veicolo elettrico con trazione a batteria e celle a combustibile 16

Il ‘competence network’: riunire le competenze ed assicurare il know-how 21

La produzione del gruppo propulsore: metodologie moderne, documentazione digitale 23

Verso la produzione di serie: simulazioni, banchi di prova e prove su strada 25

Marzo 2018

Informazione stampa

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Rifornimento di carburante e ricarica: rete di stazioni di rifornimento di idrogeno e energia elettrica sempre più

capillare 27

Collaborazione per sistemi di celle a combustibile stazionari: sistemi di approvvigionamento di energia senza emissioni di CO2

già in fase pilota 29

Glossario: i termini tecnici più importanti 32

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Highlight: caratteristiche principaliCombinazione ibrida unica nel suo genere: con la denominazione tecnologica ‘EQ Power’, Mercedes-Benz GLC F-CELL – il modello elettrico previsto per la produzione di serie – è doppiamente elettrificata, in quanto abbina la tecnologia delle celle a combustibile con quella delle batterie, dando vita a un ibrido plug-in puramente elettrico. Grazie alla tecnologia F-CELL le emissioni locali sono composte unicamente da vapore acqueo.

Sistema a celle a combustibile di nuova concezione: se paragonato alla generazione precedente, il sistema a celle a combustibile è più compatto del 30% e, per la prima volta, può essere ospitato all’interno di un vano motore convenzionale. Rispetto a Classe B F-CELL sono state apportate ulteriori migliorie, come il 40% in più di potenza di trazione e il 90% in meno di platino, oltre a una riduzione del peso di circa il 25%.

Perfetta per gli spostamenti di tutti i giorni: forte di circa 147 kW di potenza e ben 350 Nm di coppia, il modello preserie di GLC F-CELL regala grande piacere di guida. In modalità H2 il modello vanta 437 km di autonomia (NEDC in modalità HYBRID, misurazione effettuata in presenza del TÜV), mentre in modalità a batteria elettrica è possibile percorrere fino a 49 km (NEDC in modalità BATTERY). La tecnologia di rifornimento a 700 bar consente di ricaricare GLC F-CELL in circa tre minuti.

Sicurezza di serie: l’ampia e completa dotazione di serie comprende DISTRONIC PLUS, il pacchetto di controllo della traiettoria con Blind Spot Assist e sistema antisbandamento attivo, il pacchetto parcheggio con telecamera a 360° e il COMAND Online con riconoscimento dei segnali stradali. Anche sul fronte sicurezza passiva vengono rispettati i requisiti più elevati: oltre alla completa serie di crash test eseguita abitualmente, Mercedes-Benz applica norme di sicurezza particolarmente severe per la batteria e per tutti i componenti che contengono idrogeno.

Dal pioniere delle celle a combustibile: Mercedes-Benz ha presentato già nel 1994 la prima vettura con celle a combustibile, la NECAR 1, seguita da numerosi altri veicoli

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fino alla flotta composta dalle Classe A F-CELL (2003). Nel 2011 il F-CELL World Drive, il primo giro del mondo percorso con veicoli alimentati a celle a combustibile, suscitò grande interesse. Il prototipo F 015 Luxury in Motion del 2015 era equipaggiato con un sistema di trazione ibrida plug-in F-CELL, volto a consentire la guida a zero emissioni con 1.100 km di autonomia.

Progressi costanti sul fronte dell’infrastruttura di H2: il 5 marzo 2018 è entrata in servizio la 45esima stazione di rifornimento di idrogeno in Germania, precisamente un distributore Total a Ingolstadt. Daimler ha predisposto un piano d’azione concreto per la Germania, in collaborazione con i propri partner della joint venture H2 MOBILITY. Entro la fine del prossimo anno la rete di distributori di H2 dovrebbe arrivare a 100 stazioni e comprendere fino a 400 stazioni di rifornimento di idrogeno entro il 2023. Analoghi progetti infrastrutturali sono in corso sia a livello europeo che internazionale (in particolare in Giappone, ma anche negli USA ed in Corea).

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Dietro le quinte della mobilità a celle a combustibile L’elettromobilità ha molte sfaccettature e l’idrogeno

è una di queste La tecnologia fuel cell è parte integrante della

strategia Daimler per i sistemi di trazione GLC F-CELL con celle a combustibile e batteria a ioni

di litio ricaricabile esternamente è molto vicina alla produzione di serie

Daimler punta su questa tecnologia anche per applicazioni diverse dal settore automotive

Il potenziale relativo alla tecnologia a celle a combustibile ed all’idrogeno come supporto per l’accumulo di energia è indubbio. L’idrogeno riveste un’importanza fondamentale nel dibattito legato alle soluzioni per raggiungere gli obiettivi climatici a livello mondiale. Si tratta di una delle soluzioni per ampliare l’offerta di carburanti nel settore dei trasporti in un’ottica ‘eco-friendly’: con l’idrogeno prodotto da energie rinnovabili, infatti, è possibile ottenere una sensibile riduzione delle emissioni di CO2 dannose per l’ambiente. L’impiego di veicoli con celle a combustibile alimentate a idrogeno non provoca né sostanze inquinanti né emissioni di anidride carbonica (CO2) a livello locale.

Con il costante aumento della quota di energie rinnovabili, l’idrogeno rivestirà un ruolo sempre più importante per il sistema energetico complessivo, risultando, di conseguenza, sempre più interessante anche per il settore della mobilità. Oltre a concentrarsi attualmente sulla tecnologia delle batterie destinata alla produzione di veicoli in grande serie ed al lancio dell’offensiva di modelli a marchio EQ, Daimler AG porta avanti la propria attività nel settore della tecnologia a celle a combustibile.

Dopo l’introduzione sul mercato della smart elettrica a batterie, giunta ormai alla quarta generazione, il modello preserie di GLC F-CELL rappresenta un’altra pietra miliare di Daimler AG verso la guida a zero emissioni e sottolinea l’impegno pluriennale dell’Azienda in campo tecnologico.

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“Il nuovo GLC F-CELL è frutto della nostra pluriennale esperienza nella tecnologia a celle a combustibile: l’elevata autonomia elettrica, i tempi di rifornimento ridotti e l’adattabilità all’impiego quotidiano di un SUV la renderanno una perfetta compagna di viaggio”, ha sottolineato Ola Källenius, Membro del Board of Management di Daimler AG, Responsabile Group Research & Mercedes-Benz Cars Development. “E questo, prima di tutto, è reso possibile dalla struttura compatta del nostro sistema di celle a combustibile. Un’altra anteprima mondiale è la combinazione con una grande batteria aggiuntiva a ioni di litio, che può essere ricaricata comodamente tramite la tecnologia plug-in”.

“La tecnologia a celle a combustibile è parte integrante della strategia di trazione Daimler”, ha aggiunto il Prof. Christian Mohrdieck, Responsabile Fuel Cell Drive System Development nella Divisione Group Research & Mercedes-Benz Cars Development di Daimler. “Dal nostro punto di vista i vantaggi sono più che evidenti: zero emissioni, autonomie elevate e tempi di rifornimento ridotti abbinati a un vasto spettro applicativo, che spazia dalle autovetture fino agli autobus, senza dimenticare le altre tipologie di veicoli industriali pesanti e le applicazioni in campo stazionario”.

Il modello preserie GLC F-CELL

Daimler ha già maturato una vasta esperienza nel campo dei veicoli elettrici alimentati a idrogeno attraverso numerose generazioni di veicoli oltre ad aver effettuato test per milioni di chilometri in tutto il mondo. Sui modelli preserie del nuovo GLC F-CELL viene adottata, per la prima volta a livello mondiale su un veicolo elettrico a celle a combustibile, una batteria agli ioni di litio come fonte di energia supplementare, che può essere ricaricata esternamente mediante tecnologia plug-in.

Forti di una sinergia intelligente, entrambe le fonti di energia alimentano il motore elettrico regalando superiore piacere di guida a zero emissioni locali. L’elevata autonomia, la brevità dei tempi di rifornimento, la potenza pari a 147 kW (200 CV) ed i sistemi di assistenza di ultimissima generazione con funzioni specifiche per questa tipologia di trazione rendono

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GLC F-CELL un veicolo elettrico perfettamente adatto sia per famiglie che per la guida di tutti i giorni.

Come il sistema ibrido plug-in di GLC, anche la versione con celle a combustibile dispone di differenti modalità di funzionamento e programmi di marcia. I programmi di marcia di GLC F-CELL comprenderanno ECO, COMFORT e SPORT. ECO indica un comportamento di marcia ottimizzato per il contenimento dei consumi. COMFORT offre non solo una messa a punto che privilegia il comfort, ma anche la climatizzazione ideale. In modalità SPORT la catena cinematica ibrida assume un comportamento sportivo.

Sicurezza senza compromessi anche per i sistemi di trazione alternativi

Gli esperti in materia di sicurezza della Stella hanno potuto avvalersi della pressoché trentennale esperienza del Gruppo nel campo dei veicoli a celle a combustibile. Per sviluppare la variante F-CELL di GLC, lanciata sul mercato nel 2015, l’attenzione degli ingegneri si è concentrata sull’integrazione dei componenti essenziali per la sicurezza, quali serbatoi di gas idrogeno, guarnizioni e valvole del gas nonché componenti ad alta tensione.

I serbatoi di idrogeno, montati all’interno di una zona al riparo dagli urti tra gli assali del veicolo, sono ulteriormente protetti da un telaio ausiliario installato intorno ai serbatoi stessi. In caso di impatto, sono state implementate numerose altre misure protettive, quale ad esempio un sistema di valvole multistadio e speciali circuiti elettrici di protezione per la rete ad alta tensione. I crash test effettuati con il modello preserie di GLC F-CELL e con precedenti veicoli a idrogeno dimostrano che è stato raggiunto un livello di sicurezza paragonabile a quello dei veicoli convenzionali. La nuovissima generazione di F-CELL soddisfa così non solo i requisiti di legge, ma si spinge oltre gli standard interni più severi imposti dalla Casa di Stoccarda.

Verso la produzione di serie

Attualmente Daimler si sta preparando in modo sistematico per avviare la produzione di serie di Mercedes-Benz GLC F-CELL. Questo SUV, perfettamente adatto alle famiglie ed alla guida di tutti i giorni, sarà prodotto nello stabilimento

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Mercedes-Benz di Brema. Per supportarci nell’integrazione del sistema di trazione di GLC F-CELL, il nostro partner EDAG si è insediato nelle immediate vicinanze del nostro impianto di Brema.

NuCellSys GmbH – affiliata al 100% di Daimler AG con sede a Kirchheim-Nabern nell’area metropolitana di Stoccarda – ha progettato l’intero gruppo propulsore con celle a combustibile ed il sistema di accumulo di idrogeno di GLC F-CELL, oltre ad avere prodotto primi prototipi del veicolo, mentre la preserie è stata realizzata dal Mercedes-Benz Tech Center di Sindelfingen.

Lo storico stabilimento Daimler di Untertürkheim è responsabile della produzione dell’intero sistema di celle a combustibile. Il cuore del sistema di celle a combustibile – lo stack composto da circa 400 celle a combustibile – è prodotto presso Mercedes-Benz Fuel Cell (MBFC) nella Columbia Britannica, che è il primo stabilimento a livello mondiale ad occuparsi esclusivamente della produzione e del processo di fabbricazione degli stack di celle a combustibile.

Il sistema relativo ai serbatoi di idrogeno è prodotto nello stabilimento Mercedes-Benz di Mannheim, mentre la produzione della batteria a ioni di litio è affidata ad ACCUMOTIVE, una consociata Daimler al 100% con sede a Kamenz (Sassonia).

L’importanza dell’infrastruttura

Condizione necessaria affinché la mobilità elettrica abbia successo è la presenza di un’infrastruttura capillare. L’espansione sia delle stazioni di ricarica elettrica che delle stazioni di rifornimento di idrogeno sta procedendo rapidamente in tutto il mondo. Esistono molteplici possibilità per ricaricare i veicoli elettrici: presso la propria abitazione o il posto di lavoro, in viaggio o quando si va a fare la spesa.

Anche sul fronte dell’infrastruttura di H2 si stanno facendo notevoli progressi. Daimler ha già predisposto un piano d’azione concreto per la Germania, in collaborazione con i propri partner della joint venture H2 MOBILITY. Entro la fine del prossimo anno la rete di distributori di H2 dovrebbe arrivare a 100 stazioni ed entro il 2023 comprendere fino a

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400 stazioni di rifornimento di idrogeno. Analoghi progetti di infrastruttura sono in corso in Europa, negli Stati Uniti ed in Giappone.

Collaborazione per sistemi di celle a combustibile stazionari

Convinta delle potenzialità della tecnologia delle celle a combustibile e dell’idrogeno come mezzo d’accumulo di energia nel sistema energetico complessivo, l’azienda persegue un approccio unitario ed amplia le sue attività di sviluppo con un impegno al di fuori del settore automotive. Insieme alle aziende leader nei rispettivi settori Hewlett Packard Enterprise (HPE) e Power Innovations (PI) (una società di LiteOn), Daimler AG con la sua affiliata NuCellSys GmbH e con il supporto di MBRDNA e Daimler Innovations Lab1886, svilupperà sistemi prototipo per l’alimentazione di corrente elettrica (e d’emergenza) di centri di elaborazione dati e altre applicazioni stazionarie, implementando a tal fine suoi sistemi di celle a combustibile concepiti per l’impiego in campo automobilistico.

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Intervista: “La batteria e la cella a combustibile come binomio vincente”Dal 2005 il Prof. Christian Mohrdieck (58) è Responsabile Fuel Cell Drive Development come parte della divisione Group Research and Development Mercedes-Benz Cars di Daimler. È anche General Manager di NuCellSys GmbH, un’affiliata al 100% di Daimler AG, che è considerata leader a livello mondiale nello sviluppo di sistemi di celle a combustibile e sistemi di serbatoi per applicazioni sui veicoli. Mohrdieck è, pertanto, responsabile delle attività legate ai sistemi di trazione a celle a combustibile di Daimler AG, compresi i rapporti di collaborazione con altre aziende. Abbiamo parlato con lui del modello preserie di GLC F-CELL e del futuro della tecnologia a celle a combustibile.

Professor Mohrdieck, i tempi sono ormai maturi: Entro la fine del corrente anno i primi esemplari di GLC F-CELL saranno consegnati a Clienti selezionati. A differenza di numerosi competitor, Daimler ha consolidato la propria posizione, continuando a concentrarsi ed a dedicare risorse a questa tecnologia. Perché?

Mohrdieck: La tecnologia a celle a combustibile è parte integrante della nostra strategia sul fronte dei sistemi di trazione. Dal nostro punto di vista i vantaggi sono più che evidenti: zero emissioni, autonomie elevate e tempi di rifornimento ridotti abbinati a un ampio spettro applicativo, che spazia dalle autovetture fino agli autobus, senza dimenticare le altre tipologie di veicoli industriali pesanti e le applicazioni in campo stazionario.

Quali fattori impediscono ancora la svolta?

Mohrdieck: Sul fronte prestazioni, i sistemi a celle a combustibile in uso nel settore automotive hanno attualmente raggiunto un indiscusso grado di maturità. Indubbiamente, l’infrastruttura relativa alle stazioni di servizio rappresenta ancora un fattore di incertezza per i clienti. Tuttavia, il numero delle stazioni di servizio sta crescendo, e non solo in Germania. Con la nostra nuova

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generazione di veicoli basata su GLC, abbiamo ottenuto, grazie all’integrazione della tecnologia plug-in, un ulteriore incremento sia dell’autonomia che delle possibilità di ricarica. Naturalmente, i costi di produzione costituiscono un altro aspetto da tenere in considerazione, ma anche in questo caso abbiamo compiuto un importante passo avanti e siamo ora in grado di vedere chiaramente quali sono i prossimi potenziali miglioramenti.

Per chi sono adatte le auto a celle a combustibile e quale ruolo rivestono all’interno della gamma di sistemi di propulsione Mercedes-Benz?

Mohrdieck: Il sistema di propulsione a celle di combustibile risulta particolarmente interessante soprattutto per quei clienti che necessitano di un’elevata autonomia giornaliera e hanno accesso alle stazioni di rifornimento di idrogeno. Per contro, il sistema di trazione puramente elettrico mediante batteria rappresenta oggi un’ottima soluzione per i veicoli impiegati nel contesto urbano. Con GLC F-CELL abbiamo compiuto un importante passo avanti, anche se al momento non prevediamo grandi volumi di produzione. Siamo ansiosi di vedere come reagiranno i nostri Clienti.

GLC F-CELL è, senza alcun dubbio, un veicolo ibrido plug-in unico nel suo genere a livello mondiale. Perché avete combinato la tecnologia delle celle a combustibile e della batteria in questo modo?

Mohrdieck: Il nostro obiettivo era sfruttare tutti i vantaggi dell’ibridizzazione senza essere costretti a scegliere tra A e B. La batteria offre tre vantaggi: possiamo recuperare energia cinetica, mentre in fase di accelerazione è disponibile una potenza aggiuntiva oltre alla maggiore autonomia già menzionata. La soluzione plug-in supporta il Cliente nella fase iniziale di creazione dell’infrastruttura, quando la rete di stazioni di servizio è ancora tutt’altro che capillare: la ricarica per disporre di circa 50 km di autonomia può essere effettuata comodamente a casa. In Germania, nella maggior parte dei casi, questo è sufficiente per raggiungere la stazione di rifornimento di idrogeno più vicina.

Un veicolo a celle a combustibile plug-in rappresenta, dunque, la soluzione per il futuro della mobilità?

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Mohrdieck: Potrebbe certamente rappresentarne una. La batteria e la cella a combustibile creano una perfetta simbiosi. Le due tecnologie si integrano a vicenda in modo ottimale: la potenza e la reattività della batteria supportano la cella a combustibile, caratterizzata da elevata autonomia e tempi di ricarica ridotti, che trova la sua condizione di esercizio ideale in situazioni di marcia in cui è richiesta un’erogazione di potenza costante. In futuro, sarebbe ipotizzabile una combinazione scalabile di batteria, rispettivamente moduli di celle a combustibile, a seconda dello scenario di mobilità e del tipo di veicolo.

Al Salone di Ginevra la Stella ha appena presentato modelli preserie di nuovi ibridi diesel plug-in. A questo riguardo esistono numerose affinità tecniche, giusto?

Mohrdieck: Per quanto riguarda il nostro sistema di propulsione a celle a combustibile plug-in, sfruttiamo già il nostro concept ibrido modulare ed, in particolare, l’architettura compatta del nostro sistema a celle a combustibile: in linea di principio, il sistema di propulsione può essere trasferito su numerose serie e varianti di carrozzeria, in quanto anche tutti gli altri componenti (elettronica di potenza, il motore elettrico, ecc.) fanno parte del nostro sistema di progettazione modulare e possono essere combinati tra loro in modo estremamente flessibile.

I modelli preserie di GLC F-CELL sono prodotti in Germania. Come avviene in dettaglio la produzione?

Mohrdieck: Anche per quanto riguarda GLC F-CELL, ci avvaliamo del supporto della nostra rete di esperti in tutto il mondo. Il veicolo in sé viene prodotto a Brema in collaborazione con il nostro partner EDAG. Il montaggio del sistema di celle a combustibile avviene presso l’impianto di Kirchheim-Nabern, che fa parte dello stabilimento Mercedes-Benz di Untertürkheim. Qui nasce il gruppo propulsore secondo il metodo e la filosofia tradizionalmente adottati da Mercedes-AMG: ‘Un uomo, un motore’. La complessa produzione dei sistemi di celle a combustibile viene gestita attraverso un sistema di controllo intelligente. I nostri tecnici, ad esempio, ricevono istruzioni digitali per ogni fase di lavoro e di verifica, mentre il sistema di controllo della strumentazione e delle attrezzature riceve tutte le impostazioni necessarie

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ed ogni fase immediatamente documentata online elettronicamente. Il montaggio del sistema di serbatoi di idrogeno è affidato allo stabilimento Mercedes-Benz di Mannheim.

Attualmente l’idrogeno utilizzato per il sistema di propulsione a celle di combustibile viene ancora prevalentemente ricavato da fonti di energia di origine fossile, come il metano. Quindi, non lo si può ancora considerare completamente ‘verde’, giusto?

Mohrdieck: Sono d’accordo, ma questo sistema rappresenta solo un primo passo a dimostrazione che la guida a zero emissioni locali grazie alla tecnologia a celle a combustibile potrebbe essere una valida e concreta alternativa. Con l’idrogeno ricavato dal gas naturale si ottiene già una riduzione delle emissioni di CO2 nella catena complessiva pari al 25% circa. L’importante è che possa essere prodotto in modo ecocompatibile e per raggiungere questo obiettivo esistono già moltissimi approcci. L’idrogeno è il supporto energetico ideale per accumulare energia elettrica di origine eolica e solare, in quanto entrambe non devono essere generate costantemente. Con una quota in costante aumento di energie rinnovabili, l’idrogeno rivestirà un ruolo sempre più importante nel sistema energetico globale, diventando pertanto, sempre più interessante anche per il settore della mobilità.

Qui entra in gioco anche il vostro impegno per sviluppare sistemi a celle a combustibile stazionari?

Mohrdieck: Esattamente. ll potenziale dell’idrogeno al di fuori del settore automotive – per esempio per soluzioni in campo energetico, industriale e domestico – è molteplice e richiede lo sviluppo di nuove strategie. Al riguardo, le economie di scala e la modularizzazione sono fattori importanti. Attualmente collaboriamo sia con Lab1886 – la ‘fucina’ di innovazioni del Gruppo – che con i nostri esperti di informatica per sviluppare prototipi di sistemi per l’alimentazione di corrente elettrica (e d’emergenza) di centri di elaborazione dati ed altre applicazioni stazionarie. A tale scopo, utilizziamo i sistemi a celle a combustibile dei modelli preserie di GLC F-CELL.

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Quale sarà il futuro della cella a combustibile? Quando possiamo aspettarci una svolta decisiva?Mohrdieck: Siamo appena all’inizio. Penso che entro la metà

del prossimo decennio, ma certamente dopo il 2025, l’importanza della cella a combustibile aumenterà in generale ed in modo significativo per il settore dei trasporti. Con ciò non intendo dire che si verificherà un’esplosione improvvisa, poiché probabilmente si tratterà ancora di una percentuale a una cifra del mercato globale. Tuttavia, anche volumi moderati contribuiranno a fissare standard di fondamentale importanza per ridurre i costi. Non dobbiamo mai dimenticare che una tecnologia riesce a imporsi, solo se risulta interessante per entrambe le parti coinvolte, cioè il cliente ed il produttore.

Cosa rimane da fare? Quali saranno i prossimi passi?

Mohrdieck: Necessitiamo di standard industriali per arrivare a consistenti volumi di produzione di veicoli. Altre attività di sviluppo si rendono necessarie particolarmente per contenere i costi dei materiali: al riguardo, tra le misure più importanti figurano un’ulteriore riduzione delle dimensioni e dei componenti, oltre a un minore utilizzo di materiali costosi. Se paragoniamo il nostro sistema attuale con Classe B F-CELL, possiamo dire di avere già compiuto grandi progressi: basta pensare alla riduzione del platino pari al 90%. Ma dobbiamo andare oltre. Anche l’ottimizzazione dei processi produttivi contribuirà ad abbattere i costi, ma qui si tratta più di economie di scala in funzione di grandi volumi. La collaborazione su progetti che coinvolgono più Case automobilistiche, come ‘Autostack Industrie’, e gli investimenti mondiali attesi per la tecnologia concorreranno sicuramente al raggiungimento di questo obiettivo.

Nella prossima fase, la cella a combustibile troverà applicazione anche in altri segmenti di vetture?

Mohrdieck: Per estendere in futuro l’impiego della cella a combustibile anche a veicoli appartenenti a segmenti diversi e su vasta scala, dobbiamo ora lavorare ulteriormente allo sviluppo del nostro modulo base, in modo da poterlo implementare ancora meglio all’interno della nostra piattaforma modulare elettrica a livello di Gruppo. Otterremo così il massimo in termini di flessibilità, in quanto i sistemi potrebbero essere abbinati in modo versatile con

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batterie di dimensioni diverse ed essere utilizzati per ogni genere di applicazione.

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Curiosità: Lo sapevate che……il giurista e fisico britannico Sir William Robert Grove (1811-1896) ha costruito la prima cella a combustibile nel 1839? L’idea è tanto semplice quanto geniale: se si lasciano reagire insieme i due elementi idrogeno ed ossigeno in condizioni controllate, tale processo genera energia elettrica. Si tratta di un processo diretto di natura chimica, che gli esperti definiscono anche con il termine ‘combustione fredda’. Questa tecnica è tornata alla ribalta a distanza di oltre 120 anni dalla geniale intuizione di Grove: negli anni ’60 l’Agenzia spaziale americana NASA era alla ricerca di un sistema energetico particolarmente performante per le missioni spaziali umane Gemini ed Apollo.

…nel 1963 le navicelle spaziali Gemini della NASA erano già equipaggiate con celle a combustibile dotate di membrane a scambio protonico (PEM)? Le celle a combustibile si sono affermate in campo spaziale e nella tecnica dei sottomarini perché consentono di trasportare con sé un’elevata riserva energetica sotto forma di idrogeno ed ossigeno liquidi, il cui peso è decisamente inferiore alle batterie elettriche, assicurando così la produzione di energia elettrica sufficiente per portare a termine anche missioni di lunga durata.

…Daimler ha avviato lo sviluppo del sistema di propulsione a celle di combustibile fin dagli anni ’80? All’epoca, i ricercatori Daimler stavano lavorando alla combustione fredda, ovvero la produzione di corrente attraverso la reazione di idrogeno ed ossigeno all’interno di una cella a combustibile. Nel 1994 Mercedes-Benz, in veste di pioniere, presentò all’opinione pubblica mondiale il primo veicolo alimentato a celle a combustibile dotato di una membrana elettrolita polimerica – il NECAR 1 – seguito nel corso degli anni da numerosi altri veicoli, fino alla flotta sperimentale composta da Classe A F-CELL (2003). Con l’introduzione di Classe B F-CELL nel 2010, arriva sul mercato la prima vettura elettrica con celle a combustibile costruita in conformità alle specifiche della produzione di serie. Dal 2003 l’autobus per il trasporto urbano Citaro FuelCELL Hybrid ha percorso oltre quattro milioni di

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chilometri nel traffico di linea: 23 bus sono attualmente impiegati in attività di sperimentazione in sei città europee.

…la prima vettura dei Vigili del Fuoco con sistema di propulsione a celle di combustibile è entrata in servizio addirittura undici anni fa? Nel gennaio 2007 Daimler ha consegnato una Mercedes-Benz Classe A F-CELL ai Vigili del Fuoco di Sacramento (California, USA), che la utilizzano come veicolo adibito a operazioni di controllo.

…il rifornimento dei veicoli con celle a combustibile è stato standardizzato a livello mondiale per tutte le Case automobilistiche fin dal 2002? L’accumulo dell’idrogeno a bordo dei veicoli ha dato filo da torcere ai ricercatori per lungo tempo. Con Mercedes-Benz Classe A F-CELL ‘plus’, presentata nella metà del 2008, la Casa di Stoccarda convertì per la prima volta i veicoli della flotta con celle a combustibile esistente dalla tecnologia a 350 bar a quella a 700 bar, con conseguente aumento dell’autonomia intorno al 70%. La svolta fu anche merito della collaborazione interdisciplinare nell’ambito della Clean Energy Partnership. Da allora, la tecnica a 700 bar è divenuta lo standard di riferimento a livello mondiale e per tutte la Case costruttrici. 

…nel 2011 il Mercedes-Benz F-CELL World Drive 2011 è stato il primo giro del mondo percorso con veicoli a celle a combustibile? A questo riguardo, tre Classe B F-CELL hanno percorso in 125 giorni circa 30.000 km attraversando 14 Paesi. Complessivamente sono stati costruiti circa 200 veicoli, che hanno viaggiato finora per oltre otto milioni di chilometri in mano ai Clienti e nel frattempo sono stati riforniti 36.000 volte. Quest’ultima operazione dura in media meno di tre minuti.

…il sistema a celle a combustibile di GLC F-CELL può alimentare non solo veicoli, ma fungere anche da fornitore di energia stazionaria? Daimler, Hewlett Packard Enterprise (HPE) e Power Innovations lavorano attualmente, insieme al National Renewable Energy Lab, a un progetto pilota in questo campo. Il produttore di computer Hewlett Packard, ad esempio, sfrutta la tecnica delle celle a combustibile per un centro di elaborazione dati in Colorado. Oltre a fornire alimentazione elettrica ai

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computer, sono stati collegati fra loro anche i circuiti di raffreddamento dei computer e della cella a combustibile.

…i crash test per veicoli elettrici con celle a combustibile sono sostanzialmente identici a quelli previsti dall’ampio e completo programma di Mercedes-Benz? I crash test condotti con veicoli a celle a combustibile Mercedes-Benz dimostrano che è stato raggiunto un livello di sicurezza assimilabile a quello dei veicoli convenzionali. A questi si aggiungono una serie di prove specifiche per questa tipologia di propulsione, quali crash test laterale contro un palo alla velocità di 32 km/h al fine di verificare la resistenza del sistema di ventilazione multilivello dei serbatoi di gas.

…il sistema di trazione della futura versione di serie di GLC F-CELL impiegherà per la prima volta un turbocompressore elettrico al posto del compressore a vite per l’alimentazione d’aria della cella a combustibile? In tal modo, il calore residuo della cella a combustibile può essere utilizzato per il comando della turbina, con conseguente incremento di circa il 15% dell’efficienza del sistema. Una peculiarità del sistema è rappresentata dal supporto dell’albero del compressore attraverso un traferro d’aria: questa soluzione consente di evitare l’imbrattamento della cella a combustibile da parte di idrocarburi legati alla tradizionale lubrificazione con cuscinetti a strisciamento o rotolamento.

…l’energia elettrica generata dai banchi di prova del sistema di propulsione a celle di combustibile nell’impianto Daimler di Kirchheim-Nabern viene immessa nella rete elettrica interna dello stabilimento? Le resistenze al rotolamento sono simulate sui banchi di prova di Daimler AG con l’ausilio di generatori. A questo riguardo, l’energia elettrica generata dalla cella a combustibile viene immessa nella rete elettrica dello stabilimento. Gli esperti di celle a combustibile utilizzano circa 70 tonnellate di idrogeno all’anno nell’ambito delle prove di sviluppo, il che consente di trasferire circa 400 MWh di energia elettrica nella rete dello stabilimento. L’unico ‘gas di scarico’ emesso è rappresentato esclusivamente da vapore acqueo.

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…la densità energetica dell’idrogeno è circa 13 volte superiore a quella delle moderne batterie agli ioni di litio? L’idrogeno contiene circa 900 Wh/kg, mentre il valore relativo a una batteria agli ioni di litio si attesta su circa 125 Wh/kg. Ciò consente di trasferire a bordo un quantitativo di energia superiore che si traduce in maggiore autonomia, cui si aggiunge il rifornimento rapido, che rappresenta uno dei principali vantaggi della tecnologia FC.

… i costi di un’infrastruttura capillare per il rifornimento di idrogeno e quelli di un’infrastruttura per la ricarica di batterie non sono poi così diversi tra loro? Perlomeno, questo è il risultato emerso da un’ analisi di scenario condotta dal Centro di Ricerca Jülich e da H2 MOBILITY. Per entrambe le tecnologie e per un massimo di 100.000 veicoli, i costi per ampliare l’infrastruttura utilizzando le fonti di idrogeno esistenti sono a livelli simili (batteria: ca. 310 milioni di euro, idrogeno: ca. 450 milioni di euro), ma risultano più convenienti considerando l’erogazione centralizzata di idrogeno presso le stazioni di servizio.

…recenti studi relativi all’anno 2030 prevedono un grande futuro per la tecnologia a celle a combustibile? A titolo di esempio, citiamo lo studio condotto dalla società di consulenza aziendale Frost & Sullivan ‘Global Executive Analysis of the Fuel Cell Passenger Car Market, Forecast to 2030’. Gli analisti ipotizzano il lancio sul mercato di 20 modelli di auto a celle a combustibile nei prossimi anni, che consolideranno l’aumento dei veicoli a celle a combustibile (FCEV) sul mercato globale. Si prevede anche che il numero di stazioni di rifornimento di idrogeno aumenterà da 261 nel 2016 a circa 7.500 nel 2030.

…Daimler sta lavorando alla mobilità della terza dimensione in collaborazione con Volocopter GmbH? Lab1886 – la ‘fucina’ di innovazioni del Gruppo – supporta, con la partecipazione alla start-up Volocopter GmbH, lo sviluppo di prodotti per la mobilità e servizi innovativi in una nuova dimensione. Volocopter renderà, infatti, accessibile a tutti la mobilità urbana verticale grazie all’innovativo Urban Air Taxi Volocopter.

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…il numero dei membri dell’iniziativa multisettoriale a livello mondiale ‘Hydrogen Council’ è quasi raddoppiato nell’arco di un anno? Dall’inizio del 2017, l’Hydrogen Council opera come un’iniziativa globale coinvolgendo società leader nel campo dell’energia, dei trasporti e dell’industria che condividono la stessa visione e l’obiettivo a lungo termine di promuovere la rivoluzione energetica, facendo ricorso all’idrogeno. Il Consiglio ha recentemente accolto undici nuovi membri provenienti dall’Asia, dal Nord America e dall’Europa.

…il progetto ‘Autostack-Industrie’ si sta preparando per produrre celle a combustibile in serie in Germania? Attuando un’iniziativa pionieristica, l’industria tedesca automobilistica e dei relativi fornitori intende creare i presupposti per l’introduzione commerciale di veicoli a celle a combustibile in Germania ed in Europa entro il 2020: nell’ambito del progetto ‘Autostack-Industrie’, 11 partner stanno lavorando fianco a fianco per rendere il ‘cuore’ della tecnologia a celle a combustibile – lo stack delle celle a combustibile – maturo per l’utilizzo a livello industriale. L’obiettivo è sviluppare e preparare una produzione in serie di celle a combustibile competitiva, che dovrà tenere conto degli elevati requisiti qualitativi dell’industria automobilistica tedesca. “I sistema di propulsione a celle a combustibile a zero emissioni sono la soluzione ideale per berline da viaggio, veicoli adibiti al servizio di consegne e autobus urbani”, ha dichiarato Werner Tillmetz, membro del Board del Centro per l’Energia Solare e la Ricerca sull’idrogeno del Baden-Württemberg (ZSW) e Responsabile della Business Unit Tecnologie elettrochimiche ed energetiche. “L’industrializzazione della tecnologia necessaria, tuttavia, si trova ancora in una fase iniziale. Il progetto ‘Autostack-Industrie’ mira a creare un’efficiente industria dell’indotto a livello nazionale come base per raggiungere gli obiettivi in termini di costi e qualità”.

…il bilancio ‘well-to-wheel’ dei veicoli a celle a combustibile è nettamente migliore della propria reputazione? La cella a combustibile presenta già oggi un rendimento quasi doppio rispetto a un motore a combustione: a seconda dell’impiego, può essere più alto fino al 65%. Il bilancio energetico generale risulta, pertanto, nettamente migliore. La cella a combustibile è un convertitore di energia, che trasforma l’idrogeno in corrente

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elettrica. Questo il motivo per cui un tale sistema non può mai essere efficiente come una batteria. Tale handicap, tuttavia, rappresenta al contempo anche un vantaggio: il calore residuo del sistema di celle a combustibile può anche essere utilizzato per riscaldare i veicoli. L’idrogeno, infine, è imbattibile come accumulatore trasportabile per grandi quantitativi di energia.

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Il modello preserie di Mercedes-Benz GLC F-CELL: il primo veicolo elettrico con trazione a celle a combustibile e batteria Un’altra pietra miliare sulla strada verso la guida a

zero emissioni Intelligente sinergia tra batteria e cella a

combustibile Compagna di viaggio elettrica adatta all’uso

quotidiano anche sulle lunghe percorrenze Circa 147 kW di potenza per una dinamica ed un

piacere di guida a zero emissioni locali

Sui modelli preserie di GLC F-CELL viene adottata, per la prima volta a livello mondiale su un veicolo elettrico a celle a combustibile, una batteria agli ioni di litio come fonte di energia aggiuntiva, che può essere ricaricata esternamente mediante la tecnologia plug-in. Forti di una sinergia intelligente, entrambe le fonti di energia alimentano il motore elettrico regalando superiore piacere di guida a zero emissioni locali. Elevata autonomia, brevità dei tempi di rifornimento, potenza di circa 147 kW (200 CV) e sistemi di assistenza di ultima generazione con funzioni specifiche per questo tipo di trazione rendono GLC F-CELL un veicolo elettrico per famiglie perfettamente adatto alla vita di tutti i giorni.

Per questa novità mondiale gli ingegneri Mercedes-Benz hanno sviluppato in stretta cooperazione con i partner del Competence Center Daimler un sistema a cella a combustibile completamente nuovo. Rispetto a Classe B F-CELL (consumo di carburante: 0,97 kg H₂/100 km, emissioni di CO₂ nel ciclo combinato: 0 g/km) commercializzata già dal 2010, il sistema di propulsione complessivo offre ben il 40% in più di potenza. Il sistema a cella a combustibile è il 30% più compatto che in passato, per la prima volta può essere completamente alloggiato nel vano motore e viene montato come un motore convenzionale nei noti punti di sospensione del motore. L’impiego del platino nella cella a combustibile è stato inoltre ridotto in misura pari al 90%, salvaguardando così le risorse naturali e riducendo i costi del sistema, senza compromettere le prestazioni.

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La batteria a ioni di litio dei veicoli preserie dispone di una capacità lorda di 13,8 kWh e serve come fonte di energia supplementare per il motore elettrico. Per la prima volta può essere ricaricata anche dall’esterno tramite tecnologia plug-in. La strategia d’esercizio intelligente in combinazione con il sistema di cella a combustibile e batteria consente di ottenere il massimo in termini di efficienza e comfort. Come il motore di trazione, anche il potente accumulatore è alloggiato nella zona posteriore del SUV a fronte di un minimo ingombro. Grazie al caricabatteria on-board da 7,2 kW, la ricarica può essere effettuata in tutta comodità da una comune una presa domestica, una wallbox o presso una stazione di ricarica pubblica. Sfruttando la potenza totale, il tempo di carica è di circa 1,5 ore.

Due serbatoi rivestiti di fibre di carbonio, montati nel pianale del veicolo, hanno una capacità di circa 4,4 kg di idrogeno. Grazie alla tecnologia dei serbatoi da 700 bar standardizzata a livello mondiale, la riserva di idrogeno viene pompata in soli tre minuti. Così, sotto il profilo temporale, il processo di rifornimento non si distingue da quello di un’auto con motore a combustione.

Le vetture preserie F-CELL, presentate al TecDay, sono alimentate da un motore asincrono 147 kW (200 CV) di potenza per circa 350 Nm di coppia. Dato che la trazione elettrica non necessita dell’albero cardanico, si viene a creare lo spazio per uno dei due serbatoi di idrogeno; il secondo serbatoio è alloggiato sotto il divano posteriore.

Perfetta sintonia: una sola strategia di funzionamento per una varietà unica di combinazioni

Come il sistema ibrido plug-in di GLC, anche la versione con celle a combustibile dispone di differenti modalità di funzionamento e programmi di marcia. I programmi di marcia di GLC F-CELL comprenderanno ECO, COMFORT e SPORT. ECO indica un comportamento di marcia ottimizzato per il contenimento dei consumi. COMFORT offre non solo una messa a punto che privilegia il comfort, ma anche la climatizzazione ideale. In modalità SPORT la catena cinematica ibrida assume un comportamento sportivo.

Mentre i programmi di marcia modificano il comportamento dell’auto e conseguentemente l’esperienza di guida, le

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modalità d’esercizio influiscono sulla sinergia tra cella a combustibile e batteria ad alto voltaggio. Una simile combinazione di programmi di marcia e modalità d’esercizio rappresenta una novità assoluta in un veicolo con cella a combustibile.

Quattro modalità di funzionamento: HYBRID, F-CELL, BATTERY, CHARGE

L’innovativo sistema plug-in a celle di combustibile riunisce i punti di forza di entrambe le tecnologie a emissioni zero e, grazie alla sua intelligente strategia di funzionamento, adegua sempre in modo ottimale l’utilizzo delle due fonti di energia alla situazione di marcia che si presenta di volta in volta.

In modalità HYBRID la potenza viene ricavata da entrambe le fonti di energia. La batteria copre i picchi di potenza, mentre la cella a combustibile funziona in una fascia di rendimento ottimale. La strategia di funzionamento intelligente permette di sfruttare al meglio le caratteristiche di entrambe le fonti di energia.

In modalità F-CELL il livello di carica della batteria ad alta tensione viene mantenuto costante grazie all’energia della cella a combustibile. Viaggiare quasi esclusivamente a idrogeno è la modalità ideale quando si desidera riservare l’autonomia elettrica a determinate situazioni di guida.

In modalità BATTERY GLC F-CELL viene alimentata dalla batteria ad alto voltaggio, viaggiando così in modalità puramente elettrica a batteria. Il sistema delle celle a combustibile non è attivo. Questa è la modalità ideale sulle percorrenze più brevi.

In modalità CHARGE è prioritaria la carica della batteria ad alto voltaggio, per esempio prima di fare rifornimento di idrogeno per raggiungere la massima autonomia complessiva. Questa modalità, crea inoltre riserve di potenza per percorsi in montagna o per andature molto dinamiche.

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In tutte le modalità il sistema è dotato di funzione di recupero che permette di recuperare l’energia sia frenata che in rilascio e di immagazzinarla nella batteria.

Safety first: viaggiare in totale sicurezza

Tutti i veicoli di Daimler devono sempre soddisfare standard molto elevati sul fronte della sicurezza. Ciò vale per i veicoli con motore a combustione convenzionale come per quelli dotati di propulsioni alternative. Ciò significa che i veicoli soddisfano sempre tutti gli standard e le norme. I requisiti di sicurezza interni applicati ai veicoli Mercedes-Benz compiono tuttavia un ulteriore passo in avanti. Soprattutto i requisiti in caso di crash si ispirano alla filosofia della sicurezza Real Life Safety. Per la batteria e per tutti i componenti che contengono idrogeno valgono norme di sicurezza particolarmente severe e specifiche della Stella. Oltre alla sicurezza in caso di crash, su tutti i veicoli Mercedes-Benz vengono eseguiti a livello di sistema test supplementari dei componenti, che si spingono molto al di là delle prove consuete. I componenti della propulsione ed i serbatoi dell’idrogeno delle versioni F-CELL preserie sono alloggiati nel vano motore e nel pianale, in modo da ottenere al contempo un minimo ingombro ed elevata protezione.

Come tutti i veicoli della Casa di Stoccarda, anche quelli a celle a combustibile vantano una sicurezza attiva e passiva esemplare. Il DISTRONIC PLUS, il pacchetto di controllo della traiettoria con Blind Spot Assist e sistema antisbandamento attivo, il pacchetto Parcheggio con telecamera a 360° o il COMAND Online con riconoscimento dei segnali stradali, tutti disponibili di serie, garantiscono sicurezza e comfort a bordo di GLC F-CELL.

La consapevolezza di un DNA da vera Stella

I modelli preserie di GLC F-CELL dimostrano di soddisfare l’elevate aspettative di chi sceglie una Mercedes-Benz e rispecchiano tutti i valori del marchio in termini di comfort, sostenibilità, sicurezza, qualità e design. Per quanto riguarda capacità di carico e comfort per gli occupanti, il SUV elettrico vanta qualità che lo rendono adatto alla vita di tutti giorni. Le uniche differenze sono rappresentate da un piccolissimo gradino nel bagagliaio, come quello di GLC 350 Plug-in

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Hybrid, e dal divano posteriore leggermente più alto per la presenza dei serbatoi di idrogeno. Anche il comfort climatico di GLC F-CELL è perfino migliore rispetto alle vetture convenzionali. Climatizzatore automatico con preclimatizzazione oltre a sedili e specchietti riscaldabili fanno parte della dotazione di serie. Alle temperature più basse viene sfruttato al meglio il calore residuo della cella a combustibile, ottimizzando così il bilancio energetico del veicolo.

Come i modelli di preserie, anche le sospensioni anteriori della vettura di serie saranno costituite da molle elicoidali, mentre sull’asse posteriore agiranno sospensioni pneumatiche a una camera con regolazione automatica del livello. Di conseguenza, non si verificano variazioni di compressione ed estensione degli ammortizzatori posteriori anche a pieno carico, permettendo di avere una risposta equilibrata alle oscillazioni con una frequenza propria della carrozzeria pressoché costante anche a vettura carica.

Inconfondibili: dettagli in stile EQ Power

I modelli F-CELL presentati al TecDay rispecchiano l’attuale filosofia del design Mercedes-Benz della limpida sensualità. Tra gli elementi di design vi sono caratteristiche che ne accentuano la particolarità sia a livello generale, sia all’interno della famiglia di modelli GLC. Ne sono un esempio la vocazione on-road formale e le modifiche tecniche di esterni ed interni, oltre alla configurazione di comandi e display. Dettagli blu sulla mascherina del radiatore, sui cerchi in lega leggera, sui rivestimenti sottoporta e sul paraurti posteriore, da una parte, ed una raffinata ed elegante applicazione con la scritta F-CELL, dall’altra, sono un evidente richiamo al sistema di celle di combustibile. Paraurti specifici (quelli anteriori con presa d’aria più grande) e cerchi da 20 pollici, ottimizzati dal punto di vista aerodinamico, contraddistinguono le vetture.

Gli interni, caratterizzati da forme fluide e dettagli di superiore pregio e ricercatezza, reinterpretano il lusso in chiave moderna. Sulla consolle centrale spicca un elegante inserto in look laccato lucido o con varie superfici in legno in stile moderno.

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Dettagli ricercati, materiali autentici, come il legno a poro aperto per gli inserti ed il generoso impiego di lana e lino per i tessuti dei rivestimenti, creano un’atmosfera piacevole e contribuiscono all’immagine complessiva di grande pregio degli interni.

La strumentazione sotto forma di full-display con diagonale da 12,3 pollici impreziosisce ulteriormente la plancia. Le informazioni del sistema COMAND Online vengono visualizzate sul display centrale da 10,25 pollici. I menu e le visualizzazioni sui display sono stati adeguati in funzione della trazione combinata celle a combustibile-batteria. Lo stile innovativo del design è un elemento distintivo del modello a celle a combustibile rispetto al GLC convenzionale.

Nuovo su GLC F-CELL è il touchpad multifunzione con riconoscimento della calligrafia. Grazie alla tecnologia di nuovo sviluppo, le funzioni telematiche possono essere gestite con gesti a uno o più dita tramite il cosiddetto multitouch. Il touchpad offre dunque un’ulteriore possibilità di inserimento, innovativa e completa che, in combinazione con il COMAND Online, va ad aggiungersi al VOICETRONIC. Il touchpad consente anche di inserire lettere, cifre e caratteri speciali a mano libera. I comandi possono essere impartiti, inoltre, tramite i pulsanti touch control posti sul volante a destra ed a sinistra, oltre che mediante il sistema di comando vocale.

Dati tecnici dei veicoli preserie

Emissioni di CO2: 0 g/kmAutonomia H2 in modalità ibrida (NEDC):

437* km

Autonomia della batteria in modalità battery (NEDC)

49 km

Motore: motore elettricoBatteria: agli ioni di litioCella a combustibile: PEM (cella a combustibile ad

elettrolita polimerico)Potenza nominale ca.: 147 kW (200 CV)Coppia massima ca.: 350 NmVelocità massima: 160 km/h (autolimitata)Capacità serbatoio H2: 4,4 kg

(utilizzabile con SAE J2601, 2014 o più recente)

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Capacità della batteria (lorda/netta):

13,8 kWh /9,3 kWh

Lunghezza: 4.671 mmLarghezza: 2.096 mmAltezza: 1.653 mmCarreggiata: 1.625/1.621 mm

(anteriore/posteriore)Passo: 2.873 mm

*Misurazione in presenza del TÜV.

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Il ‘competence network’: riunire le competenze ed assicurare il know-how Stack di celle a combustibile prodotto da Mercedes-

Benz Fuel Cell (MBFC) a Barnaby vicino a Vancouver NuCellSys ha sviluppato l’intero gruppo propulsore a

celle a combustibile ed il sistema di accumulo di idrogeno

La membrana rivestita di elettrodi della cella a combustibile viene realizzata a Untertürkheim, i serbatoi a Mannheim

Intero veicolo affidato allo stabilimento di Brema

Attualmente Daimler si sta preparando in modo sistematico per avviare la produzione di serie di Mercedes-Benz GLC F-CELL. Il SUV, perfettamente adatto all’uso quotidiano ed alle famiglie, è prodotto nello stabilimento Mercedes-Benz di Brema, che è anche centro di competenza della serie. La commercializzazione di GLC è iniziata a luglio 2015. Per supportarci nell’integrazione del sistema di trazione di GLC F-CELL, il nostro partner EDAG si è insediato nelle immediate vicinanze del nostro impianto di Brema.

NuCellSys GmbH ha sede a Kirchheim-Nabern, nell’area metropolitana di Stoccarda. NuCellSys – affiliata al 100% di Daimler AG – ha progettato l’intero gruppo propulsore a celle a combustibile ed il sistema di accumulo di idrogeno di GLC F-CELL. I componenti e il gruppo propulsore sono sottoposti a severi ed impegnativi test singoli e di durata, utilizzando diversi banchi di prova. Qui sono stati prodotti anche i primi veicoli prototipo, mentre i modelli preserie sono stati poi realizzati presso il Mercedes-Benz Tech Center di Sindelfingen. NuCellSys è leader mondiale nello sviluppo di sistemi di celle a combustibile e di accumulo di idrogeno per applicazioni sui veicoli.

Lo storico stabilimento Mercedes-Benz di Untertürkheim è responsabile della produzione dell’intero sistema di celle a combustibile. Allo stabilimento di Stoccarda sono affidate le attività di sviluppo dei processi legati alla produzione delle celle a combustibile. Al suo

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interno si trova il Fuel Cell Lab, dove gli ingegneri concentrano il proprio lavoro sulla membrana che riveste la cella a combustibile. Il montaggio del sistema di celle a combustibile avviene presso l’impianto di Kirchheim-Nabern, che fa parte dello stabilimento Mercedes-Benz di Untertürkheim, dove tutti i componenti sono assemblati in un’unità e testati prima di essere consegnati allo stabilimento che produce il veicolo.Il cuore del sistema di celle a combustibile – lo stack composto da circa 400 celle a combustibile – è prodotto da Mercedes-Benz Fuel Cell (MBFC), nella Columbia Britannica, che è il primo stabilimento a livello mondiale ad occuparsi esclusivamente della produzione e del processo di fabbricazione degli stack di celle a combustibile. Lo stack è stato sviluppato in joint venture con Ford presso la vicina Automotive Fuel Cell Cooperation (AFCC). Il sistema di serbatoi di idrogeno, composto da contenitori rivestiti in fibra di carbonio, è prodotto nello stabilimento Mercedes-Benz di Mannheim all’interno del Centro di Competenza per la mobilità a zero emissioni specializzato nella realizzazione di sistemi propulsivi alternativi (KEM). Oltre a realizzare sistemi di serbatoi di idrogeno, il KEM si sta attualmente preparando anche per produrre in serie i sistemi di batterie ad alta tensione destinati a veicoli commerciali ed autobus per il trasporto urbano elettrici.La produzione della batteria a ioni di litio è affidata ad ACCUMOTIVE – un’affiliata al 100% di Daimler – con sede a Kamenz (Sassonia). Dal 2012 l’azienda produce sistemi di batterie altamente efficienti, basati sulla tecnologia degli ioni di litio, sia per veicoli ibridi ed elettrici dei marchi Mercedes-Benz e smart che per veicoli commerciali.

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La produzione del gruppo propulsore: metodologie moderne, documentazione digitale Processi ben definiti e completamente digitalizzati Il gruppo propulsore è costituito da 250 componenti I controlli di qualità sono integrati nel processo di

assemblaggio

Processi ben definiti e digitalizzati, ma completamente automatizzati esclusivamente laddove sono in grado di proteggere sia le persone che il prodotto: questa la filosofia alla base della linea di produzione del gruppo propulsore dei modelli preserie di GLC F-CELL adottata presso lo stabilimento di Kirchheim-Nabern, situato circa 40 chilometri a sud-est di Stoccarda. La progettazione del prodotto in funzione del relativo processo produttivo (PPG) è stata oggetto di particolare attenzione fin dal 2014, anno in cui è iniziata la progettazione della linea. Un fattore importante, al riguardo, è stato configurare la geometria dei componenti in modo tale che tutti i punti di prova, come i collegamenti filettati delle tubazioni, risultassero facilmente accessibili.

Il nuovo sistema di celle a combustibile è circa il 30% più piccolo rispetto al modello precedente e, per la prima volta, può essere interamente alloggiato all’interno di vani motore convenzionali in virtù delle sue dimensioni compatte. Questa soluzione ha comportato una serie di vantaggi anche in fase di assemblaggio del gruppo propulsore, che è costituito da 250 componenti, tra cui stack di celle a combustibile, sistemi di raffreddamento, alimentazione del carburante e scarico, oltre all’elettronica. Per il processo produttivo viene utilizzato un sistema di nastri trasportatori sospesi, analogo a quello adottato nello stabilimento di Untertürkheim per l’assemblaggio dei motori. Il montaggio del sistema di celle a combustibile avviene presso l’impianto di Kirchheim-Nabern, che fa parte dello stabilimento Mercedes-Benz di Untertürkheim e che dal 2017 è responsabile della produzione dei sistemi di trazione dei veicoli preserie. Per quanto riguarda il sistema dei nastri trasportatori, è stato sufficiente apportare modifiche minime per adeguarlo al

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sistema propulsivo alternativo: sostanzialmente, mediante un adattatore per contenere i vari gruppi.

L’addetto al montaggio ha la possibilità di fare ruotare il gruppo propulsore sui nastri trasportatori affinché i rispettivi punti di montaggio siano ergonomicamente accessibili. L’installatore riceve istruzioni digitali relative a ogni fase di lavoro, che vengono visualizzate su uno schermo presso la rispettiva stazione di lavoro. Tali indicazioni sono aggiornate in tempo reale, in quanto per il montaggio si utilizzano attrezzature collegate via WLAN. Ad esempio, dopo che è stato effettuato un collegamento a vite alla coppia prescritta, la colorazione della vite diventa verde sullo schermo. Allo stesso tempo, ogni fase di montaggio viene documentata ed archiviata.

Lo stesso procedimento è applicato anche per i controlli di qualità integrati nel processo di assemblaggio, che comprendono prove di tenuta dei circuiti dell’idrogeno, dell’aria e del liquido di raffreddamento. Anche in questo caso, si è puntato su una progettazione del prodotto in funzione dell’esecuzione dei controlli, ad esempio eliminando interfacce non necessarie mediante passaggi delle linee integrati. I test vengono effettuati con una miscela di idrogeno, affinché anche le potenziali perdite nell’ordine di ppm (parti per milione) possano essere rilevate in modo affidabile.

Safety first

Gli isolamenti elettrici e le resistenze, progettati in funzione di una tensione operativa pari a 400 volt, vengono verificati effettuando un test ad alta tensione con 2.150 volt. Per proteggere il personale, l’alta tensione viene attivata solo dopo che uno scanner laser ha inequivocabilmente confermato che nessuno si trova nell’area vicina al gruppo propulsore. Per riparare i componenti dalle scariche elettrostatiche (ESD), l’intera area di lavoro nel reparto di montaggio viene protetta dalle scariche elettrostatiche mediante un rivestimento del pavimento.

Al termine del processo produttivo viene eseguito un test sull’intero range di prestazioni dinamiche del gruppo propulsore. Anche questo controllo è documentato minuziosamente in formato elettronico e l’energia generata,

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tra l’altro, viene immessa nella rete. I sistemi di celle a combustibile vengono successivamente spediti via camion a Brema, dove avviene l’assemblaggio finale del veicolo con le batterie provenienti da Kamenz (Sassonia) e con i serbatoi di idrogeno da Mannheim (Baden-Württemberg).

Formazione professionale e corsi di perfezionamento per i futuri sistemi di trazione

L’elettrificazione dei sistemi di trazione pone anche al personale di fronte a nuove sfide. Una solida formazione professionale ed un’adeguata esperienza degli stessi sono infatti di fondamentale importanza ai fini della qualità del prodotto. Attualmente vengono anche organizzati corsi per ottenere qualifiche aggiuntive, ad esempio know-how specifico di prodotto a livello di prove di assemblaggio e produzione di prototipi, gestione di elementi essenziali per la sicurezza, gestione di componenti ad alta tensione e gestione di componenti sensibili a livello elettrostatico.

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Verso la produzione di serie: simulazioni, banchi di prova e prove su strada In prima battuta vengono effettuati simulazioni

elettroniche e crash test virtuali, studi aerodinamici e prove sull’assetto

Una serie completa di controlli comprende prove invernali nel nord della Svezia ed estive in Spagna, oltre a test di durata

Sono inoltre previsti test specifici per la trazione elettrica, la cella a combustibile e l’interazione tra tutti i componenti della trazione

Test intensivi di funzionamento e di resistenza dei singoli componenti e successivamente anche dei veicoli di prova completi su numerosi banchi prova accelerano il processo di sviluppo. ll centro di competenza per le celle a combustibile – situato a Kirchheim-Nabern ad est di Stoccarda – ha un ruolo decisivo per il modello GLC F-CELL.

I banchi di prova di Nabern comprendono cinque camere climatiche, che consentono di sviluppare temperature da -40° C a + 85° C. Alcuni banchi di prova sono dotati di un dispositivo di inclinazione, che permette di inclinare il gruppo propulsore su entrambi gli assi, anche in diagonale, di 19°. È così possibile, ad esempio, verificare l’incondizionata capacità di avviamento a freddo del sistema di celle a combustibile.

Su altri banchi di prova climatica vengono eseguiti non solo diversi cicli di marcia, ma anche misurazioni dei consumi in molteplici condizioni climatiche. Anche il software di sistema è sviluppato sui banchi di prova. Alcuni sistemi hanno percorso circa tre milioni di chilometri in questo modo, senza essere stati mai realmente sottoposti a una prova strada. Il lavoro di sviluppo si è concluso con un test di durata di sei mesi a una velocità media di 85 km/h, nonostante le molteplici condizioni tipiche del traffico cittadino, compresa la marcia start/stop.

Le resistenze al rotolamento sono simulate sui banchi di prova con l’ausilio di generatori. L’energia elettrica generata

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dalla cella a combustibile (ad oggi circa 400 MWh) viene immessa nella rete elettrica dello stabilimento. Gli esperti di celle a combustibile utilizzano circa 70 tonnellate di idrogeno all’anno nell’ambito delle prove di sviluppo. L’unico ‘gas di scarico’ emesso è rappresentato esclusivamente da vapore acqueo.

Anche il Vehicle Safety Technology Center (TFS), inaugurato nel novembre 2016 come il più moderno centro di crash test al mondo, offre possibilità del tutto nuove, tra cui testare veicoli con sistemi di trazione alternativa, effettuare prove da veicolo a veicolo o configurare sistemi di assistenza e PRE-SAFE®. L’aerodinamica del GLC F-CELL è stata perfezionata nelle gallerie del vento presso il Mercedes-Benz Technology Center di Sindelfingen, dove anche le condizioni atmosferiche estreme possono essere simulate all’interno. Temperature comprese tra -40 e +60° C, uragani con venti fino a 265 km/h, piogge tropicali e violente tempeste di neve fanno parte del programma standard a disposizione degli ingegneri addetti alle prove.

Non appena i primi prototipi sono stati pronti all’uso, sono state avviate le prove su strada – sia in estate che in inverno – del GLC F-CELL. I veicoli sono stati guidati, tra l’altro, su circuiti di prova in Spagna (IDIADA vicino a Barcellona), in Svezia (Arjeplog) ed in Germania (Boxberg). Le prove su strada condotte dai team incaricati dei test si sono svolte anche in Sierra Nevada (Spagna) e lungo le catene montuose ‘domestiche’ delle Alpi Sveve e della Foresta Nera. Il programma di prove è composto da più di 500 test singoli e comprende, oltre ai programmi standard per tutti i veicoli, anche prove specifiche per la trazione elettrica, la cella a combustibile e l’interazione tra tutti i componenti della trazione. Tra i test di resistenza speciali figura anche il cosiddetto ‘test del taxi’, che rispecchia la guida in ambito �urbano con frequenti tempi di inattività nonché un ciclo di guida ad alto chilometraggio, caratterizzato da prestazioni di marcia con chilometraggi giornalieri elevati.

Test di resistenza a -30°C: l’ultimo test invernale per i modelli preserie F-CELL

Da decenni l’Azienda sta testando ogni nuovo modello in condizioni estreme vicino al Circolo Polare Artico, in presenza di temperature glaciali fino a meno 35°C, su strade

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innevate e sull’insidioso ghiaccio dei laghi gelati. A tal fine, Mercedes-Benz ha allestito un centro prove nella piccola città di Arjeplog in Lapponia, nella Svezia settentrionale. Oltre alle prove su strada nell’Estremo Nord, i test si svolgono anche su tracciati appositamente creati. Impegnative salite con pendenze fino al 20%, percorsi di prova con diversi coefficienti di attrito, circuiti di handling e steering pad sul ghiaccio praticamente liscio di un lago gelato mettono all’angolo sistemi di trazione e regolazione.

Le nuove sfide per un veicolo elettrico comprendono, ad esempio, l’erogazione di potenza del motore elettrico ad avviamento a freddo e con batteria fredda, le proprietà di avviamento a freddo di una cella a combustibile (stack), l’autonomia nelle normali condizioni di guida del Cliente, la gestione dei cavi di ricarica e dei bocchettoni di rifornimento, la preclimatizzazione e la strategia di funzionamento compresa la rigenerazione. A ciò si aggiunge la messa a punto specifica della dinamica di marcia e del sistema ESP®.

Le nuove sfide per un veicolo elettrico comprendono, ad esempio, l’erogazione di potenza del motore elettrico ad avviamento a freddo e con batteria fredda, le proprietà di avviamento a freddo di una cella a combustibile (stack), l’autonomia nelle normali condizioni di guida del Cliente, la gestione dei cavi di ricarica e dei bocchettoni di rifornimento, la preclimatizzazione e la strategia di funzionamento compresa la rigenerazione.

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Rifornimento di carburante e ricarica: la rete di stazioni di rifornimento di idrogeno e di energia elettrica diventa più fitta Il piano di azione di H2 MOBILITY: 100 stazioni di

rifornimento di idrogeno in Germania entro la fine del 2018, 400 entro il 2023

Progetti analoghi per la realizzazione di infrastrutture in ambito europeo ed internazionale

La nuova wallbox di Mercedes-Benz facilita la ricarica elettrica in ambito domestico

Con la creazione della joint venture intersettoriale H2 MOBILITY Deutschland GmbH & Co.KG, nel 2015 sei imprese industriali (Air Liquide, Daimler, Linde, OMV, Shell e Total) hanno gettato le basi per il potenziamento graduale della rete di stazioni di rifornimento di idrogeno (H2) sul territorio tedesco con l’obiettivo di raggiungere un totale di 400 punti entro il 2023. Da allora, la rete di stazioni di rifornimento di idrogeno H2 in Germania è cresciuta sempre più rapidamente: il 5 marzo 2018 è diventata operativa la 45esima stazione di rifornimento di idrogeno tedesca (un distributore Total a Ingolstadt), mentre appena due settimane prima era entrata ufficialmente in servizio un’altra stazione a Wendlingen, nei pressi di Stoccarda. La realizzazione di una rete pubblica di stazioni di rifornimento di idrogeno è in fase di definizione anche in alcuni Stati europei confinanti, come Danimarca, Inghilterra, Norvegia, Francia, Paesi Bassi e Belgio.

Progetti simili per realizzare infrastrutture anche a livello internazionale si stanno sviluppando rapidamente: in particolare il Giappone, ma anche gli Stati Uniti e la Corea, puntano su un mercato in crescita per i veicoli elettrici alimentati a celle a combustibile. Attualmente in Giappone ci sono già circa 100 stazioni in funzione o in costruzione ed il numero è destinato ad aumentare.

La nuova wallbox di Mercedes-Benz

In combinazione con i modelli preserie del GLC F-CELL, svelati allo IAA, viene impiegata, per la prima volta a livello

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mondiale su un’automobile elettrica con cella a combustibile, una batteria a ioni di litio che funge da fonte di energia supplementare e che può essere ricaricata dall’esterno tramite la tecnologia plug-in. Esistono molteplici possibilità di ricaricare tale batteria con energia: la maggior parte dei relativi processi di ricarica si attuerà nelle case dei Clienti. Grazie alla potenza fino a 22 kW, la wallbox consente una ricarica non solo confortevole, ma anche rapida. Mediante il caricabatterie di bordo da 7,2 kW, la batteria dei modelli preserie del GLC F-CELL può essere ricaricata completamente nell’arco di circa 1,5 ore, se viene sfruttata tutta la potenza.

Per la prima volta, la wallbox di Mercedes-Benz consente anche la gestione di diverse funzioni tramite lo smartphone. Fra tali funzioni figurano, ad esempio, il controllo della ricarica, la gestione degli utenti e una panoramica dei consumi. La nuova generazione della stazione di ricarica domestica di Mercedes-Benz, inoltre, è dotata di un alloggiamento dal design ancora più elegante con gestione del cavo. Sarà disponibile per i Clienti europei dall’estate del 2018 – seguiranno successivamente più di 40 ulteriori mercati. Tre le versioni a scelta: la variante di base wallbox Home, la wallbox Advanced in grado di collegarsi ad Internet e la wallbox Twin per il caricamento contemporaneo di due veicoli.

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Collaborazione per sistemi di celle a combustibile stazionari L’architettura compatta dei sistemi di celle a

combustibile come garanzia di flessibilità I sistemi di approvvigionamento di energia senza

emissioni di CO2 per i centri di elaborazione dati sono già in fase pilota

Le celle a combustibile del settore automotive accelerano la rivoluzione energetica

Più piccoli in misura pari al 30%, più potenti del 40% e con dimensioni che ne consentono l’alloggiamento nel vano motore dei veicoli Mercedes-Benz, i nuovi sistemi di celle a combustibile si presentano flessibili come non mai. Anche per applicazioni estranee al settore automobilistico. Alla fine del 2017, Daimler – con la sua affiliata al 100% NuCellSys in collaborazione con Mercedes-Benz Research and Development North America (MBRDNA) e Daimler Innovations Lab1886 – ha ampliato il campo applicativo dell’innovativa tecnologia a celle a combustibile. Insieme a Hewlett Packard Enterprise (HPE), Power Innovations (PI) e al National Renewable Energy Laboratory (NREL), l’azienda impiega le celle a combustibile sviluppate per il settore automobilistico in sistemi di alimentazione energetica stazionari. I partner offrono un esempio concreto di alimentazione elettrica dei centri di elaborazione dati sostenibile e indipendente, offrendo al contempo un importante contributo alla rivoluzione energetica. I primi sistemi sono già entrati in funzione.

Le celle a combustibile come scelta ideale per le micro grid nei centri di elaborazione dati

I centri di elaborazione dati sono tra i maggiori consumatori di energia elettrica della new economy ed è rilevante anche l’indice di crescita di tali consumi. Secondo uno studio del Natural Resources Defense Council (NRDC), negli USA il fabbisogno di corrente dei centri di elaborazione dati entro il 2020 è stimato in 140 miliardi di chilowattora l’anno, che corrispondono ad una produzione annua di circa 50 centrali elettriche per emissioni di CO2 di circa 100 milioni di tonnellate ogni anno. Il crescente fabbisogno di energia deve essere compensato da un’alimentazione elettrica

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sostenibile ed ecocompatibile. In questo settore le celle a combustibile rappresentano una tecnologia molto promettente. Nessun’altra tecnologia energetica offre una tale affidabilità, scalabilità modulare e tutti i vantaggi delle energie rinnovabili, senza la dipendenza dal mercato energetico convenzionale. Con un’alimentazione d’idrogeno costante, i sistemi di celle a combustibile producono corrente incessantemente. Le varie sinergie possono anche essere sfruttate per il sistema di raffreddamento: la temperatura di uscita del refrigerante del computer corrisponde alla temperatura di ingresso del refrigerante della cella a combustibile.

Analogamente ai sistemi a batteria, anche questa tecnologia è basata su una reazione elettrochimica. Le celle a combustibile e l’idrogeno, tuttavia, offrono il vantaggio di un contenuto energetico scalabile. L’elevata affidabilità, il basso livello delle emissioni, anche acustiche, la drastica riduzione dell’ingombro fanno delle celle a combustibile la scelta ideale per le microreti dei centri di elaborazione dati. Grazie alla loro scalabilità modulare, minime esigenze di manutenzione e un rapporto costi/efficienza conseguentemente vantaggioso, le celle a combustibile soddisfano le elevate esigenze di accumulo dell’energia tipiche degli odierni centri di elaborazione dati.

Un approccio olistico per un’alimentazione esente da CO2

Per consentire un’alimentazione dei centri di elaborazione dati utilizzando energie rinnovabili, 24 ore su 24 e 7 giorni su 7, Daimler, HPE e PI ripensano la produzione di energia e integrano sistemi di accumulo dell’idrogeno e sistemi di celle a combustibile per l’alimentazione elettrica diretta dei server rack dei centri di elaborazione dati. Il concept innovativo di un centro di elaborazione dati “su base idrogeno” esente da emissioni di CO2 è costituito da celle a combustibile, elettrolizzatore, accumulatore ed impianti fotovoltaici ed eolici. Grazie alla combinazione dei sistemi, i partner compensano l’instabilità e la variabilità tipica delle fonti di energia rinnovabile. L’idea: il fabbisogno energetico di base del centro di elaborazione dati viene soddisfatto da corrente prodotta dalle fonti solare ed eolica. In situazioni nelle quali l’energia prodotta da queste fonti rinnovabili supera il fabbisogno del centro, è possibile utilizzare

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l’energia eccedente per ottenere idrogeno tramite elettrolisi. In tal modo, l’energia viene accumulata, eliminando la necessità di ridurne la produzione. Quando il fabbisogno energetico del centro di elaborazione dati supera la quantità di energia solare ed eolica, o anche in caso di blackout, i sistemi di celle a combustibile producono corrente grazie all’idrogeno che è stato precedentemente accumulato.

Conseguentemente, l’utilizzo dei sistemi di celle a combustibile sviluppati per il settore automotive contribuisce a semplificare la produzione di energia e l’alimentazione dei centri di elaborazione dati e a migliorare in misura significativa il bilancio di CO2. L’alimentazione di corrente tradizionale rappresenta circa il 30-40% dei costi di costruzione di un centro di elaborazione dati nuovo. In futuro questa nuova strategia di produzione energetica sviluppata dai partner potrà abbassare significativamente i costi, rendendo superflui generatori a gasolio, gruppi di continuità (UPS), impianti di distribuzione e costose linee in rame.

Le celle a combustibile del settore automotive accelerano la rivoluzione energetica

La massima efficienza nel trattamento delle risorse energetiche e materiali viene applicata a tutti i componenti nel campo della mobilità elettrica. Con l’implementazione del progetto “CASE”, l’idea di sostenibilità di Daimler AG si spinge ben oltre il prodotto automobile. Daimler e la sua affiliata al 100% NuCellSys, azienda pioniera e leader a livello mondiale nello sviluppo dei sistemi di celle a combustibile nel settore automobilistico, mettono a disposizione di questo innovativo progetto differenti sistemi di celle a combustibile. Questi corrispondono all’ultima generazione tecnologica, che è stata presentata all’IAA di Francoforte dello scorso anno con i modelli preserie della Mercedes-Benz GLC F-CELL. Il concept, sviluppato da Lab1886, la fucina di innovazioni di Daimler AG, in stretta collaborazione con NuCellSys e MBRDNA, pone i presupposti per un nuovo settore strategico nel campo della produzione energetica stazionaria. Sviluppati per l’impiego nell’impegnativo settore automobilistico, i sistemi di celle a combustibile Mercedes-Benz soddisfano le più stringenti esigenze sul fronte della sicurezza e della qualità, risultando quindi perfettamente idonei all’applicazione nei moderni centri di elaborazione dati.

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I partner hanno presentato i primi risultati del proprio progetto sotto forma di un sistema prototipo, in occasione della SuperComputing Conference di Denver dello scorso anno.

La fase pilota del progetto è partita nel 2018. Daimler, HPE e PI collaborano anche con il National Renewable Energy Lab (NREL).

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Glossario: I termini tecnici più importantiAnodo: elettrodo con carica negativa (nella cella a combustibile, sul lato dell’idrogeno). Gli elettroni fluiscono dall’anodo all’utenza.

Cella a combustibile: elemento galvanico particolare, nel quale viene prodotta corrente dalla reazione tra idrogeno e ossigeno. Una cella a combustibile è costituita da elettrodi che sono separati da una membrana o elettrolita (conduttore ionico). La cella a combustibile genera corrente elettrica e calore. In virtù del rendimento e della concentrazione di potenza elevati, la cella a combustibile PEM è particolarmente adatta per essere utilizzata nel settore automotive. È dotata di una membrana in materiale sintetico come elettrolito (PEM = Polymer Electrolyte Membrane), che funge da conduttore per i protoni. La relativa temperatura di esercizio è di circa 80°C.

Stack di celle a combustibile (in inglese: Fuel Cell Stack): diverse celle a combustibile attivate in sequenza per aumentare la tensione elettrica ed assemblate con architettura ‘a sandwich’.

Immagazzinamento dell’idrogeno ad alta pressione: metodologia di immagazzinamento dell’idrogeno in forma gassosa a temperatura ambiente con una pressione fino a 700 bar (CGH2 = Compressed Gaseous Hydrogen).

Elettrolisi: scissione elettrochimica di composti liquidi tramite corrente elettrica (esempio: acqua in idrogeno ed ossigeno).

Elettrolito: mezzo per il trasporto di ioni, che nella cella a combustibile provvede anche a separare l’una dall’altra le sostanze reagenti nello spazio. Nella cella a combustibile PEM viene impiegata come elettrolito una speciale membrana polimerica in materiale sintetico (PEM = Polymer Electrolyte Membrane).

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Elettrone: particella elementare dotata di carica negativa. La corrente elettrica è formata da elettroni in movimento.

Ione: particella dotata di carica positiva (catione) o negativa (anione).

Catodo: elettrodo con carica positiva (nella cella a combustibile, sul lato dell’ossigeno), dove gli elettroni reagiscono con l’ossigeno e gli ioni di idrogeno formando acqua.

Batteria agli ioni di litio: generatore di tensione elettrochimico e ricaricabile a base di litio. I vantaggi delle batterie agli ioni di litio sono: alta densità di energia e peso relativamente ridotto, resistenza al cosiddetto ‘effetto memory’ e ridotta autoscarica.

Protoni: ioni di idrogeno dotati di carica positiva.

Idrogeno (H): è l’elemento più piccolo e più leggero della tavola periodica. L’idrogeno è composto da un elettrone con carica negativa e da un protone con carica positiva. L’idrogeno è l’elemento più diffuso nell’universo, ma a causa della sua elevata reattività è presente quasi esclusivamente in forma combinata. Alcuni esempi sono acqua ed idrocarburi, come metano o petrolio. Allo stato libero l’idrogeno è presente solo a livello di tracce nell’atmosfera e nei gas di origine vulcanica. L’idrogeno è un gas inodore, incolore ed insapore.

Produzione di idrogeno: l’idrogeno può essere ottenuto, per esempio, tramite fermentazione di biomassa o elettrolisi di acqua. attualmente questo vettore energetico viene prodotto principalmente da combustibili di origine fossile, in particolare metano (attraverso un processo di trasformazione con vapore ad alta pressione denominato ‘steam reforming’).

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