Ein TIER1-Lieferant, der von einem renommierten OEM mit der Entwicklung eines kompletten Fahrzeugs ab der Konzeptphase beauftragt wurde, einschließlich der Entwicklung von elektrischen Kabelbäumen nach dem VOBES-Verfahren und der Einhaltung der OEM-Standards (VW6000, VW80000). Dies erforderte die Berücksichtigung der Machbarkeit und Optimierung des Produktionsprozesses für einzelne Kabelbäume, deren Montage zu einem vollständigen Produkt und das Potenzial für den Einbau in ein Fahrzeug, das sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium befindet, bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der erforderlichen Qualität, Minimierung der Produktionskosten pro Einheit und Sicherstellung, dass die Teile in späteren Projektphasen nicht geändert werden müssen.

Lösung: Endegos integriertes Team und fortschrittliche Simulationen

Endego stellte ein spezialisiertes Team zusammen, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Unser Ansatz umfasste:

• Spezialisierte Teams: Das Team entwickelte HV- und LV-Kabelbäume, stellte die Einhaltung der VW6000- und VW80000-Standards sicher und optimierte die Produktionskosten.
• Projektmanagement: Wir stellten einen Projektmanager und ein Team zur Verfügung, um das Projekt unter Berücksichtigung der ASPICE- und VOBES-Prozesse zu verwalten.
• Simulationen: Mithilfe von IPS führte unser Team thermische und Haltbarkeitssimulationen, virtuelle Tests und dynamische Kabelbaumsimulationen durch.
• Abteilungsübergreifende Kommunikation: Um eine ordnungsgemäße Verpackung sicherzustellen, haben wir die Synchronisierung mit den Abteilungen Rohbau, Innenausstattung und Außenausstattung des Kunden übernommen.
• EMV-Prüfung: Das Konzept wurde auf EMV-Konformität geprüft, um elektromagnetische Störungen zu vermeiden.
• Konformität: Einhaltung des VOBES-Prozesses und Durchführung von ISO26262-Analysen zur funktionalen Sicherheit.

Technologien: Nutzung mehrerer Tools

Unsere Lösung nutzte fortschrittliche Technologien und Methoden:

• EB Cable und LDorado: Für detailliertes Kabelbaumdesign
• CATIA EHI und ELENA: Für 3D-Routing-Design und -Integration.
• Teamcenter und Architect: Für Projektmanagement und Dokumentation.
• Funktionale Sicherheit (FuSi): Einbeziehung von Sicherheitsgrundsätzen zur Erfüllung strenger Standards.
• IPS und ASPICE: Für Simulationen und Einhaltung von Prozessstandards.

Erwartungen und Standards für die vollständige Fahrzeugentwicklung:

• Strikte Einhaltung: Es besteht eine zunehmende Notwendigkeit, spezifische Standards und Prozesse einzuhalten.
• Fortgeschrittene Simulationen: Wachsende Abhängigkeit von Simulationen für die Designvalidierung und Leistungstests.
• Abteilungsübergreifende Zusammenarbeit: Schwerpunkt auf nahtloser Kommunikation zwischen verschiedenen Fahrzeugentwicklungsabteilungen.
• Funktionale Sicherheit: Einbeziehung umfassender Sicherheitsanalysen zur Erfüllung von Industriestandards.
• Kosteneffizienz: Fokus auf die Aufrechterhaltung hoher Qualität bei gleichzeitiger Minimierung der Produktionskosten.

Endegos Kompetenzen

Endegos Kompetenzen im Bereich der Konstruktion und Entwicklung von Fahrzeugkabelbäumen sind umfangreich. Zu unseren Fähigkeiten gehören:

• Prozess-Know-how: Unterstützung von Kunden bei der Implementierung spezifischer Entwicklungsprozesse zur Optimierung der Projektdurchführung.
• Produktionsimplementierung: Effiziente Implementierung von Produkten in die Produktion, um eine nahtlose Integration und hohe Qualität zu gewährleisten.
• Elektrische Schaltpläne: Erstellung von elektrischen Schaltplänen, die als Blaupause für Kabelbaumkonstruktionen dienen.
• Verpackung
• 3D-Modelle und 2D-Zeichnungen: Entwicklung von 3D-Modellen und 2D-Fertigungszeichnungen.
• Komponentendesign: Entwurf und Optimierung einzelner Komponenten.
• Simulationen
• FuSa

Weitere Informationen zu unseren Kompetenzen finden Sie auf unserer Seite Kabelbäume.

Das jüngste Projekt von Endego mit einem TIER1-Lieferanten zeigt, dass wir in der Lage sind, komplexe Anforderungen zu erfüllen und erfolgreiche Ergebnisse zu liefern. Durch den Einsatz fortschrittlicher Technologien und unseres umfassenden Fachwissens haben wir sichergestellt, dass das Projekt strengen Standards entspricht und termingerecht abgeschlossen wird.

Für Anfragen oder weitere Informationen zu unseren Dienstleistungen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.

Aus diesem Artikel erfahren Sie:

1. Systemingenieur – wer?
2. Was genau macht ein Systemingenieur in der Automobilindustrie?
3. Wie man Systemingenieur wird.

Projekte in der Automobilindustrie

Projekte im Automobilbereich sind sehr vielschichtig und komplex. Die Komplexität der Projekte ist auf die Komplexität moderner Autos zurückzuführen, die sich von Autos vor 10 bis 20 Jahren unterscheiden. Der Fortschritt bestand hauptsächlich in der Erhöhung der Sicherheit, aber auch in der Hinzufügung von Technologie und der Verbesserung der Multimedia-Ausstattung. Heißt das, dass ältere Autos nicht sicher waren? Sie waren es, aber es handelte sich nur um passive Sicherheit. Passive Sicherheit bedeutet Ausrüstung, die während oder nach dem Unfall funktioniert. Moderne Autos verfügen über aktive Sicherheitssysteme, die den Unfall verhindern sollen.

Sie könnten sich fragen: Ist diese Technologie kompliziert? Mit einem Wort: SEHR! In einem modernen Auto finden Sie fast 3 Kilometer verschiedener Kabel.

Die in modernen Autos verwendete Technologie soll unter anderem den Fahrer, die Passagiere und sogar Fußgänger schützen (auf aktive und passive Weise), höchsten Reisekomfort gewährleisten und für Unterhaltung sorgen, d. h. das Reisen einfach angenehm und nicht langweilig machen, auch wenn es vor dem Fenster nichts Interessantes gibt.

Systemingenieur – wer?

Zunächst sollte ich damit beginnen, die unterschiedlichen Verantwortlichkeiten für diese Position in der IT- und Automobilindustrie zu erklären. Wenn Sie sich dieses Unterschieds nicht bewusst sind, werden Sie beim Vorstellungsgespräch eine ziemliche Überraschung erleben.

In der IT sind die Aufgaben eines Systemingenieurs:

• Verwaltung und Überwachung aller installierten Infrastruktursysteme
• Installation, Test, Konfiguration und Wartung von Betriebssystemen, Anwendungssoftware und Systemmanagement-Tools
• Analyse und Entwurf von Prozessautomatisierung, z. B. unter Verwendung von C# und Microsoft .NET Framework und verschiedenen System-APIs

Die oben genannten Aufgaben unterscheiden sich erheblich von den Aufgaben eines Systemingenieurs in der Automobilindustrie. Wenn Sie uns fragen würden, würden wir sagen, dass sie eher denen eines Softwareingenieurs ähneln.

Gibt es also in der IT eine Rolle für einen Systemingenieur? Ja! Die Rolle, die dieser am ehesten entspricht, wäre die des Business Analysten.

Systemingenieur in der Automobilindustrie

Es ist nicht so einfach, eine klare, einfache Definition der Aufgaben eines Systemingenieurs zu finden.
Ein Systemingenieur ist eine Art „Allrounder“ – für alles und jeden. Aufgrund der Projektmerkmale können zwei Systemingenieure mit fünf Jahren Erfahrung oft über völlig unterschiedliche Kenntnisse und Erfahrungen verfügen.

In der Automobilindustrie ist der Systemingenieur hauptsächlich für Folgendes verantwortlich:

• Verwaltung der Anforderungsdatenbank
• Analyse der Kundenanforderungen
• Vereinbarung/Definition von Anforderungen mit dem Kunden
• Erstellung von Systemanforderungen
• Unterstützung bei der Erstellung der Systemarchitektur oder nur der Erstellung der Systemarchitektur
• Sicherstellung der Einhaltung des ASPICE-Prozesses (im Kontext des Systemteils)
• Unterstützung anderer technischer Kompetenzen, für die Systemanforderungen eingegeben werden

Eine der Hauptaufgaben eines Systemingenieurs besteht darin, eine Anforderungsdatenbank zu erstellen und zu pflegen, d. h. eine Reihe von Dokumenten mit der Vision des Kunden, wie das Produkt aussehen und funktionieren soll, aber auch welche Normen und Standards das Produkt erfüllen soll. Die Dokumentation kann je nach Kunde unterschiedliche Formen annehmen

Die in der Dokumentation enthaltenen Anforderungen des Kunden werden überprüft und einer bestimmten Kompetenz (z. B. Mechanik, Validierung, Software, Tests, Elektrik) zugewiesen und dann von den zuvor zugewiesenen Kompetenzen weiter überprüft.

Die Überprüfung der Anforderungen ist ein zyklischer Prozess. Es ist selten oder eher unmöglich, dass alle in den Kundenanforderungen enthaltenen Punkte für die Ingenieure klar sind. In der Phase der Anforderungsüberprüfung treten viele Fragen/offene Punkte auf. Die Aufgabe des Systemingenieurs besteht darin, die Lücken zu schließen und unklare Punkte zu klären. Dann wiederholt sich der Zyklus, bis jede Anforderung verstanden wird und wir genau wissen, wie sie umgesetzt und getestet werden kann

Das ist nicht immer so einfach, wie es scheint. Der Systemingenieur ist dafür verantwortlich, die Regelmäßigkeit des Prozesses zur Überprüfung der Anforderungen sicherzustellen.

Für einen Systemingenieur sind gut entwickelte Soft Skills von Vorteil, er muss in der Lage sein, gut mit Menschen auszukommen. Das ist nicht nur während des oben erwähnten Prozesses zur Überprüfung der Anforderungen nützlich, sondern auch bei Verhandlungen mit dem Kunden. Der Systemingenieur ist meist die Schnittstelle, die die Vision des Kunden mit anderen Ingenieuren im Projekt verbindet

Es kommt oft vor, dass bei der Analyse der Kundenanforderungen Unterstützung von anderen Fachleuten benötigt wird, die auf ein bestimmtes Gebiet spezialisiert sind (z. B. Software, Mechanik, Elektrik, Validierung). Dann findet die Überprüfung und Analyse der Kundenanforderungen in einer Gruppe von Ingenieuren statt, aber der Systemingenieur ist für die Verhandlung und Klärung der Anforderungen mit dem Kunden verantwortlich

Zum Beispiel:

• Wir sind in der Lage, den Vorgang auf einem bestimmten Prozessor auszuführen, aber es kann in 200 ms und nicht in 100 ms erfolgen, wie es ursprünglich in der Entwurfsdokumentation geschrieben wurde.
• Ausgewählte Materialien halten 150.000 Wiederholungszyklen während der Validierungstests stand und nicht den 200.000 Zyklen, die in den Anforderungen angegeben sind.

Manchmal kommt es vor, dass der Kunde Dinge erwartet, die sich innerhalb des Budgets oder der für ein bestimmtes Projekt festgelegten Ausstattung nicht umsetzen lassen, aber er ist sich dessen überhaupt nicht bewusst. In einer solchen Situation sollten gut entwickelte Soft Skills wieder zum Tragen kommen, denn der Systemingenieur als erster Ansprechpartner sollte dieses Problem mit dem Kunden klären.

Qualität

Ein weiterer Aspekt der Aufgaben eines Systemingenieurs ist die Sicherstellung der Qualität eines Produkts. Qualität in Form der Erstellung von Projektdokumentationen in Übereinstimmung mit den in der Automobilindustrie geltenden Normen und Standards (z. B. ASPICE). Hier ist die Unterstützung durch Qualitätsingenieure äußerst wichtig, eine enge Zusammenarbeit mit der „Qualitätssicherung“ ist entscheidend, um die richtige Strategie zu verfolgen und eine Dokumentation zu erstellen, die den erforderlichen Prozessen entspricht

Sind das alle Aufgaben eines Systemingenieurs in der Automobilindustrie? Natürlich nicht, und oft ist der Umfang der Verantwortlichkeiten viel größer als oben beschrieben. Der Rest kann unter dem Begriff „Zusammenarbeit mit anderen technischen Kompetenzen“ zusammengefasst werden und hängt hauptsächlich von den Merkmalen des umzusetzenden Projekts oder sogar vom Kunden ab, für den das Projekt umgesetzt wird.

Systemingenieure sind oft für folgende Themen verantwortlich:

• Zusammenarbeit mit dem Produktionsfaktor
• Durchführung der sogenannten Produktionsfreigaben
• Definition der Speicherkarte für jede Produktionsfreigabe
• Unterstützung bei Systemtests
• Arbeit an der Produktverbesserung
• Teilnahme an Ausschreibungen für neue Projekte
• Durchführung von Messtests
• Durchführung technischer Workshops mit dem Kunden und den Unterlieferanten
• Teilnahme am Produktdesign
• Verschiedene Marktforschungen zur Produktoptimierung oder Produktzulassung

Natürlich sind dies nicht alle Tätigkeiten und Verantwortlichkeiten, die von einem Systemingenieur übernommen werden. Ein Projekt, das auf einer Kamera zur Überwachung des Fahrzeuginnenraums basiert, erfordert beispielsweise viele Aufnahmen für das Training und Testen des neuronalen Netzwerks. Bei einem anderen Projekt, z. B. Body Computer, kümmert sich der Systemspezialist nur um Anforderungen, Dokumentation und Prozesse

Es ist erwähnenswert, dass in den letzten Jahren von einem Systemingenieur Kenntnisse in den Bereichen funktionale Sicherheit und Cybersicherheit zumindest auf einem grundlegenden Niveau verlangt wurden, obwohl für diese Themen im Projekt Fachleute eingesetzt werden. Es sollte auch beachtet werden, dass während der AGILE-Transformation der Automobilindustrie immer häufiger der Systemspezialist als Product Owner/Function Owner fungiert

Wie breit gefächert sind die Verantwortlichkeiten eines Systemingenieurs? Angesichts der aktuellen Vielfalt der Projekte, die im Bereich der Fahrzeugelektronik durchgeführt werden, ist dies schwer zu sagen, da die Anzahl der elektronischen Komponenten in Fahrzeugen ständig zunimmt und jede von ihnen einen völlig anderen Projektcharakter und damit einen völlig anderen Verantwortungsbereich für den Systemingenieur haben kann. Schauen Sie sich einfach die folgende Grafik an, um den Umfang des technologischen Fortschritts des modernen Autos zu verstehen. the graphic below to understand the scale of technological advancement of the modern car.

Wie wird man Systemingenieur?

Es gibt viele Möglichkeiten. Einige Menschen mit Branchenerfahrung entscheiden sich für einen Karrierewechsel und wählen den Weg eines Systemingenieurs. Meistens sind sie Tester oder Softwareingenieure, aber auch Qualitätsingenieure usw.

Mehrjährige Erfahrung und gute Kenntnisse der Automobilindustrie erleichtern die Einarbeitung in die Rolle des Systemingenieurs. Eine gute Einführung in die Rolle des Systemspezialisten ist die Position des Anforderungsingenieurs. Die Hauptaufgabe eines Anforderungsingenieurs besteht darin, Anforderungen zu formulieren und bestehende Anforderungen zu überprüfen. Der Anforderungsingenieur ist eine gute Einführung in die Rolle des Systemingenieurs, da die in dieser Rolle ausgeführten Aufgaben teilweise den Verantwortungsbereich eines Systemingenieurs abdecken.

Zusammenfassung

In der Automobilindustrie gibt es viele verschiedene Berufe. Systemingenieur ist nicht der einfachste, denn er erfordert Wissen, Erfahrung und ein gutes Verständnis für das Geschäft und die Grundsätze der Automobilindustrie. Die Rolle des Systemingenieurs bietet eine gute Balance zwischen der Arbeit mit Dokumenten und der Arbeit mit Menschen. Wenn Sie offen für verschiedene, oft unkonventionelle Lösungen sind, analytisch denken können und gerne mit Menschen zusammenarbeiten, ist dies definitiv etwas für Sie.

Endego entwarf transparente optische Teile, die komplexe geometrische Merkmale wie Kollimatoren, TIR-Oberflächen, Flansche und mechanische Merkmale wie Positionierer und Schraubdome integrierten. Die Teile wurden als 2K-Komponenten mit einer Dichtfläche auf der optischen Oberfläche hergestellt. Während des gesamten Prozesses arbeiteten wir eng mit dem Komponentenlieferanten zusammen, um eine erfolgreiche Werkzeugproduktion und einen nahtlosen Übergang zur Serienfertigung sicherzustellen.

Technologien:

• Spritzguss
• LEDs
• Leiterplatten
• Vibrationsschweißen
• Lichtklingen
• Kollimatoren
• Geräucherte Materialien

Durch die Kombination von innovativem mechanischem und optischem Design mit enger Zusammenarbeit lieferte Endego eine serienreife Rückleuchte, die alle funktionalen und fertigungstechnischen Anforderungen erfüllte. Dieses Projekt zeigt unsere Fähigkeit, komplexe Designherausforderungen zu bewältigen und leistungsstarke Kfz-Beleuchtungssysteme auf den Markt zu bringen.

Weitere Updates zu unseren Projekten und Lösungen finden Sie in unserem Blog. Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte.

Endego erbrachte die folgenden Dienstleistungen, um den Erfolg des Projekts sicherzustellen:

• Analyse der Hardwareanforderungen: Durchführung einer gründlichen Analyse zur Definition der wichtigsten Leistungsparameter und Sicherstellung der richtigen Komponentenplatzierung sowie Festlegung von Routing-Richtlinien.
• Simulation und Prüfung: Unser Team führte Signalintegritätsmessungen, Simulationen für verschiedene LED-BIN-Varianten und CAE-Simulationen zur thermischen Analyse der Panels durch. Wir verwendeten LTspice, um analoge elektronische Simulationen durchzuführen, und führten eine Worst-Case-Analyse für elektronische und elektrische (E/E) Komponenten durch. Zusätzlich führten wir eine Serious-Short-Circuit-Analyse (SSC) durch und unterstützten den Kunden bei EMV-Tests, um die Einhaltung der Vorschriften sicherzustellen.
• Funktionale Sicherheitsanalyse (FuSa): Wir führten eine eingehende FuSa-Analyse der Hardware-Architektur durch, um die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems in Übereinstimmung mit den Automobilstandards zu gewährleisten.

Der Entwicklungsprozess war umfassend und es wurde besonders darauf geachtet, die Leistung der Komponenten zu optimieren und die Sicherheit zu gewährleisten, während gleichzeitig die Kosten und die Zeiteffizienz im Auge behalten wurden.

Technologien

Wir haben fortschrittliche Technologien wie Altium, LTspice, DOORS, Jazz, TC Team Center, RTC Rational Team Concert und FuSa eingesetzt, um ein Höchstmaß an Designpräzision und Leistung in Übereinstimmung mit den Automobilstandards zu gewährleisten.

Durch die Nutzung unseres Fachwissens und modernster Tools konnte Endego den Entwicklungsprozess für die Rücklichtsysteme optimieren und eine Lösung liefern, die den Erwartungen des Kunden in Bezug auf Qualität, Sicherheit und Leistung entsprach. Unser kooperativer Ansatz stellte sicher, dass der Kunde während des gesamten Projektlebenszyklus, vom Konzept bis zur Fertigstellung, Unterstützung erhielt.

In unserem Blog erfahren Sie mehr darüber, wie Endego weiterhin fortschrittliche Lösungen für die gesamte Automobilindustrie liefert. Bei Fragen oder für weitere Informationen zu unseren Dienstleistungen können Sie sich gerne an uns wenden.

Der Kunde benötigte Unterstützung bei der Implementierung und Verifizierung von Software auf einer neuen Scheinwerfer-Hardware (PCB-Platine). Zu den Aufgaben gehörten die Überprüfung der Stromversorgungs- und Temperaturbedingungen, die Implementierung von Softwareschutzmaßnahmen und die Sicherstellung der Kommunikation zwischen dem Lichtmodul und dem Steuergerät des Fahrzeugs.

Die Lösung: Umfassendes Design und Verifizierung

Endego lieferte eine Komplettlösung, indem wir die wichtigsten Hardware- und Softwarekomponenten entwickelten, prüften und konfigurierten. Wir haben die folgenden Komponenten implementiert und getestet:

• Aufwärtswandler (LM5122): Sicherstellung einer stabilen 36-V-Stromversorgung durch Hardware-Design und -Tests.
• Programmierbare Stromquellen (TPS92518): Entwickelt und konfiguriert für eine optimierte Energieverwaltung.
• SPI-Kommunikationstreiber: Implementierung eines Treibers zur Verwaltung der Kommunikation im gesamten System.
• LED-Matrix-Treiber (TPS92664): Entwicklung und Konfiguration von programmierbaren Treibern für die Matrixsteuerung.
• Gaußsche Helligkeitsverteilung: Implementiert über die LED-Matrix, um den gewünschten Lichtstrahl zu gewährleisten.
• CAN FD-Kommunikation: Überprüfung der Kommunikation zwischen Hardware und Software.
• Dynamische Leistungsreduzierung: Implementierter Schutz vor Überhitzung durch Strom- und Temperaturmanagement in Echtzeit.
• Externe Lüftersteuerung: Entwicklung einer Hardwaresteuerung für ein zusätzliches Kühlsystem.

Technologien

• ASPICE, Embedded C, CAN_FD, SPI, UART, ADC, Aufwärts-DC-DC-Wandler, programmierbare Stromquellen.

Die innovativen Lösungen von Endego sorgten für eine nahtlose Hardware-Software-Integration, indem sie wichtige Aspekte des Beleuchtungssystems im Auto ansprachen. Durch den Einsatz von Automotive-Protokollen wie CAN FD, SPI und programmierbaren Stromquellen optimierten wir sowohl das Energiemanagement als auch die Kommunikation zwischen dem Beleuchtungsmodul und dem Steuergerät des Fahrzeugs. Dynamische Tests ermöglichten es uns, thermische Schutzmaßnahmen zu konfigurieren, wie z. B. eine dynamische Leistungsreduzierung, um sicherzustellen, dass das System mit Temperaturschwankungen umgehen kann. Durch die Entwicklung und Validierung jeder einzelnen Komponente, einschließlich der LED-Matrix-Treiber und der externen Kühlungssteuerung, konnten wir einen robusten Schutz gewährleisten und die optimale Leistung auch unter anspruchsvollen Bedingungen sicherstellen.

Weitere Einblicke erhalten Sie in unserem Blog oder kontaktieren Sie uns für weitere Informationen.

Obwohl die Eisenbahn seit Jahren das umweltfreundlichste Verkehrsmittel in der EU ist, werden Anstrengungen unternommen, sie zu dekarbonisieren. Nach Ansicht vieler Experten kann der Wasserstoffzug zu langfristigen positiven Veränderungen in diesem Bereich beitragen. Der Wert dieser Lösung liegt nicht nur in Umweltaspekten, sondern auch in Aspekten der Effizienz, des Komforts und der Sicherheit. Zu den Vorteilen des Einsatzes von Wasserstoff im Schienenverkehr gehören die Verringerung des Lärmpegels und die Möglichkeit, Dieselzüge auf nicht elektrifizierten Strecken wirksam zu ersetzen. Die optimale Nutzung des Potenzials von Wasserstoff als Kraftstoff und die Verwirklichung weiterer Umweltziele mit ihm wird eine der wichtigsten Herausforderungen sein, vor denen die Eisenbahnindustrie in naher Zukunft steht.

Die von polnischen Unternehmen ergriffenen und umgesetzten Initiativen erregen in diesem Zusammenhang große Aufmerksamkeit. Ein hervorragendes Beispiel hierfür ist die von PESA Bydgoszcz entwickelte Wasserstofflokomotive SM42-6Dn. Die Erteilung der Zulassung durch das Amt für Eisenbahnverkehr (Urząd Transportu Kolejowego) stieß auf großes Medieninteresse, nicht nur in der Branche. Die Wasserstoffbahn beflügelt die Phantasie und gibt Hoffnung auf eine deutliche Verringerung des Kohlenstoff-Fußabdrucks des Schienenverkehrs in den kommenden Jahrzehnten. Wir empfehlen Ihnen die Lektüre des Artikels, in dem wir kurz darauf eingehen:

• die Geschichte der Wasserstoffbahn
• dem Standort der polnischen Wasserstoff-Eisenbahnindustrie, die von dem in Bydgoszcz ansässigen Unternehmen PESA geleitet wird,
• Herausforderungen und Perspektiven für die Entwicklung und Einführung von Wasserstoffzügen.

Geschichte der Wasserstoffbahn – wie hat sich das Konzept im Laufe der Jahre entwickelt?

Seit mehr als 20 Jahren sind Wasserstofflokomotiven und andere technologische Lösungen, die auf der Verwendung dieses Kraftstoffs basieren, eines der Hauptthemen in der Diskussion über die Zukunft des Schienenverkehrs. Das eigentliche Konzept der Wasserstoff-Brennstoffzelle für den Antrieb von Fahrzeugen ist jedoch viel älter. Ihre praktische Anwendung in der Technik wurde bereits Mitte der 1960er Jahre entdeckt, als sie an Bord der Raumfähre installiert wurde, die an der Apollo-Mission teilnahm. Außerhalb des Raumfahrtsektors hat sich die Lösung jedoch nicht als Durchbruch erwiesen. Hindernisse für ihre Entwicklung und Verbreitung waren unter anderem das damals noch geringe Umweltbewusstsein und die relativ hohen Kosten der Technologie.

Versuche, Wasserstoffzellen in Bussen einzusetzen, begannen bereits in den 1990er Jahren, aber es dauerte bis zur Jahrtausendwende, bis diese Technologie im öffentlichen und privaten Verkehr intensiver entwickelt wurde. Es genügt zu erwähnen, dass die erste Verwendung des Begriffs „Wasserstoffbahn“ auf den 22. August 2003 datiert wird. Der Begriff wurde bei einem Vortrag über die „Mooresville Hydrail Initiative“ im Volpe Transportation Systems Centre des US-Verkehrsministeriums in Cambridge geprägt. Interessanterweise wurde die erste wasserstoffbetriebene Grubenlokomotive bereits 2002 in Kanada vorgeführt. – d.h. ein Jahr früher. Wie groß die Herausforderungen bei der Einführung der Wasserstofftechnologie sind, zeigt sich daran, dass es bis 2006 dauerte, bis ein Wasserstofftriebwagen eingeführt wurde, und dass es weitere 12 Jahre dauerte, bis das Modell Coradia iLint – der weltweit erste kommerzielle Personenzug mit Wasserstoffantrieb – in Betrieb genommen wurde. Am 17. September 2018 wurden die ersten beiden Fahrzeuge dieses Typs in Niedersachsen in Betrieb genommen.

Viele Länder, die ihren Schienenverkehr modernisieren wollen, haben das Potenzial von Wasserstoffzügen erkannt. Investitionen in Wasserstoff- oder Hybridzüge (Wasserstoff-Elektro-Züge) sind u. a. in Frankreich, Italien und England geplant und im Gange. Die britischen Eisenbahnen wollen mit dieser Technologie den Einsatz von Dieselzügen bis 2040 vollständig beenden. Auch außereuropäische Länder wie Kanada, die USA und Südkorea interessieren sich für das Konzept der Wasserstoff-Personenzüge. Es ist erwähnenswert, dass auch an Wasserstofflokomotiven gearbeitet wird, die z. B. für Rangierarbeiten auf Rangierbahnhöfen oder in Industrieanlagen eingesetzt werden.

In welchem Stadium befinden sich die Arbeiten zur Entwicklung von Wasserstoffeisenbahnen in Polen?

Auch in Polen wird in die Entwicklung von Wasserstoffzügen und -lokomotiven investiert. Es ist erwähnenswert, dass vorrangig wasserstoffbetriebene Schienenfahrzeuge als Alternative zu Dieselzügen auf nicht elektrifizierten Strecken eingesetzt werden. Unser Land liegt im Vergleich zum EU-Durchschnitt beim Elektrifizierungsgrad der Strecken sehr gut, so dass man meinen könnte, dass das Interesse an wasserstoffbetriebenen Zügen und Lokomotiven geringer wäre. Das ist ein falscher Eindruck – in Polen wird das Schienennetz nur wenig genutzt, was unter anderem mit dem eingeschränkten Betrieb der nicht elektrifizierten Strecken zusammenhängt. Wenn Entscheidungen getroffen werden, um den Nutzungsgrad des Schienennetzes zu erhöhen, könnten sich Wasserstoffzüge als eine sehr vorteilhafte Lösung für die Dekarbonisierung der polnischen Eisenbahnen erweisen.

Die Arbeiten an diesem Projekt, der ersten Wasserstofflokomotive Polens, wurden vor einigen Jahren von der in Bydgoszcz ansässigen Eisenbahngesellschaft PESA aufgenommen. Das Ergebnis dieses Projekts ist die Rangierlokomotive SM42-6Dn, die von zwei Wasserstoffzellen angetrieben wird. Sie ist mit vier Asynchron-Fahrmotoren mit je 180 kW Leistung ausgestattet und hat Zugang zu Wasserstofftanks mit einem Fassungsvermögen von 175 kg. Die Wasserstoffzellen erzeugen Energie und treiben über eine Traktionsbatterie alle vier Motoren an. Dadurch kann die Lokomotive eine Höchstgeschwindigkeit von 90 km/h erreichen. Wichtig ist, dass das Fassungsvermögen der Wasserstofftanks so angepasst ist, dass eine Betankung volle 24 Stunden Rangierbetrieb ermöglicht. Hinzu kommt, dass die Rangierlokomotive SM42-6Dn über ein eingebautes Hinderniserkennungssystem und ein autonomes Fahrsystem verfügt. Damit kann der Lokführer das Fahrzeug bei der Zusammenstellung von Zuggarnituren per Funk selbst steuern.

Die wasserstoffbetriebene Lokomotive aus Bydgoszcz wurde auf der Internationalen Eisenbahnmesse TRAKO 2021 vorgestellt und vom Eisenbahnverkehrsamt für den Betrieb Mitte 2023 zugelassen. In naher Zukunft soll ein polnischer Wasserstoffzug gebaut werden. PESA Bydgoszcz plant, bis 2026 die ersten Personenzüge mit Wasserstoffzellen einzusetzen.

Warum könnte der Wasserstoffzug den Schienenverkehr revolutionieren?

Die Bestrebungen zur Dekarbonisierung des Schienenverkehrs veranlassen immer mehr Länder dazu, umfangreiche Mittel für die Entwicklung von Wasserstoffzügen bereitzustellen. Warum werden so große Hoffnungen in diese Technologie gesetzt?

Emissionsfrei

Einer der Hauptgründe, warum die Wasserstoffbahn auf so großes Interesse stößt, ist ihr Umweltpotenzial. Die Verbrennung von Wasserstoff verursacht keine Treibhausgasemissionen. Die einzigen Nebenprodukte, die bei der Verwendung als Kraftstoff entstehen, sind Wärme und Wasser.

Sicherheit und Energieeffizienz

Ein großer Vorteil von Wasserstoffzellen ist ihre Energieeffizienz. Dies ist weitgehend auf die Eigenschaften von Wasserstoff zurückzuführen, der im Verhältnis zur Masse den höchsten Heizwert und die höchste Verbrennungswärme unter den Kraftstoffen aufweist. Ebenso wichtig ist, dass Wasserstoffzüge in puncto Sicherheit konventionellen Verkehrsträgern nicht nachstehen.

Möglichkeit des Ersatzes von Dieselzügen

Der Einsatz von Wasserstoffzügen ermöglicht es, die Zahl der Dieselzüge auf nicht elektrifizierten Strecken zu reduzieren. Insgesamt können Wasserstoffzüge auch zur Energieeffizienz des Schienenverkehrs beitragen, da Wasserstofflokomotiven einen guten Wirkungsgrad haben und lange Strecken ohne häufiges Auftanken zurücklegen können.

Rauschunterdrückung

Ein wichtiger Vorteil von Wasserstoffzügen sind ihre geringen Lärmemissionen, was für den Komfort der Anwohner an den Gleisen besonders wichtig ist.

Effizienter Betrieb bei niedrigen Temperaturen

Wasserstoffzellen, die die Grundlage der Wasserstofftechnologie im Schienenverkehr bilden, zeichnen sich durch einen effizienten Betrieb bei niedrigen Temperaturen aus.

Günstige Alternative zur Elektrifizierung von Bahnstrecken

Die Wasserstoffbahn ist eine lohnende Alternative zu Investitionen in die Elektrifizierung der Bahn. Dieser Aspekt ist vor allem für Märkte wie beispielsweise Nordamerika relevant, wo elektrifizierte Strecken sehr selten sind.

Vielseitigkeit

Im Zusammenhang mit dem Einsatz von Wasserstoff im Eisenbahnbereich ist auch sein breites Anwendungsspektrum zu erwähnen. Auf der Grundlage dieser Technologie können viele verschiedene Arten des Schienenverkehrs modernisiert werden, unter anderem der Personen-, Güter- oder Industrieverkehr.

Was sind die Herausforderungen einer Wasserstoffbahn?

Der Weg zum Ziel eines kostengünstigen und effizienten Einsatzes von Wasserstoffzügen ist nicht einfach. Eines der Hauptprobleme, die es zu bewältigen gilt, ist die Notwendigkeit, in die richtige Infrastruktur zu investieren. Unter anderem muss ein umfangreiches Netz von Wasserstofftankstellen eingerichtet und eine ausreichende Zahl von Mitarbeitern ausgebildet werden, die über die erforderlichen Kenntnisse für den ordnungsgemäßen Betrieb und die Wartung des gesamten Systems verfügen.

Eine weitere Herausforderung im Zusammenhang mit der Wasserstoffrevolution im Schienenverkehr ist die Gewinnung des Wasserstoffs selbst. Einige der bisher getesteten Brennstoffzellenzüge verwenden sogenannten grauen Wasserstoff, der bei der Methanreformierung, der Kohlevergasung oder der Aufspaltung von Wasser in einzelne Elemente anfallen kann. Der Einsatz von energie- und emissionsintensiven Verfahren widerspricht dabei dem ökologischen Gedanken der Wasserstoffbahntechnik. Langfristiges Ziel ist die Verwendung von so genanntem grünen Wasserstoff, der durch Elektrolyse mit Energie aus erneuerbaren Quellen wie Windkraftanlagen oder Photovoltaikanlagen gewonnen wird.

Zusammenfassung

Das Potenzial von Wasserstoffzügen hat dazu geführt, dass sich viele Länder weltweit für Investitionen in diese Technologie entschieden haben. Die Emissionsfreiheit, die moderne wasserstoffbetriebene Schienenfahrzeuge bieten können, könnte sie zur Grundlage einer künftigen ökologischen Revolution im Schienenverkehr machen. Es gibt jedoch nicht nur ökologische Argumente, die für eine Förderung der Entwicklung von Wasserstoffbahnen sprechen. Weitere wichtige Vorteile von Wasserstoffzügen sind u.a. ihre Effizienz, ihr niedriger Geräuschpegel, ihre Sicherheit und ihr effizienter Betrieb bei niedrigen Temperaturen. Der kosteneffiziente Einsatz von Schienenfahrzeugen ist jedoch mit gewissen Herausforderungen verbunden, wie z. B. der Notwendigkeit, eine geeignete Infrastruktur zu schaffen, die Arbeitskräfte auszubilden sowie die effiziente Beschaffung von grünem Wasserstoff.

Die Konzeption von wasserstoffbetriebenen Schienenfahrzeugen ist ein Unterfangen, das von den beteiligten Fachleuten das nötige Know-how und eine langjährige Erfahrung bei der Umsetzung fortschrittlicher technologischer Projekte im Bereich des Schienenverkehrs erfordert. Die Kenntnis der Besonderheiten dieses Sektors ist von entscheidender Bedeutung, denn die Produktion von Schienenfahrzeugen unterscheidet sich erheblich von den Standards, nach denen beispielsweise das Industriedesign in der Automobilindustrie durchgeführt wird. Endego hat sich seit vielen Jahren auf die Durchführung von Technologieprojekten für Unternehmen der Bahnindustrie spezialisiert. Wir haben erfolgreich mit führenden nationalen Eisenbahnunternehmen wie PESA, dem Entwickler der ersten polnischen Wasserstofflokomotive, und Polski Tabor Szynowy – Wagon zusammengearbeitet, um nur einige zu nennen.

Sind Sie auf der Suche nach einem bewährten Ingenieurteam mit Erfahrung in der Entwicklung von Schlüsselelementen, die die Funktionalität, Effizienz und Ästhetik von Schienenfahrzeugen beeinflussen? Kontaktieren Sie uns und lassen Sie uns gemeinsam die Zukunft des Schienenverkehrs gestalten!

Unser Kunde, OE Industry, wollte sein innovatives OLED-Ambiente-Beleuchtungsgerät auf Jobmessen vorstellen. Er benötigte einen elektronischen Prototyp, der die Fähigkeiten des Moduls effektiv demonstrieren konnte. Dies erforderte nicht nur die Entwicklung der Hardware, sondern auch eine ausgeklügelte Softwarelösung zur Steuerung und Anzeige verschiedener visueller Elemente.

OE Industry – eine innovative Marke, die sich auf Kleinserienhersteller mit einer Jahresproduktion von 10 bis 1000 Fahrzeugen konzentriert, entwickelt, produziert und liefert Beleuchtungssysteme für die Automobilindustrie und die Elektromobilität.

Das Unternehmen hilft den Fahrzeugherstellern dabei, ihre Projekte auf dem Markt technologisch aufzuwerten. Es füllt eine Nische unter den Beleuchtungsherstellern und ermöglicht kleineren Unternehmen, sichere und innovative Lösungen zu erreichen.

Die Lösung: Endegos umfassende Prototypentwicklung

Endego lieferte eine Komplettlösung mit einem Hardware-Prototyp, der mit einer kundenspezifischen Software ausgestattet war, die mit dem OLED-Gerät des Kunden verbunden werden konnte. Außerdem entwickelten wir ein Windows-Programm zur Übertragung von Daten an die Hardware, um die Anzeige von Zeichen, Wörtern und Emotes zu ermöglichen.

Zu den Schlüsselelementen unserer Lösung gehörten:

• Hardware-Prototyp: Entwicklung eines robusten Hardware-Prototyps, der sich nahtlos in das OLED-Gerät des Kunden integrieren lässt.
• Kundenspezifische Software: Erstellung von Software zur Steuerung des OLED-Geräts und zur effektiven Demonstration seiner Fähigkeiten.
• Windows-Programm: Entwicklung einer benutzerfreundlichen Windows-Anwendung zur Übertragung von Daten an die Hardware und zur Anzeige verschiedener visueller Elemente.

Technologien: Einsatz von fortschrittlichen Tools und Frameworks

Für diese Lösung haben wir eine Reihe von fortschrittlichen Technologien und Frameworks eingesetzt:

• C++ und C#: Nutzung dieser leistungsstarken Programmiersprachen für eine effiziente und zuverlässige Softwareentwicklung.
• Arduino-Framework/Bibliothek: Einsatz des Arduino-Frameworks für schnelles Prototyping und Hardware-Integration.
• PlatformIO: Einsatz von PlatformIO für eine rationelle Entwicklung und Bereitstellung.
• PWM und UART: Implementierung von Pulsweitenmodulation (PWM) und Universal Asynchronous Receiver-Transmitter (UART) für präzise Steuerung und Kommunikation.
• ASP.NET: Nutzung von ASP.NET für die Entwicklung der Windows-Anwendung.
• Bitmap-Konvertierung: Ermöglichung der Bitmap-Konvertierung für die Darstellung komplexer visueller Elemente auf dem OLED-Gerät.

Trends bei Prototypen für Umgebungsbeleuchtung

Der Bereich der Prototypen für die Umgebungsbeleuchtung entwickelt sich weiter und wird von mehreren wichtigen Trends beeinflusst:

• Interaktive Displays: Zunehmende Nachfrage nach interaktiven und anpassbaren Beleuchtungsdisplays, die den Benutzer ansprechen und seine Fähigkeiten demonstrieren.
• Integration mit Software: Der Schwerpunkt liegt auf der Integration von Hardware mit hochentwickelten Softwarelösungen für eine verbesserte Steuerung und Funktionalität.
• Erweiterte Prototyping-Tools: Wachsender Einsatz von fortschrittlichen Prototyping-Tools und Frameworks zur Beschleunigung der Entwicklung und Verbesserung der Präzision.
• Fokus auf Benutzererfahrung: Stärkere Fokussierung auf die Benutzererfahrung, um sicherzustellen, dass die Prototypen intuitiv und visuell ansprechend sind.
• Demonstrationsmöglichkeiten: Es besteht ein Bedarf an Prototypen, die das gesamte Spektrum der Fähigkeiten eines Produkts in verschiedenen Umgebungen effektiv demonstrieren können.

Die Kompetenzen von Endego

Die Kompetenzen von Endego in den Bereichen Beleuchtung und Optik in Kombination mit unserem Fachwissen in der Hardware- und Softwareentwicklung machen uns zu einem führenden Unternehmen bei der Entwicklung innovativer Prototypen. Unser Leistungsspektrum umfasst:

• Prototyping und Entwicklung: Schnelle Entwicklung von Hardware-Prototypen in Verbindung mit kundenspezifischen Softwarelösungen.
• Software-Integration: Gewährleistung einer nahtlosen Integration zwischen Hardware- und Softwarekomponenten für optimale Leistung.
• Entwurf von Benutzeroberflächen: Erstellung intuitiver und visuell ansprechender Benutzeroberflächen zur Steuerung und Demonstration von Prototypen.
• Prüfung und Validierung: Strenge Tests und Validierung, um sicherzustellen, dass die Prototypen alle Leistungs- und Zuverlässigkeitsstandards erfüllen.
• Einhaltung gesetzlicher Vorschriften: Wir stellen sicher, dass alle Entwürfe den einschlägigen Normen und Vorschriften entsprechen.

Einen detaillierten Einblick in unsere Kompetenzen erhalten Sie auf unserer Seite Beleuchtung & Optik.

Das jüngste Projekt von Endego zeigt, dass wir in der Lage sind, innovative Prototypen zu entwickeln, die die Fähigkeiten der Produkte unserer Kunden effektiv demonstrieren. Durch den Einsatz von Spitzentechnologien und unserem umfassenden Fachwissen haben wir erfolgreich eine Hardware- und Softwarelösung entwickelt, die höchsten Ansprüchen an Leistung und Zuverlässigkeit gerecht wird.

Wenn Sie Fragen haben oder weitere Informationen über unsere Dienstleistungen wünschen, können Sie uns gerne kontaktieren.

Unser Kunde benötigte fachkundige Unterstützung bei der Analyse der Software für Autoscheinwerfer. Das Projekt umfasste die Implementierung und Verifizierung der Software auf einer neuen Scheinwerfer-Hardware (PCB-Platine). Zu den Aufgaben gehörten die Überprüfung der Strom- und Temperaturbedingungen, die Implementierung von Softwareschutzmaßnahmen und die Sicherstellung einer nahtlosen Kommunikation zwischen dem Lichtmodul und dem Steuergerät des Fahrzeugs. 

Die Lösung: Der vielseitige Ansatz von Endego 

Endego stellte ein spezialisiertes Team zur Verfügung, das für Hardware- und Softwareanalyse, Kommunikation und Elektronik zuständig war. Unser Hauptziel war die Entwicklung der Software für eine neue LED-Autobeleuchtung, bei der jede LED in der Matrix separat über den CAN FD-Bus gesteuert wird. Die Software implementierte Algorithmen zur Steuerung interner Schutzvorrichtungen, zur Vermeidung von Geräteüberhitzung und zur Abstimmung/Konfiguration von LED-Stromquellen und Leistungswandlern auf der Hardware-Platine. 

Zu den Schlüsselelementen unserer Lösung gehörten: 

• Analyse von Hardware und Software: Durchführung einer gründlichen Analyse, um sicherzustellen, dass alle Komponenten harmonisch funktionieren und die erforderlichen Spezifikationen erfüllen. 
• Integration der Kommunikation: Implementierung einer zuverlässigen Kommunikation zwischen dem Lichtmodul und dem Steuergerät des Fahrzeugs über CAN FD. 
• Algorithmus-Entwicklung: Entwicklung hochentwickelter Algorithmen für den internen Schutz, die Temperaturregelung und das Energiemanagement. 
• Konfiguration von Stromquelle und Stromrichter: Feinabstimmung der Stromquellen und Stromwandler, um eine optimale LED-Leistung und Langlebigkeit zu gewährleisten. 

Technologien: Fortschrittliche Tools und Methoden 

Unsere Lösung nutzte eine Reihe von fortschrittlichen Technologien und Methoden: 

• ASPICE: Sicherstellung der Softwareentwicklung nach den höchsten Standards für Softwareprozesse in der Automobilindustrie. 
• Embedded C: Einsatz von Embedded C für eine effiziente und zuverlässige Software-Implementierung. 
• CAN FD: Einsatz des CAN FD-Protokolls für schnelle und robuste Kommunikation. 
• SPI und USART: Integration von SPI- und USART-Protokollen für den nahtlosen Datenaustausch zwischen Komponenten. 
• ADC: Verwendung von Analog-Digital-Wandlern für präzise Überwachung und Steuerung. 
• Aufwärts-DC/DC-Wandler: Implementierung von Aufwärtswandlern zur effizienten Energieverwaltung. 
• Programmierbare Stromquellen: Verwendung programmierbarer Stromquellen zur präzisen Steuerung der LED-Helligkeit und des Stromverbrauchs. 

Trends in der Software für Fahrzeugbeleuchtung 

Die Software-Landschaft für die Automobilbeleuchtung entwickelt sich schnell weiter und wird von mehreren wichtigen Trends beeinflusst: 

• Matrix-LED-Steuerung: Zunehmende Nachfrage nach Matrix-LED-Systemen, die eine individuelle LED-Steuerung ermöglichen, um die Beleuchtungsleistung und Designflexibilität zu verbessern. 
• Fortschrittliche Kommunikationsprotokolle: Einführung von fortschrittlichen Kommunikationsprotokollen wie CAN FD für eine schnellere und zuverlässigere Datenübertragung. 
• Thermisches Management: Schwerpunkt auf der Entwicklung von Software-Algorithmen für ein effizientes Wärmemanagement, um Überhitzung zu vermeiden und die Langlebigkeit der Komponenten zu gewährleisten. 
• Energieeffizienz: Schwerpunkt auf Softwarelösungen zur Optimierung des Stromverbrauchs und zur Verbesserung der Energieeffizienz. 
• Sicherheit und Konformität: Gewährleistung, dass Softwarelösungen strenge Sicherheitsstandards und gesetzliche Anforderungen erfüllen. 

Die Kompetenzen von Endego 

Endegos Kompetenzen in den Bereichen Beleuchtung und Optik in Kombination mit unserem Fachwissen in der Softwareentwicklung machen uns zu einem führenden Unternehmen in der Automobilbeleuchtungsbranche. Unser Leistungsspektrum umfasst: 

• Software-Entwicklung: Entwicklung von robusten und effizienten Softwarelösungen für komplexe Beleuchtungssysteme in Fahrzeugen. 
• Hardware-Software-Integration: Sicherstellung einer nahtlosen Integration zwischen Hardware- und Softwarekomponenten. 
• Simulation und Validierung: Einsatz fortschrittlicher Simulationswerkzeuge zur Validierung unserer Entwürfe und zur Sicherstellung, dass sie alle Leistungs- und Sicherheitsstandards erfüllen. 
• Prototyping und Tests: Rapid-Prototyping-Funktionen und umfassende Testeinrichtungen, um Konzepte zum Leben zu erwecken. 
• Einhaltung gesetzlicher Vorschriften: Wir stellen sicher, dass alle Entwürfe den einschlägigen Normen und Vorschriften der Automobilindustrie entsprechen. 

Weitere detaillierte Einblicke in unsere Kompetenzen finden Sie auf unserer Seite Beleuchtung & Optik. 

Das jüngste Projekt von Endego zeigt, dass wir in der Lage sind, innovative Softwarelösungen für Beleuchtungssysteme an der Fahrzeugfront zu liefern. Durch den Einsatz von Spitzentechnologien und unserem umfassenden Fachwissen haben wir erfolgreich eine Software entwickelt und implementiert, die höchsten Ansprüchen an Leistung und Zuverlässigkeit gerecht wird. 

Wenn Sie Fragen haben oder weitere Informationen über unsere Dienstleistungen wünschen, können Sie uns gerne kontaktieren. 

Hydrogen-powered vehicles are one of the fastest growing areas in the public transport sector. This is influenced, among other things, by various subsidy programmes to support the implementation of clean public transport. In the remainder of this article, we will analyse, among other things, why there is so much interest in hydrogen buses, what their main advantages are, what their general principle of operation is, and what the current situation is regarding the use of this type of low-emission vehicles in Poland and around the world.

Hydrogen bus – one of the cornerstones of public transport of the future

Increasing the energy efficiency of vehicles and the use of renewable energy are currently among the strategic objectives of European transport and energy policy. The motivation for taking action in this direction is primarily the desire to prevent progressive climate change and an increase in air pollution. As road transport is a significant factor negatively affecting urban air quality, public transport has become one of the areas of particular focus in the development of new, greener technologies.

The process of modernising public transport and transforming it towards low-carbon modes of transport has become multifaceted over the years. An important part of the focus in recent decades has been on electromobility, understood mainly as BEVs (Battery Electric Vehicles), i.e. vehicles powered by electricity stored in rechargeable batteries. During this time – somewhat in the shadows, one might say – there has also been systematic progress in the use of hydrogen technology for propulsion in buses and trams. This has been fostered by various initiatives such as, among others, the international CHIC project, which aimed to support the market introduction of hydrogen fuel cell buses.

For some time now, we have also been able to observe the rise of public transport based on fuel cells in Poland. On the streets of larger and smaller cities in our country, it is increasingly common to see hydrogen buses running on a regular basis, attracting passengers with modern, ergonomic equipment and practical amenities such as free Wi-Fi or USB sockets for charging phones. The development of the situation in this area is evidenced by one of the indicators for achieving the goals set out in the Polish Hydrogen Strategy until 2030 with an outlook until 2040:

• 100 to 250 buses by 2025,
• 800 to 100 buses by 2030.

It is worth asking at this point why such high hopes are being pinned on hydrogen buses. The most important factor that determines the belief in the breakthrough nature of this type of vehicle is the many advantages of hydrogen as a fuel. What are the most important advantages of using hydrogen fuel cells to power city buses?

• Short full refuelling times – this is one of the key strengths of hydrogen buses and a very big advantage over strictly electric-based vehicles. A hydrogen bus (FCEV – Fuel Cell Electric Vehicle) takes on average around 15 minutes to refuel, while a battery bus (BEV) can require up to several hours to recharge (with plug-in chargers).
• Good range – advocates of hydrogen buses point to their high efficiency. Using hydrogen fuel cells, the bus may be able to cover up to 400 kilometres on a single fill-up.
• Low-emission – a very important issue in the context of the continuing interest in modern hydrogen-powered city buses is their environmental credentials. Assuming they use so-called green hydrogen (hydrogen produced by electrolysis of water using renewable energy), their operation does not involve CO2 emissions, making them zero-emission vehicles. However, even in the case of the use of so-called grey hydrogen (hydrogen produced by reforming natural gas or other hydrocarbons derived from oil refining), we can talk about the low-emission performance of the buses using it. In the course of the operation of hydrogen cells, besides electricity, only heat energy and water are produced.
• Safety – a properly designed hydrogen bus is a vehicle that is not only environmentally friendly and economical but also safe. This is due, among other things, to the properties of hydrogen itself, which is much lighter than air and has a high auto-ignition temperature in air of 585°C. This is significantly higher than, for example, petrol, which has an auto-ignition temperature of around 215°C. The lightness of hydrogen means that, in the event of a leak, it instantly becomes airborne, thus reducing the risk of ignition. The high auto-ignition temperature in the air, on the other hand, makes it difficult to initiate the combustion process of hydrogen with air without additional agents, which is important in terms of safety in the event of a collision.
• Low-temperature efficiency – hydrogen buses do not experience a drastic reduction in driving performance at lower temperatures.

There are also other reasons why more and more urban centres are choosing to invest in hydrogen buses. Worth mentioning in this context are:

• the low noise and vibration levels generated by this type of public transport,
• no load on the local power grid,
• various subsidy programmes to support the hydrogen transition of public transport in the area.

How does a modern hydrogen bus work?

Many people do not realise that hydrogen buses are essentially electric vehicles. They use hydrogen fuel cell kits to produce electricity. The by-products of this process are only heat energy and water. The electricity generated is channelled into the bus’s propulsion system and, in the case of many models of these vehicles, into a battery. The purpose of such a battery is to provide support to the hydrogen fuel cells when there is an increased energy requirement of the electric vehicle. Figuratively speaking, then, modern hydrogen buses are in fact electric vehicles with their own ‚mini-electric power plants‘ on the roofs.

What is the principle behind the hydrogen cells used in buses?

To better understand how a hydrogen bus works, it is worth discussing the operation of the hydrogen fuel cell, which is used to produce the electricity that powers the propulsion system of this modern vehicle. The hydrogen fuel cell consists of three basic components, which include:

• anode, or negative electrode,
• cathode, or positive electrode,
• proton exchange membrane separating the cathode and anode – often in the form of a polymer electrolyte.

The hydrogen fuel cell uses a reverse electrolysis reaction involving oxygen from the air and hydrogen supplied from tanks mounted on the bus. It allows electricity to be generated while the vehicle is in use, producing only heat and water vapour, which is removed to the outside. As a result, no harmful substances are produced. This allows the hydrogen bus to be called emission-free. The electricity produced goes to the vehicle’s propulsion system and to the battery that supports the cells in the event of higher energy demand.

What is the mechanism of the hydrogen bus?

How is a set of hydrogen cells able to power a modern bus? It is a multi-stage process that is worth analysing in detail.

1. The stage that initiates the whole process of energy flow in the vehicle is the supply of oxygen to the hydrogen cell in the form of air purified by special filters and hydrogen from tanks usually located on the roof of the vehicle. The hydrogen is transported to the anode, while the oxygen is transported to the cathode. Importantly, the surfaces of both electrodes are coated with a catalyst.
2. Hydrogen fed to the anode initiates a reaction with the catalyst. Its oxidation occurs, causing it to decay into electrons and protons in the form of hydrogen cations.
3. The proton exchange membrane only allows protons to pass through it, which pass to the cathode side, while it blocks the flow of electrons resulting from the decomposition of hydrogen.
4. Electrons from the oxidation of hydrogen are directed to the cathode by an external electrical circuit, creating a current that is used to drive the bus‘ electric motor.
5. When the electrons are transported to the cathode, they bind to the oxygen there and are reduced to oxide anions.
6. Protons resulting from the oxidation of hydrogen pass to the cathode through the membrane, where they react with oxide anions to produce water and heat energy.

The electricity generated by the hydrogen fuel cell kit is supplied to the bus’s electric motor, as well as to the traction battery that acts as a booster. With the electricity produced, the vehicle can move. As a by-product of the cells‘ operation, water and heat are removed to the outside.

Hydrogen buses in Poland – what is the current situation?

As a result of investments made in recent years, Poland is slowly becoming an increasingly important player in the European hydrogen bus market. The number of Polish cities served by carriers adding more hydrogen fuel cell buses to their fleets is increasing. Among the vehicles being tested and implemented in our country are hydrogen buses from foreign concerns such as Mercedes, for example, as well as from Polish companies. Crown examples of domestic hydrogen bus models include the NesoBus, produced at the newly established Świdnik plant, as well as the Solaris Urbino 12 Hydrogen.

The NesoBus brand was established as an initiative belonging to the Polsat Plus Group of companies and ZE PAK. The signature bus was designed from the ground up as a hydrogen construction powered by green hydrogen, which makes it an emission-free solution. It is characterised by, among other things:

• impressive range – up to 450 km,
• short refuelling time – up to 15 minutes,
• high efficiency – it can run without refuelling for up to 2 days; it consumes on average about 8 kg of hydrogen per 100 km and its tanks hold 37.5 kg of hydrogen,
• satisfactory capacity – accommodates up to 93 passengers, including up to 37 seated,
• the high quality of the hydrogen fuel cells used, sourced from the leading supplier of this type of solution, Ballard,
• the robustness of the hydrogen tanks – particularly important in terms of vehicle safety – supplied by the specialists in this field, Hexagon,
• an ergonomic, modular design, which allows components of the entire hydrogen system to be replaced in the future with other, better-performing components,
• construction based on the use of modern, lightweight materials and efficient air-conditioning and heating systems – contribute to a reduction in the need for electricity as well as fuel consumption in the form of hydrogen,
• modern design, which was the responsibility of Torino Design, a company with extensive experience of working with the automotive sector.

Also worth noting is the evocative name of the NesoBus, the first four letters of which are derived from the phrase: „No Exhaust Emissions, Cleanses (the air)“. It derives from the fact that this Polish hydrogen bus contributes to the elimination of emissions of harmful substances, including carbon dioxide, nitrogen oxides and particulates, in particular fine PM 2.5. Rybnik, for example, has already decided to implement NesoBuses in its public transport fleet, and in time it will also be possible to see them in Gdańsk or Chełm, for example.

In the field of industrial hydrogen bus design and production, Solaris Bus & Coach is also highly successful. This is borne out by data which shows that this manufacturer’s share of the European hydrogen bus market was as high as 44.5 % in 2023. Polish hydrogen buses Solaris Urbino 12 Hydrogen are an important element of public transport in more than 20 towns and cities located in various countries of the Old Continent, including, among others, the Netherlands, Italy, Germany, Austria or Sweden. In Poland, this model can be found, for example, on the streets of Konin or Poznań. On board the Solaris Urbino 12 Hydrogen, 85 passengers can travel in comfort and safety, including 37 in seating positions. 

It can be said with full conviction that the Polish hydrogen bus ‚has more than one name‘. Polish companies such as Autosan, Arthur Bus and Pilea, among others, are also involved in the production of this type of modern means of public transport. Local authorities are encouraged to invest in hydrogen-powered buses through various subsidy programmes, including, among others, Green Public Transport, operated by the National Fund for Environmental Protection and Water Management (NFOŚiGW). Other initiatives are also worth mentioning, such as the subsidies offered by the Centre for EU Transport Projects.

In doing so, it should be noted that for the development of public transport based on hydrogen cells, it is not only necessary to invest in the fleet but also in the appropriate infrastructure. This includes, among others:

• hydrogen filling stations – such places already exist, e.g. in Poznań, where near the Miłostowo tram terminus there is a publicly accessible 24/7 hydrogen filling station with three dispensers, set up by Orlen,
• plants for the production of green hydrogen, which would be able to meet the market demand for this element,
• transport infrastructure to ensure the efficient movement of hydrogen from the production site to the individual filling stations.

Harnessing the potential inherent in hydrogen buses requires systemic action and large financial outlays, but the benefits – both in the short and long term – make this the right direction for Poland to take.

Hydrogen buses – an important part of the modern urban fabric

Modern city buses using hydrogen fuel cells combine three aspects that can be summarised as ‚3 x E‘:

• ecology,
• economics,
• ergonomics.

On the one hand, they are low- or – in the case of using green hydrogen – zero-emission electric vehicles whose only by-products are water and heat. On the other hand, they are characterised by good range, high efficiency and short charging times, making them financially viable in the long term. A third, and equally important, is the high level of comfort they provide for the passengers who move with them, including those with disabilities. It is therefore no surprise that an increasing number of Polish cities aspiring to be modern, climate-neutral and friendly to their inhabitants have innovative hydrogen buses on their streets.

Designing vehicles based on hydrogen technology, such as modern city buses equipped with hydrogen cell kits, for example, requires a very high level of interdisciplinary competence from the specialists involved. At Endego, we have many years of experience in leading and implementing technology projects in cooperation with bus manufacturing companies. As part of our comprehensive services, we provide active support at every stage of the respective project: from the development of the initial concept to the start of series production.

Are you planning the design of a modern green energy city bus and need the support of qualified engineers and designers to realise this ambitious project? Sie Kontakt mit uns auf!

If you would like to learn more about the technology projects we have completed for bus manufacturers, we encourage you to read another article on our blog: Endego: A revolutionary approach in bus design.