A BMW está a voltar a olhar para o hidrogénio como solução de mobilidade automóvel. Fomos até perto do círculo polar ártico experimentar um protótipo do iX5 Hydrogen e saímos impressionados com a forma como este SUV se move; no final do ano deverá dar origem a uma primeira pequena série.
Estamos nas instalações de testes de inverno do Grupo BMW, com 28 hectares, num circuito onde os detalhes de dinâmica e comportamento são postos à prova a sério.
Ainda para mais porque, em algumas secções, circulámos sobre um lago gelado - um dos quase 9000 que existem nesta zona - perto de Arjeplog, no norte da Suécia, a 55 km a sudoeste do círculo polar ártico.
O SUV de Munique não se acanha e enfrenta mesmo os pisos mais difíceis com uma ligeira deriva da traseira, sem criar grandes dores de cabeça para o condutor, ajudado por pneus de inverno adequados que asseguram níveis suficientes de tração e aderência.
Além disso, poder selecionar o modo B ajuda bastante a recuperar a trajetória correta e a eliminar os excessos de «traseira solta» neste SUV elétrico de tração traseira.
Mas antes de continuarmos a analisar o comportamento deste BMW iX5 Hydrogen, vale a pena fazer uma pequena apresentação.
Quem vê caras…
Tirando todo este equipamento adicional no interior, tudo parece bastante «normal», mesmo que este X5 tenha de normal muito pouco. Trata-se de um protótipo chamado iX5 Hydrogen, ou seja, um veículo elétrico de pilha de combustível (FCEV) a hidrogénio, mostrado pela primeira vez ao público no Salão Automóvel de Frankfurt em 2019.
A condução também não revela grandes diferenças face ao iX, o outro SUV elétrico de grandes dimensões da BMW, a bateria (BEV), embora este iX5 domine o lago gelado com a mesma naturalidade com que avança em estradas cobertas de neve.
Mas faz tudo isto sem o incómodo de ver a autonomia cair drasticamente por causa das temperaturas negativas ou do uso contínuo do ar condicionado.
Tanto o iX como o iX5 Hydrogen pesam os mesmos 2,5 toneladas, tal como o X5 híbrido plug-in (PHEV), que serviu de base técnica a este protótipo. A massa elevada também ajuda a perceber porque é que o BMW iX5 Hydrogen se sente um pouco contido em termos de potência no modo Comfort, no qual a direção também é algo vaga.
O que parece óbvio está longe de ser simples. São muitos os elementos que têm de funcionar em conjunto para garantir um comportamento competente.
Os engenheiros bávaros estão a abrir caminho em vários aspetos com o BMW iX5 Hydrogen, sobretudo porque fixaram como objetivo criar um veículo de pilha de combustível com uma potência de pico de 275 kW (374 cv), isto é, a mais elevada alguma vez instalada num ligeiro. Já a potência contínua é bem mais baixa: 125 kW ou 170 cv.
Para conseguir este nível de desempenho, um turbocompressor elétrico assegura o enchimento com oxigénio pressurizado, permitindo que o hidrogénio reaja com o oxigénio e produza eletricidade. E aqui um dos grandes desafios é garantir que “a pilha de combustível funcione imediatamente”, explica o técnico Robert Halas.
3 a 4 minutos para 500-600 km
O coração deste sistema de pilha de combustível fica no compartimento do motor e tem um tamanho semelhante ao de um motor de combustão de três cilindros, pesando cerca de 180 kg.
Os dois depósitos em fibra de carbono, onde o hidrogénio é armazenado a uma pressão de 700 bar, estão colocados sob o banco traseiro e no túnel central (o túnel de transmissão no X5 a combustão), numa disposição em “T”. Têm capacidade para 6 kg, o que garante uma autonomia de 500 km a 600 km, e o enchimento total pode ser feito numa estação de H2 em apenas três a quatro minutos.
O mais potente com pilha de combustível a hidrogénio
Na BMW, a dinâmica está sempre entre as prioridades. Por isso existe uma bateria de alta tensão de 150 kW com capacidade de 2,3 kWh sob o piso da bagageira, que funciona como reserva de energia para elevar a potência do sistema para 275 kW (374 cv) durante um período limitado, para necessidades ou desejos especiais de prestações mais fortes. Basta carregar no botão do modo Sport e aproveitar… enquanto durar.
A potência é transmitida por um motor elétrico BMW de quinta geração que move o eixo traseiro. Usando apenas a bateria elétrica, o iX5 a pilha de combustível a hidrogénio tem uma autonomia de 10 km a 15 km. A particularidade desta bateria é que fornece energia muito depressa e as células podem ser recarregadas com a mesma rapidez.
Acelera dos 0 aos 100 km/h em menos de sete segundos e pode depois chegar a uma velocidade máxima de 190 km/h. Para que esse impulso esteja sempre disponível, o sistema de pilha de combustível vai carregando a bateria de alta tensão, mantendo-a sempre entre 60% e 80% de carga.
O BMW iX5 Hydrogen não traz outras limitações: a bagageira tem a mesma capacidade da do X5 xDrive45e, o híbrido plug-in, e o chassis com suspensão pneumática garante conforto mais do que suficiente.
Um dos motivos de orgulho de Juergen Gueldner, vice-presidente da BMW Hydrogen Fuel Cell Technology and Vehicle Projects, “é o facto de a pilha de combustível responder aos comandos do pedal do acelerador sem qualquer atraso”.
Esta é a segunda tentativa da BMW no desenvolvimento de um FCEV, depois do Série 5 Gran Turismo em 2015, que marcou a primeira colaboração com a Toyota nesta área.
Face a esse projeto, a iniciativa conjunta germano-japonesa conseguiu aumentar de forma significativa a densidade energética neste iX5 Hydrogen, que junta células da Toyota a um módulo de pilha de combustível e software fornecido pelos bávaros.
Outra ajuda importante para melhorar este sistema de propulsão experimental veio da geração mais recente, a quinta, do sistema eDrive da BMW em que assenta.
Só que, em vez de ir buscar eletricidade ao sistema da bateria de alta tensão como acontece no iX, obtém-na a partir das células que convertem o hidrogénio comprimido em eletricidade, existindo depois um conversor para ajustar a tensão para que possa ser usada pelo motor elétrico.
Questão de química
Esta química junta átomos de hidrogénio e oxigénio, mas se apenas enchermos um recipiente com estes dois gases, eles não conseguem formar água por si só. Isso só acontece se as moléculas de hidrogénio e de oxigénio forem excitadas, acelerando-as e fazendo-as colidir com mais energia, podendo então formar água.
Comparar veículos elétricos com pilha de combustível a hidrogénio (FCEV) com elétricos a bateria (BEV) ou veículos com motor de combustão ajuda a perceber porque é que ainda não foi adotado como a solução principal para um futuro neutro em carbono, o santo graal do terceiro milénio.
É que a densidade energética do hidrogénio por quilo, apesar de ser cerca de três vezes superior à da gasolina, obriga - por ser o elemento mais leve que existe - a uma compressão muito elevada para ficar denso, continuando ainda longe da densidade energética da gasolina.
Isto significa que o hidrogénio não é uma solução adequada para motores de combustão interna, que têm uma eficiência inferior à dos motores elétricos. Já na comparação com um elétrico a bateria, há algumas vantagens claras, porque um sistema de pilha de combustível consegue fornecer quantidades adequadas de eletricidade.
E mesmo quando está quase vazio, um módulo de pilha de combustível continua a gerar alta tensão, ao contrário do que acontece com as baterias, o que explica a enorme importância da gestão da bateria e de evitar que a carga desça abaixo de um limite definido, sendo absolutamente vital para a durabilidade e para o funcionamento geral.
Pequena série em produção este ano
Quem acha que o BMW iX5 Hydrogen é apenas um exercício divertido para engenheiros apaixonados por tecnologia está enganado.
No final do ano haverá lugar à produção de uma pequena série do SUV a pilha de combustível a hidrogénio e, até ao final da década, estima-se que estas versões a pilha de combustível custem o mesmo que as equivalentes elétricas a bateria, prometendo ser 100 kg mais leves e oferecer uma autonomia semelhante.
Uns meses depois, haverá também um iX5 Hydrogen com tração integral, com a adição de um segundo motor elétrico no eixo dianteiro, instalado sob o módulo de pilha de combustível.
De acordo com a estratégia da BMW, os veículos elétricos a bateria e a pilha de combustível deverão partilhar as mesmas plataformas, já que essas sinergias ajudam a manter os custos baixos. A pilha de combustível num automóvel não é diferente da que existe num camião, o teor de platina vai sendo reduzido progressivamente e trata-se de um produto reciclado de conversores catalíticos em veículos com motores de combustão interna.
Expansão de infraestrutura
A convivência entre o hidrogénio e a mobilidade elétrica a bateria também parece possível. Segundo o estudo do Hydrogen Council “Roadmap to zero Emissions”, o balanço de CO2 dos veículos elétricos a bateria e dos veículos elétricos a pilha de combustível não é assim tão diferente quando se considera o ciclo de vida completo.
Além disso, nos elétricos a bateria a eletricidade tem de ser sempre produzida perto da rede, enquanto o hidrogénio pode ser transportado por longas distâncias por navio ou gasoduto.
Os Emirados Árabes Unidos têm vindo a explorar há algum tempo a ideia de usar energia solar para produzir hidrogénio verde e criaram um grupo de trabalho com a Alemanha.
Seja proveniente de energia solar ou eólica, a grande vantagem do hidrogénio é que pode ser usado não só como «combustível», mas também como energia armazenada.
Por um lado, devido à extensa rede de gasodutos existente, deverá ser possível libertar alguns troços para hidrogénio. Por outro, empresas como a Linde Engineering estão a estudar uma forma de fazer passar os dois gases pelos tubos e depois separá-los quando chegam ao destino, com ajuda de membranas. Já foi inaugurada uma primeira fábrica-piloto em Dormagen, na Alemanha.
A BMW apoia o AFIR (Regulamento de Infraestrutura de Combustíveis Alternativos), que pretende garantir que a rede de postos de abastecimento de hidrogénio seja tão alargada que a distância entre postos ao longo das principais vias de tráfego não ultrapasse os 150 km.
E isto ainda não chega para a marca de Munique: se a BMW conseguir levar a sua avante, essas distâncias deverão baixar para menos de 100 km até 2027.
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