A BMW voltou a colocar o hidrogênio na mesa como alternativa para mover automóveis. Dirigimos, perto do Círculo Polar Ártico, um protótipo do BMW iX5 Hydrogen e saímos bastante impressionados com a dinâmica deste SUV - que deve ganhar uma primeira pequena série até o fim do ano.
O teste aconteceu nas instalações de ensaios de inverno do Grupo BMW, uma área de 28 hectares com pista própria - o tipo de lugar em que, de fato, se separa o que funciona do que não funciona quando o assunto é comportamento dinâmico e condução.
E o cenário ficou ainda mais exigente porque, em alguns trechos, rodamos sobre um lago congelado (um dos quase 9000 existentes na região), perto de Arjeplog, no norte da Suécia, a 55 km a sudoeste do Círculo Ártico.
Mesmo assim, o SUV de Munique não faz cerimônia: encara os pisos mais complicados com uma leve saída de traseira, que não vira um drama para o motorista, graças aos pneus de inverno adequados, que asseguram tração e aderência em níveis suficientes.
Além disso, poder alternar para o modo B ajuda bastante a retomar a trajetória correta e a reduzir os sintomas mais exagerados de “traseira solta” neste SUV elétrico de tração traseira.
Antes de continuar a “dissecar” o comportamento do BMW iX5 Hydrogen, vale apresentar o projeto.
Quem vê caras…
Tirando os diversos equipamentos extras no interior, tudo parece bem “normal” - embora este X5 tenha pouco de comum, já que se trata de um protótipo chamado iX5 Hydrogen, ou seja, um veículo elétrico a célula de combustível (FCEV) a hidrogênio, exibido pela primeira vez ao público no Salão do Automóvel de Frankfurt em 2019.
Na prática, quase não se notam diferenças ao volante em relação ao iX, o outro SUV elétrico grande da BMW, mas movido a bateria (BEV): este iX5 atravessa o lago de gelo com a mesma naturalidade com que avança em estradas cobertas de neve.
E faz isso sem a desvantagem de ver a autonomia despencar por causa de temperaturas negativas ou do uso constante do ar-condicionado.
Tanto o iX quanto o iX5 Hydrogen têm as mesmas 2,5 toneladas, assim como o X5 híbrido plug-in (PHEV), que serviu de base técnica para este protótipo. Esse peso elevado também ajuda a entender por que o BMW iX5 Hydrogen parece um pouco contido em potência no modo Comfort (no qual a direção também fica um tanto imprecisa).
O que parece simples, na verdade, é tudo menos trivial: muitos componentes precisam trabalhar em perfeita sintonia para entregar um comportamento realmente competente.
Com o BMW iX5 Hydrogen, os engenheiros bávaros estão abrindo caminhos em vários pontos - sobretudo porque estabeleceram a meta de criar um veículo a célula de combustível com potência de pico de 275 kW (374 cv), a maior já aplicada a um automóvel de passeio. A potência contínua, por sua vez, é bem menor: 125 kW ou 170 cv.
Para que esse desempenho possa ser alcançado, um turbocompressor elétrico cuida de pressurizar o oxigênio, permitindo que o hidrogênio reaja com o oxigênio e produza eletricidade. E, nesse contexto, um dos grandes desafios é garantir que “a pilha de combustível funcione imediatamente”, como explica o técnico Robert Halas.
3 a 4 minutos para 500-600 km
O núcleo do conjunto de célula de combustível fica no cofre do motor, tem dimensões semelhantes às de um motor a combustão de três cilindros e pesa cerca de 180 kg.
Dois tanques de fibra de carbono armazenam o hidrogênio a 700 bar. Eles ficam sob o banco traseiro e no túnel central (o túnel de transmissão no X5 a combustão), formando uma configuração em “T”. A capacidade é de 6 kg, o que rende autonomia de 500 km a 600 km, e o abastecimento completo em um posto de H2 leva apenas três a quatro minutos.
BMW iX5 Hydrogen: o mais potente com pilha de combustível a hidrogênio
Na BMW, dinâmica sempre aparece no topo da lista. Por isso, sob o assoalho do porta-malas há uma bateria de alta tensão de 150 kW com 2,3 kWh de capacidade, usada como reserva para elevar a potência do sistema a 275 kW (374 cv) por um período limitado - quando houver necessidade (ou vontade) de desempenho extra. É só apertar o botão do modo Sport e se divertir… enquanto durar.
A força é entregue por um motor elétrico BMW de quinta geração, que move o eixo traseiro. Usando apenas a bateria, o iX5 a célula de combustível a hidrogênio roda de 10 km a 15 km. O diferencial desta bateria é a capacidade de fornecer energia muito rapidamente - e de ter as células recarregadas com a mesma rapidez.
Ele chega a 100 km/h em menos de sete segundos e, depois, segue até a velocidade máxima de 190 km/h. Para garantir que essa “reserva” esteja sempre pronta, a célula de combustível recarrega a bateria de alta tensão, mantendo o nível de carga entre 60% e 80%.
Fora isso, não há grandes concessões: o porta-malas tem o mesmo tamanho do X5 xDrive45e, o híbrido plug-in, e o chassi com suspensão a ar entrega conforto mais do que suficiente.
Um motivo de orgulho de Juergen Gueldner, vice-presidente da BMW Hydrogen Fuel Cell Technology and Vehicle Projects, “é o facto da pilha de combustível responder aos comandos do pedal do acelerador sem qualquer atraso”.
Esta é a segunda investida da BMW em um FCEV, depois do Série 5 Gran Turismo em 2015 - projeto que marcou o início da colaboração com a Toyota nesse tema.
Em comparação àquele trabalho, a parceria germano-japonesa conseguiu elevar de forma significativa a densidade de energia no iX5 Hydrogen: as células são da Toyota, enquanto o módulo da célula de combustível e o software são fornecidos pelos bávaros.
Outra contribuição importante para aprimorar este trem de força experimental veio da geração mais recente, a quinta, do sistema BMW eDrive, que serve de base ao conjunto.
A diferença é que, em vez de buscar eletricidade na bateria de alta tensão como ocorre no iX, aqui a energia vem das células que convertem o hidrogênio comprimido em eletricidade (e há um conversor que ajusta a tensão para que o motor elétrico possa utilizá-la).
Questão de química
A química aqui combina átomos de hidrogênio e oxigênio - mas, se simplesmente colocarmos gases desses dois elementos em um recipiente, eles não formarão água sozinhos. Isso só acontece quando as moléculas de hidrogênio e de oxigênio são excitadas: aceleram, colidem com mais energia e, então, podem formar água.
Uma comparação entre elétricos a célula de combustível a hidrogênio (FCEV), elétricos a bateria (BEV) e veículos a combustão ajuda a entender por que o hidrogênio ainda não virou a solução dominante para um futuro neutro em carbono - o santo graal do terceiro milênio.
Embora a densidade energética do hidrogênio por quilograma seja cerca de três vezes maior do que a da gasolina, por ser o elemento mais leve que existe ele precisa ser comprimido de forma intensa para ganhar densidade (e, mesmo assim, continuará longe de igualar a densidade energética da gasolina).
Isso torna o hidrogênio pouco adequado para motores de combustão interna - que, além disso, são menos eficientes do que motores elétricos. Já na comparação com um elétrico a bateria, aparecem vantagens claras, porque um sistema de célula de combustível consegue fornecer volumes adequados de eletricidade.
E mesmo quando o abastecimento está quase no fim, um módulo de célula de combustível segue gerando alta tensão, ao contrário do que ocorre com baterias. Daí a relevância enorme do gerenciamento da bateria e de impedir que a carga caia abaixo de um limite predefinido - algo absolutamente vital para a durabilidade e para o funcionamento geral.
Pequena série em produção ainda este ano
Quem imagina que o BMW iX5 Hydrogen seja apenas um “brinquedo” para engenheiros apaixonados por tecnologia está enganado.
Até o fim do ano, deve começar a produção de uma pequena série do SUV a célula de combustível a hidrogênio. E, até o final da década, a expectativa é que versões com célula de combustível custem o mesmo que elétricos a bateria equivalentes, prometendo ser 100 kg mais leves e entregar autonomia semelhante.
Alguns meses depois, também deverá existir um iX5 Hydrogen com tração integral, com a inclusão de um segundo motor elétrico no eixo dianteiro, instalado sob o módulo da célula de combustível.
Segundo a estratégia da BMW, elétricos a bateria e a célula de combustível devem dividir as mesmas plataformas, porque essas sinergias ajudam a segurar custos. A célula de combustível usada em um carro não difere da de um caminhão; o teor de platina vem sendo reduzido gradualmente, e trata-se de um produto reciclado de conversores catalíticos usados em veículos com motores a combustão interna.
Expansão de infraestrutura
A convivência entre hidrogênio e mobilidade elétrica a bateria também parece viável. Segundo o estudo do Hydrogen Council, “Roadmap to zero Emissions”, o balanço de CO2 de elétricos a bateria e elétricos a célula de combustível não é tão diferente quando se considera todo o ciclo de vida.
Além disso, no caso dos elétricos a bateria, a eletricidade precisa ser gerada sempre perto da rede, enquanto o hidrogênio pode ser transportado por longas distâncias por navio ou gasoduto.
Os Emirados Árabes Unidos vêm explorando há algum tempo a ideia de usar energia solar para produzir hidrogênio verde e formaram um grupo de trabalho com a Alemanha.
Seja vindo de fonte solar ou eólica, a grande vantagem do hidrogênio é poder servir não só como “combustível”, mas também como energia armazenada.
De um lado, por causa da ampla rede de dutos já existente, deve ser possível liberar alguns trechos para hidrogênio. De outro, empresas como a Linde Engineering estudam uma forma de transportar os dois gases pelos mesmos tubos e separá-los ao chegar ao destino, com ajuda de membranas. A companhia já inaugurou uma primeira planta-piloto em Dormagen (Alemanha).
A BMW apoia o AFIR (Regulamento de Infraestrutura de Combustíveis Alternivos), cuja meta é garantir que a rede de postos de hidrogênio seja tão bem distribuída a ponto de a distância entre postos nas principais rotas de tráfego não passar de 150 km.
E, para a marca de Munique, isso ainda é pouco: se depender da BMW, essa distância deve cair para menos de 100 km até 2027.
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