Sfide nel funzionamento dei camion a idrogeno in condizioni di freddo estremo

Uno dei camion Nikola FCEV utilizzati dall'AMTA nelle sue prove in climi freddi. (Foto: Alberta Motor Transport Association)

Oltre ad occuparsi di educazione, formazione e sensibilizzazione dei conducenti, l'Alberta Motor Transport Association (AMTA) canadese dispone di un reparto dedicato alla ricerca e all'innovazione. In un recente webinar di Mission Hydrogen, l'AMTA ha presentato una ricerca condotta sulla fattibilità dell'idrogeno nei camion di Classe 8 – sia veicoli a doppio combustibile idrogeno-diesel che veicoli elettrici a celle a combustibile a idrogeno – nelle condizioni climatiche estremamente fredde della provincia. L'AMTA ha condotto sperimentazioni con oltre 20 vettori utilizzando camion a doppio combustibile Hydra Energy, veicoli elettrici a celle a combustibile Hyzon e veicoli elettrici a celle a combustibile Nikola.

Jamie King, che lavora nella ricerca e sviluppo per il gruppo di ricerca e sviluppo industriale di AMTA ed è l'esperto dell'organizzazione in materia di camion a idrogeno, ha affrontato questioni relative sia al rifornimento che al funzionamento dei veicoli. Power Progress ha recentemente pubblicato un articolo sugli insegnamenti di AMTA sul rifornimento di idrogeno in condizioni di freddo estremo. Per quanto riguarda le operazioni dei camion FCEV, King ha individuato quattro aree chiave su cui concentrarsi.

Prima del viaggio

King ha affermato che le sfide legate alla guida di un FCEV in climi estremamente freddi iniziano nel momento in cui il conducente raggiunge il veicolo.

"In genere, un autista effettua un giro di controllo e ispeziona il camion prima di accenderlo, per poi completare eventuali controlli pre-partenza una volta avviato e riscaldato per la giornata", ha spiegato. "I camion a idrogeno impiegano molto più tempo a riscaldarsi al freddo: da 20 minuti a mezz'ora in una giornata particolarmente fredda."

Questo presuppone che il camion si avvii immediatamente, ha detto King. Ha aggiunto che una temperatura di -20 °C (-4 °F) è il punto in cui i camion a idrogeno tendono a rompersi o a non funzionare correttamente.

"Abbiamo scoperto che al di sotto di -20°C (-4°F) e -25°C (-13°F) - a volte si può arrivare a tanto - è improbabile che i camion si avvicinino anche solo lontanamente alla partenza", ha affermato.

Ciò non significa che l'AMTA non abbia preso misure per attenuare questo problema.

"Alcuni dei nostri camion sono dotati di riscaldatori elettrici per assali che richiedono la connessione alla rete elettrica", ha affermato King. "Alcuni richiedono anche un caricabatterie di mantenimento da collegare quando il camion non è in funzione durante i mesi più freddi. Questo gli consente di autoregolarsi, come ad esempio il camion Nikola. Si attiva una volta all'ora per controllare la temperatura e le funzioni del camion e assicurarsi che tutto sia a un livello di base accettabile. In caso contrario, cercherà di riscaldarsi o raffreddarsi fino a raggiungere un intervallo accettabile."

King ha affermato che queste strategie di mitigazione richiedono all'operatore di dedicare più tempo alle attività precedenti al viaggio, "il che può avere un impatto non solo sui loro orari, ma anche sui percorsi effettuati e sui carichi trasportati".

Un pericolo di scivolamento

L'AMTA è preoccupata per la sicurezza degli operatori e la ricerca dell'organizzazione ha evidenziato un problema di sicurezza legato al funzionamento dei veicoli FCEV nei mesi invernali. King ha affermato che è legato alla posizione delle prese d'aria del camion, che in genere si trovano sotto il veicolo.

"Nei mesi estivi, non abbiamo riscontrato questo problema", ha affermato. "Tuttavia, nei mesi invernali, se un camion rimane fermo al minimo in un punto per un periodo di tempo considerevole, l'acqua si accumula sotto il lato guida, dove il camion sta sfiatando. Se poi il camion viene spento e nessuno torna fino al mattino seguente, si forma spesso una chiazza di ghiaccio a cui il terzo conducente dovrà fare attenzione per poter salire a bordo."

King ha aggiunto che, poiché molti OEM di FCEV producono i loro camion in climi più caldi, questa non è stata una delle principali considerazioni.

"Abbiamo consigliato ai nostri trasportatori che partecipano alle nostre prove invernali di aggiungere questa precauzione alla loro lista di controllo prima del viaggio", ha affermato.

Pianificazione del percorso

Una volta completata l'ispezione pre-viaggio e avviato e riscaldato il camion, King ha affermato che ci sono altri fattori che l'operatore deve prendere in considerazione per un viaggio di successo.

"I nostri camion lavorano di più in condizioni estreme per regolare e mantenere un livello di base che consenta di operare in modo efficiente", ha affermato. "Questo significa che l'idrogeno può essere consumato a una velocità quasi 1,2 volte superiore rispetto a un percorso simile con carichi simili nei mesi estivi".

Mentre gli operatori che percorrono ogni giorno lo stesso tragitto con carichi simili possono pensare di sapere quando è necessario fare rifornimento, operare durante i rigidi mesi invernali significa abituarsi a una cadenza di rifornimento completamente nuova.

"Dato che il carburante non è facilmente reperibile, i nostri autisti pianificano attentamente e metodicamente i loro percorsi in modo da avere tempo e distanza sufficienti per raggiungere la stazione di rifornimento più vicina", ha affermato King. "Quando l'idrogeno viene consumato a un ritmo più elevato del solito, devono fare delle concessioni per poter completare i percorsi designati ed evitare di rimanere bloccati."

Rimanere bloccati in un veicolo alimentato a idrogeno è un po' più grave rispetto a un tradizionale camion alimentato a diesel.

"Non possiamo semplicemente portare un distributore mobile al camion a bordo strada per fornire idrogeno", ha detto King. "Non è come rimanere senza benzina, dove basta chiamare un'associazione e loro te ne porteranno un po'. È fondamentale che gli autisti pianifichino i loro percorsi in modo da avere una quantità di idrogeno sufficiente per completare il viaggio e che tengano conto anche della distanza dalla stazione di rifornimento più vicina".

Frenata rigenerativa

Sulle strade ghiacciate dell'Alberta in inverno, la frenata rigenerativa dei camion a celle a combustibile a idrogeno di Classe 8 rappresenta una sfida particolare per gli operatori.

"Dato che questo funziona in modo così diverso dal semplice azionamento dei freni in modo convenzionale, i conducenti devono essere molto attenti alle condizioni della strada", ha detto King. "Non c'è la possibilità di fare qualcosa come pompare i freni."

Ha affermato che gli autisti devono adattarsi alle sensazioni del camion per assicurarsi di utilizzare correttamente la frenata rigenerativa. Questa sfida è aggravata dalle trasmissioni automatiche utilizzate in molti camion elettrici a celle a combustibile.

"Molti conducenti ci hanno fornito feedback e lamentato il fatto di non riuscire a percepire e guidare veramente il camion come fanno con una trasmissione standard", ha affermato King.

Guidare in discesa su strade ghiacciate è una sfida particolare. King l'ha definita "una condizione in cui una trasmissione standard permetterebbe loro di gestire il camion in modo favorevole per rispondere alle condizioni della strada. Con la frenata rigenerativa non è possibile".

King ha affermato che con la pratica i conducenti possono acquisire maggiore dimestichezza con il sistema e capire quale livello di frenata rigenerativa devono utilizzare.

Sebbene l'idrogeno presenti alcune sfide in condizioni di freddo estremo, King ha affermato che la ricerca condotta dall'AMTA è preziosa per gli OEM.

"È a questo che servono le sperimentazioni", ha affermato. "Cerchiamo di identificare i problemi, individuare le soglie e migliorarle. Quindi, riportando queste preziose informazioni ad aziende come Nikola, queste possono lavorare per migliorare questi dettagli. E ottenere test nel mondo reale è semplicemente imbattibile. Non si possono ottenere queste informazioni in nessun altro modo."

Sfide nel rifornimento di camion a idrogeno in condizioni di freddo estremo L'Alberta Motor Transport Association canadese ha reso noto uno studio condotto sul rifornimento di camion a doppio combustibile idrogeno-diesel e di veicoli a celle a combustibile (FCEV) in condizioni di freddo estremo.