A BMW está novamente a apostar no hidrogénio como via para a mobilidade automóvel. Conduzimos, nas imediações do Círculo Polar Ártico, um protótipo do BMW iX5 Hydrogen e regressámos com uma impressão muito positiva: a dinâmica deste SUV surpreende, e está prevista uma primeira pequena série ainda antes do final do ano.
Ensaios de inverno perto do Círculo Polar Ártico
O cenário foi o centro de testes de inverno do Grupo BMW - um recinto com 28 hectares e pistas concebidas para colocar a condução e a estabilidade à prova, onde se separa rapidamente o que resulta do que fica aquém.
A exigência aumenta porque, em algumas secções, o percurso passa literalmente por um lago gelado (um entre quase 9000 nesta região) nas proximidades de Arjeplog, no norte da Suécia, a 55 km a sudoeste do Círculo Ártico. Entre estradas cobertas de neve e superfícies de gelo polido, este é um ambiente em que a tração e a previsibilidade contam mais do que números de catálogo.
Mesmo assim, o SUV de Munique não hesita: progride em pisos difíceis com uma ligeira tendência para a traseira deslizar, mas sem colocar o condutor em apuros, graças a pneus de inverno adequados que asseguram tração e aderência suficientes.
Aqui, a possibilidade de selecionar o modo B revela-se particularmente útil, ajudando a recentrar a trajetória e a atenuar sinais mais marcados de “traseira solta” num SUV elétrico de tração traseira.
Antes de continuarmos a detalhar o comportamento do BMW iX5 Hydrogen, vale a pena enquadrar o que está por trás desta proposta.
Quem vê caras… no BMW iX5 Hydrogen
À primeira vista, e excluindo o conjunto de equipamentos adicionais no habitáculo típico de protótipos de testes, tudo parece bastante “normal”. Mas este X5 tem pouco de convencional: trata-se do iX5 Hydrogen, um veículo elétrico a pilha de combustível (FCEV), apresentado publicamente pela primeira vez no Salão Automóvel de Frankfurt, em 2019.
Ao volante, é difícil encontrar diferenças marcantes face ao BMW iX, o outro SUV elétrico de grande porte da marca com bateria (BEV) - o iX5 Hydrogen atravessa o gelo com a mesma facilidade com que avança em estradas nevadas.
A grande vantagem, neste contexto, é fazê-lo sem o incómodo de ver a autonomia cair drasticamente com temperaturas negativas ou com o uso contínuo do aquecimento/climatização.
Em termos de massa, o iX5 Hydrogen está alinhado com os seus “parentes” próximos: 2,5 toneladas, tal como o iX e como o X5 híbrido de carregamento externo (a base técnica deste protótipo). Esse peso ajuda também a explicar por que motivo, em modo Conforto, o iX5 Hydrogen pode parecer um pouco comedido na resposta de potência (e com uma direção algo menos comunicativa).
O que, na prática, parece simples está longe de o ser: para atingir um comportamento competente, há um conjunto de componentes que precisa de funcionar em perfeita harmonia.
A pilha de combustível mais potente num ligeiro de passageiros
Os engenheiros bávaros estão a explorar várias frentes com o BMW iX5 Hydrogen, até porque definiram uma fasquia ambiciosa: um FCEV com potência máxima de 275 kW (374 cv), o valor mais elevado alguma vez aplicado num automóvel ligeiro de passageiros com esta tecnologia. Já a potência contínua é bastante mais baixa: 125 kW (170 cv).
Para viabilizar este nível de desempenho, entra em ação um turbocompressor elétrico, responsável por garantir o enchimento com oxigénio pressurizado, permitindo que o hidrogénio reaja com o oxigénio e produza eletricidade. Um dos principais desafios, segundo o técnico Robert Halas, é assegurar que “a pilha de combustível responde de imediato”.
Segurança e robustez em clima extremo (aspeto adicional)
Num protótipo deste tipo, a gestão térmica e a segurança estrutural são tão importantes quanto a performance. Em ambiente de gelo, materiais, vedantes e circuitos de arrefecimento trabalham no limite - e é por isso que a validação em Arjeplog tem tanto peso: não se trata apenas de conduzir, mas de garantir que a tecnologia mantém consistência de funcionamento em frio intenso, com ciclos repetidos de carga, descarga e reabastecimento.
Também os componentes de armazenamento têm de ser desenhados para resistir a condições severas. A arquitetura e o posicionamento dos depósitos procuram combinar proteção, eficiência de embalagem e segurança, minimizando compromissos no espaço interior e na funcionalidade do veículo.
3 a 4 minutos para 500–600 km
O núcleo do sistema de pilha de combustível está instalado no compartimento do motor. Em dimensões, aproxima-se de um motor de combustão de três cilindros, e pesa cerca de 180 kg.
O hidrogénio é guardado em dois depósitos de fibra de carbono, pressurizados a 700 bar, montados sob o banco traseiro e ao longo do túnel central (no X5 a combustão, seria o túnel de transmissão), numa disposição em “T”. A capacidade total é de 6 kg, o que permite uma autonomia entre 500 km e 600 km. O reabastecimento completo, numa estação de H₂, pode ser feito em apenas 3 a 4 minutos.
Bateria de alta tensão para “pico” de potência
Na BMW, a dinâmica está sempre entre as prioridades. Por isso, o iX5 Hydrogen integra uma bateria de alta tensão que funciona como reserva para libertar potência adicional quando necessário: um conjunto de 150 kW, com 2,3 kWh, instalado sob o piso da bagageira. É este “buffer” que permite elevar a potência do sistema até aos 275 kW (374 cv) por um período limitado, para momentos em que se procura desempenho superior. É selecionar o modo Desporto e aproveitar… enquanto a reserva o permitir.
A tração é assegurada por um motor elétrico BMW de quinta geração que atua no eixo traseiro. Utilizando apenas a energia da bateria, o iX5 Hydrogen consegue percorrer 10 km a 15 km. Uma particularidade relevante deste acumulador é a sua capacidade de entregar energia muito rapidamente, e de recarregar as células com igual rapidez.
Em aceleração, o SUV cumpre 0–100 km/h em menos de 7 segundos e atinge uma velocidade máxima de 190 km/h. Para manter este impulso disponível, a pilha de combustível vai carregando a bateria de alta tensão, garantindo um nível de carga tipicamente entre 60% e 80%.
Sem penalizações evidentes no dia a dia: a bagageira mantém-se ao nível do X5 xDrive45e (híbrido de carregamento externo), e o chassis com suspensão pneumática assegura conforto mais do que suficiente.
Para Juergen Gueldner, vice-presidente da BMW para Tecnologia de Pilha de Combustível a Hidrogénio e Projetos de Veículo, há um ponto de especial orgulho: “a pilha de combustível responde ao acelerador sem atraso percetível”.
Da primeira colaboração com a Toyota ao iX5 Hydrogen
Esta é a segunda investida da BMW no desenvolvimento de um FCEV, depois do Série 5 Gran Turismo, em 2015, que assinalou o início da colaboração com a Toyota nesta área.
Face a esse projeto, a cooperação germano-japonesa aumentou de forma expressiva a densidade energética neste iX5 Hydrogen: recorre a células da Toyota, integradas num módulo de pilha de combustível e com software desenvolvido pelos bávaros.
Outra contribuição decisiva veio da geração mais recente do sistema BMW eDrive (quinta geração), que serve de base ao conjunto propulsor. A diferença essencial para um BEV como o iX é a origem da eletricidade: em vez de depender sobretudo de uma bateria de alta tensão, o iX5 Hydrogen obtém energia a partir das células que convertem hidrogénio comprimido em eletricidade, seguindo-se um conversor que ajusta a tensão para utilização pelo motor elétrico.
Questão de química
A reação fundamental combina átomos de hidrogénio e oxigénio - mas não basta colocar estes gases num recipiente para que surja água. Para que a água se forme, as moléculas têm de ser “ativadas”: é necessário excitar e acelerar as moléculas, aumentando a energia das colisões até que a reação ocorra e resulte em H₂O.
Comparar FCEV (elétricos a pilha de combustível) com BEV (elétricos a bateria) e com veículos de combustão ajuda a perceber por que motivo o hidrogénio ainda não assumiu o papel de solução principal rumo a um futuro de neutralidade carbónica.
Apesar de, por quilograma, a densidade de energia do hidrogénio ser cerca de três vezes superior à da gasolina, o hidrogénio é o elemento mais leve que existe - e, por isso, tem de ser fortemente comprimido para aumentar a sua densidade (e, mesmo assim, continua longe de igualar a densidade energética da gasolina).
Isto significa que o hidrogénio não é, por natureza, a opção ideal para motores de combustão interna, cuja eficiência é inferior à dos motores elétricos. Já quando o confronto é com um BEV, existem vantagens claras: um sistema de pilha de combustível pode produzir quantidades adequadas de eletricidade com consistência.
Mesmo quando o hidrogénio está perto de esgotar, um módulo de pilha de combustível consegue manter a geração de alta tensão, algo que contrasta com o comportamento das baterias. Daí a relevância da gestão da bateria, evitando que a carga desça abaixo de um limite predefinido - um ponto crítico para a durabilidade e para o funcionamento global do sistema.
Eficiência, origem do hidrogénio e impacto real (aspeto adicional)
Para que a mobilidade a hidrogénio cumpra a promessa ambiental, a origem do combustível é determinante. O chamado hidrogénio verde (produzido com eletricidade renovável) tem um potencial claro, mas implica capacidade de produção, infraestrutura e custos competitivos. Além disso, em termos de eficiência energética total (da produção ao movimento), há perdas relevantes em compressão, transporte e conversão, o que torna o equilíbrio entre BEV e FCEV uma questão que depende muito do uso (longas distâncias, abastecimento rápido, frota pesada, disponibilidade de rede elétrica, entre outros fatores).
Pequena série em produção este ano
Quem olhar para o BMW iX5 Hydrogen como um mero exercício tecnológico está a subestimar a intenção do projeto.
Até ao final do ano, está prevista a produção de uma pequena série deste SUV a pilha de combustível. E, até ao final da década, a expectativa é que estas versões com pilha de combustível passem a custar o mesmo que BEV equivalentes, com a promessa de serem cerca de 100 kg mais leves e de oferecerem autonomia semelhante.
Alguns meses depois, deverá surgir também um iX5 Hydrogen com tração integral, obtida através da adição de um segundo motor elétrico no eixo dianteiro, montado sob o módulo de pilha de combustível.
Segundo a estratégia da BMW, BEV e FCEV deverão assentar nas mesmas plataformas, aproveitando sinergias para controlar custos. A pilha de combustível num automóvel não difere, em essência, da usada num camião; o teor de platina vai sendo reduzido gradualmente e é, além disso, um material reciclado a partir de conversores catalíticos de veículos com motores de combustão interna.
Expansão de infraestrutura
A convivência entre hidrogénio e mobilidade elétrica a bateria também é plausível. De acordo com o estudo do Conselho do Hidrogénio, “Roteiro para emissões zero”, o balanço de CO₂ de BEV e FCEV não difere de forma dramática quando se considera todo o ciclo de vida.
Há ainda uma diferença logística relevante: nos BEV, a eletricidade tem de estar disponível junto da rede; já o hidrogénio pode ser transportado a longas distâncias por navio ou gasoduto.
Os Emirados Árabes Unidos têm explorado há algum tempo a possibilidade de usar energia solar para produzir hidrogénio verde, tendo criado um grupo de trabalho com a Alemanha.
Seja a partir de energia solar ou eólica, a grande vantagem do hidrogénio é poder funcionar não apenas como “combustível”, mas também como energia armazenada.
Por um lado, devido à vasta rede de gasodutos existente, poderá ser possível reservar alguns troços para hidrogénio; por outro, empresas como a Linde Engineering estão a estudar uma forma de fazer circular dois gases no mesmo tubo e separá-los à chegada com recurso a membranas. Uma primeira fábrica-piloto já foi inaugurada em Dormagen, na Alemanha.
A BMW apoia o AFIR (Regulamento de Infraestrutura para Combustíveis Alternativos), que pretende garantir uma rede de abastecimento de hidrogénio suficientemente densa para que a distância entre postos ao longo das principais vias não ultrapasse 150 km.
E, para a marca de Munique, isso ainda não chega: se conseguir impor a sua visão, essas distâncias deverão descer para menos de 100 km até 2027.
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