Motore a celle a combustibile per impieghi gravosi di Ballard

Ballard Power Systems ha presentato il suo motore a celle a combustibile di nona generazione, l'FCmove-XD, all'Advanced Clean Transportation (ACT) Expo che si è tenuto al Las Vegas Convention Center dal 20 al 23 maggio.

Motore a celle a combustibile FCmove-XD di Ballard. (Foto: Ballard Power Systems)

"Siamo concentrati sul rafforzamento della proposta di valore economico per i clienti della mobilità pesante", ha dichiarato Mircea Gradu, Chief Engineering Officer di Ballard. "Con il lancio della nostra nona generazione di motori a celle a combustibile, l'FCmove-XD, continuiamo a spingerci oltre i limiti e stiamo ancora una volta alzando l'asticella e ridefinendo lo standard di settore per le prestazioni dei motori a celle a combustibile PEM. Il nostro innovativo FCmove-XD offre miglioramenti significativi in termini di affidabilità, durata, efficienza, densità di potenza, scalabilità, facilità di manutenzione e costo totale di proprietà."

L'azienda ha affermato che il modulo FCmove-XD offre un'elevata densità di potenza volumetrica per applicazioni pesanti, con una densità di potenza volumetrica del motore di 0,36 kW/l e una densità di potenza gravimetrica di 0,48 kW/kg. Il motore a celle a combustibile scalabile da 120 kW integra un'uscita regolata CC/CC, consentendo a un massimo di tre moduli di funzionare come un unico sistema con un'unica interfaccia, in grado di erogare una potenza combinata di 360 kW a zero emissioni.

Con una durata di vita prevista di oltre 30.000 ore di funzionamento, ovvero più di 1 milione di miglia di funzionamento del camion secondo l'azienda in normali cicli di lavoro, Ballard ha affermato di aver sviluppato il motore FCmove-XD per garantire durevolezza e bassi costi totali di proprietà.

Grazie al design ad "architettura aperta" e ad altri progressi, il modulo compatto a celle a combustibile FCmove-XD consente diversi importanti miglioramenti delle prestazioni (rispetto al motore di precedente generazione di Ballard), tra cui:

• Potenza di 120 kW dal nostro ultimo stack singolo ad alte prestazioni
• Riduzione del 33% del numero totale di componenti, migliorando significativamente l'affidabilità e riducendo i costi
• Efficienza di picco del sistema ultra elevata >60%, che consente un consumo di carburante migliorato (costo totale di proprietà inferiore) e un efficiente smaltimento del calore
• Ampio intervallo di temperatura di esercizio, fino a 95°C
• Il controller di potenza integrato incorpora un convertitore CC/CC, un inverter per compressore d'aria e un'unità di distribuzione dell'alimentazione, insieme a controlli software proprietari, consentendo un funzionamento e un'efficienza migliori del motore
• Tempi di transizione rapidi su e giù, con un'innovativa modalità hot stand-by che consente un rapido aumento di potenza
• Miglioramento della producibilità con una riduzione del tempo di assemblaggio >50%
• Accesso più facile ai pezzi di ricambio per una manutenzione sul campo più rapida e a costi inferiori
• Conformità ai codici e agli standard di sicurezza applicabili

"I requisiti di potenza e prestazioni del mercato altamente segmentato dei camion sono particolarmente stringenti a causa dei diversi casi d'uso, tra cui elevati tassi di utilizzo dei veicoli e requisiti di carico utile", ha affermato Silvano Pozzi, vicepresidente, Product Line Management. "Una delle caratteristiche più interessanti del nostro nuovo FCmove-XD è la scalabilità basata sulla modularità. Possiamo offrire ai clienti un'integrazione efficiente di soluzioni da 120 kW, 240 kW e 360 kW a seconda della classe di camion, del caso d'uso e del ciclo di lavoro."

L'azienda ha affermato che nel vano motore di un tipico camion pesante di Classe 8 è possibile installare due motori, per una potenza complessiva di 240 kW.

"Oltre alle innovazioni e ai miglioramenti progettuali apportati internamente a FCmove-XD negli ultimi tre anni, abbiamo potuto contare su una solida collaborazione con la nostra supply chain, in fase di maturazione, per la progettazione di nuovi componenti di impianto e delle relative attività di ingegneria non ricorrenti, e abbiamo anche effettuato importanti investimenti in alcune attrezzature di produzione", ha affermato Pozzi. "Nel complesso, questi flussi di lavoro integrati e paralleli hanno dato vita a un'azienda leader di categoria, che vanta prestazioni superiori su tutti i parametri chiave, con costi di capitale e operativi significativamente inferiori per clienti e utenti finali. Il coinvolgimento iniziale dei clienti prima del lancio è stato molto entusiasmante".

Ballard prevede di produrre FCmove-XD presso il suo stabilimento in Oregon, consentendo la conformità "Buy America" a partire dal 2025, con la futura produzione su larga scala prevista presso Ballard Rockwall Giga 1, la Gigafactory da 3 gigawatt di Ballard pianificata per Rockwall, in Texas.

Le celle a combustibile PEM di Ballard sono progettate per autobus, camion commerciali, treni, imbarcazioni e sistemi di alimentazione stazionari.