Το BMW Group επανέρχεται ξανά στον τομέα του υδρογόνου με έναν πιλοτικό στόλο ηλεκτροκίνητων οχημάτων κυψελών καυσίμου/υδρογόνου (πρόκειται για εκατό BMW iX5 Hydrogen) που θα δοκιμαστούν σε πραγματικές συνθήκες χρήσης προσφέροντας πολύτιμες γνώσεις από την κυκλοφορία τους στο δρόμο.
Μετά από αρκετά χρόνια απουσίας από την υδρογονοκίνηση, η BMW επανέρχεται στο θέμα της αξιοποίησης του υδρογόνου, του πολύ ιδιαίτερου καυσίμου, το οποίο την περίοδο αυτή βρίσκεται στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος (τουλάχιστον για εφαρμογές στον τομέα των μεταφορών), αλλά με μια διαφορετική πρόταση. Τη φορά αυτή το γερμανικό γκρουπ δεν προτείνει την απευθείας καύση του υδρογόνου σε κινητήρες εσωτερικής καύσης (όπως κατά τη δεκαετία του 2000 με τη BMW Hydrogen 7, αλλά την χρήση του σε κυψέλες υδρογόνου για την παραγωγή ρεύματος που τροφοδοτεί ηλεκτροκινητήρα. Επανέρχεται δηλαδή προτείνοντας τη δική του εκδοχή στο θέμα των ηλεκτροκίνητων οχημάτων κυψελών καυσίμου/υδρογόνου (Fuel Cell Electric Vehicle - FCEV).
Σε πρώτη φάση, το BMW Group παρουσιάζει στους εκπροσώπους των διεθνών μέσων ενημέρωσης τα πρώτα οχήματα ενός πιλοτικού στόλου που αρχίσει να κυκλοφορεί μέσα στη χρονιά. Έτσι, μετά από τέσσερα χρόνια εργασιών εξέλιξης, το πρόγραμμα ανάπτυξης της BMW iX5 Hydrogen εισέρχεται στην κρίσιμη επόμενη φάση του. Πρόκειται για έναν στόλο σχεδόν 100 οχημάτων που θα χρησιμοποιηθεί στη συνέχεια διεθνώς για σκοπούς επίδειξης και δοκιμής με σκοπό να προσεγγιστούν διάφορα “target groups” – δηλαδή ομάδες δυνητικών, στο μέλλον, αγοραστών. Επομένως, με αυτή την ενεργή εμπειρία οδήγησης, άτομα που δεν εμπλέκονται στη διαδικασία εξέλιξης θα έχουν την ευκαιρία να πάρουν μία πρώτη γεύση για το τι έχει να προσφέρει η BMW iX5 Hydrogen.
Η BMW iX5 Hydrogen που εξελίχθηκε στη βάση της σημερινής συμβατικής BMW X5 παρουσιάστηκε για πρώτη φορά ως concept car στην έκθεση αυτοκινήτου της Φρανκφούρτης (IAA) το 2019. Στη συνέχεια, δύο χρόνια αργότερα, τα αρχικά πρωτότυπα διατέθηκαν στην έκθεση κινητικότητας του Μονάχου (IAA Mobility 2021), ώστε οι επισκέπτες να τα γνωρίσουν στην πράξη, ως αυτοκίνητα.
Είναι λοιπόν φανερό ότι το BMW Group προωθεί συστηματικά την ανάπτυξη της τεχνολογίας κυψελών καυσίμου/υδρογόνου (hydrogen fuel cell) ως μία μελλοντική πρόσθετη επιλογή για ατομική κινητικότητα χωρίς εκπομπές ρύπων. Κάτι που φαίνεται και από τη σχετική δήλωση του Oliver Zipse, Προέδρου του Διοικητικού Συμβουλίου της BMW AG.
«Το υδρογόνο είναι μία ευέλικτη πηγή ενέργειας που διαδραματίζει βασικό ρόλο στη διαδικασία ενεργειακής μετάβασης και, συνεπώς, στην προστασία του κλίματος. Άλλωστε, είναι ένας από τους πιο αποτελεσματικούς τρόπους αποθήκευσης και μεταφοράς ανανεώσιμης ενέργειας. Θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε αυτή τη δυνατότητα για να επιταχύνουμε επίσης τον μετασχηματισμό του τομέα της κινητικότητας. Το υδρογόνο είναι το κομμάτι που λείπει από το πάζλ της κινητικότητας χωρίς εκπομπές ρύπων. Μια τεχνολογία από μόνη της δεν θα είναι αρκετή για να καταστήσει δυνατή την κλιματικά ουδέτερη κινητικότητα σε όλο τον κόσμο».
Η BMW iX 5 Hydrogen και η τεχνολογία κυψελών υδρογόνου
Τα συστήματα κυψελών καυσίμου για τον πιλοτικό στόλο των υδρογονοκίνητων οχημάτων κατασκευάζονται στο εξειδικευμένο κέντρο υδρογόνου του BMW Group στο Μόναχο. Το συγκεκριμένο σύστημα παραγωγής ισχύος είναι ένα από τα βασικά στοιχεία της BMW iX5 Hydrogen και προσφέρει συνεχή ισχύ 125 kW/170 hp.
Σε σχέση με τη λειτουργία των κυψελών υδρογόνου πρέπει να έχουμε υπόψη μας ότι αυτή βασίζεται σε μία χημική αντίδραση αντίστροφη της ηλεκτρόλυσης με το υδρογόνο που περιέχουν οι ειδικές «μπουκάλες» να ενώνεται με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο και να παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα και νερό με τη μορφή υδρατμών.
Η διατήρηση μιας σταθερής παροχής και των δύο στοιχείων στη μεμβράνη της κυψέλης καυσίμου είναι καίριας σημασίας για την απόδοση του συστήματος.
Πλέον των τεχνολογικών ισοδύναμων χαρακτηριστικών που απαντώνται στους κινητήρες εσωτερικής καύσης, όπως οι μεγάλοι αεραγωγοί, τα φίλτρα αέρα, οι μονάδες ελέγχου και οι αισθητήρες, το BMW Group ανέπτυξε επίσης ειδικά εξαρτήματα υδρογόνου για το νέο σύστημα κυψελών καυσίμου. Αυτά περιλαμβάνουν για παράδειγμα τον συμπιεστή υψηλής ταχύτητας με στρόβιλο και την αντλία ψυκτικού υγρού υψηλής τάσης.
Το BMW Group προμηθεύεται τις μεμονωμένες κυψέλες καυσίμου που απαιτούνται για την παραγωγή της BMW iX5 Hydrogen από την Toyota Motor Corporation. Οι δύο εταιρείες έχουν μία καλή συνεργασία πάνω στα συστήματα κίνησης κυψελών καυσίμου από το 2013.
Τα συστήματα κυψελών καυσίμου κατασκευάζονται σε δύο βασικά στάδια. Οι μεμονωμένες κυψέλες καυσίμου συναρμολογούνται πρώτα σε μία συστοιχία κυψελών. Το επόμενο βήμα περιλαμβάνει την τοποθέτηση όλων των υπολοίπων εξαρτημάτων για την παραγωγή ενός ολοκληρωμένου συστήματος κυψέλης καυσίμου.
Η στοίβαξη των κυψελών καυσίμου είναι μία πλήρως αυτοματοποιημένη διαδικασία. Αφού το κάθε εξάρτημα ελεγχθεί για τυχόν ζημιές, η στοίβα συμπιέζεται από μία μηχανή που ασκεί πίεση πέντε τόνων και τοποθετείται σε ένα περίβλημα. Το περίβλημα κατασκευάζεται στο χυτήριο ελαφρών μετάλλων στο εργοστάσιο του BMW Group Plant στο Landshut.
Παραγωγή στο πιλοτικό εργοστάσιο του Μονάχου
Η BMW iX5 Hydrogen κατασκευάζεται στο πιλοτικό εργοστάσιο του BMW Group, στο Κέντρο Έρευνας και Καινοτομίας (FIZ) στο Μόναχο. Πρόκειται για το σημείο στο οποίο κατασκευάζεται για πρώτη φορά κάθε νέο μοντέλο οποιασδήποτε μάρκας του ομίλου – και είναι εδώ που συναντώνται τα τμήματα εξέλιξης και παραγωγής της εταιρείας, με περίπου 900 άτομα να εργάζονται σε μια σειρά τομείς όπως το τμήμα αμαξωμάτων, η συναρμολόγηση, η μηχανολογία μοντέλων, η κατασκευή πρωτότυπων οχημάτων και η προσθετική κατασκευή (3D εκτύπωση).
Οι εργαζόμενοι είναι επιφορτισμένοι να διασφαλίσουν ότι τόσο το προϊόν όσο και η διαδικασία παραγωγής είναι έτοιμα για τη παραγωγή ευρείας κλίμακας. Στην περίπτωση της BMW iX5 Hydrogen, οι ειδικοί στην τεχνολογία υδρογόνου, στην εξέλιξη οχημάτων και στην αρχική συναρμολόγηση νέων μοντέλων συνεργάστηκαν στενά για την ενσωμάτωση τεχνολογιών αιχμής ως προς το σύστημα κίνησης και την αποθήκευση ενέργειας.
Το υδρογόνο επιτρέπει γρήγορο ανεφοδιασμό
Το υδρογόνο που απαιτείται για την τροφοδοσία της κυψέλης καυσίμου αποθηκεύεται σε δύο δεξαμενές σε πίεση 700 bar κατασκευασμένες από πλαστικό ενισχυμένο με ανθρακονήματα (CFRP). Και οι δύο μαζί χωράνε σχεδόν έξι κιλά υδρογόνου, τα οποία είναι αρκετά για να προσφέρουν στην BMW iX5 Hydrogen αυτονομία 504 χιλιομέτρων στον κύκλο WLTP. Η πλήρωση των δεξαμενών υδρογόνου διαρκεί μόλις τρία με τέσσερα λεπτά - έτσι η BMW iX5 Hydrogen μπορεί παράλληλα να προσφέρει την οδηγική απόλαυση για την οποία φημίζεται η BMW σε μεγάλες αποστάσεις, με λίγες μόνο, σύντομες στάσεις ανεφοδιασμού κατά τη διάρκεια της διαδρομής.
Το σύστημα κίνησης αξιοποιεί την τεχνολογία BMW eDrive πέμπτης γενιάς (ο ηλεκτροκινητήρας, το κιβώτιο ταχυτήτων και τα ηλεκτρονικά ισχύος είναι συγκεντρωμένα σε ένα συμπαγές περίβλημα) στον πίσω άξονα και μια μπαταρία τεχνολογίας ιόντων λιθίου που αναπτύχθηκε ειδικά για αυτό το όχημα, το σύστημα μετάδοσης κίνησης περνά στο δρόμο μέγιστη ισχύ 295kW / 401 hp. Στις φάσεις ρολαρίσματος και πέδησης, ο κινητήρας λειτουργεί επίσης ως γεννήτρια, τροφοδοτώντας με ενέργεια μια μπαταρία ισχύος.
Τεχνικά χαρακτηριστικά & επιδόσεις της BMW iX 5 Hydrogen:
- Μέγιστη συνολική ισχύς συστήματος κίνησης: 295 kW/401 hp
- Ηλεκτρική συνεχής ισχύς συστήματος κυψελών καυσίμου: 125 kW/170 hp
- Μέγιστη ισχύς μπαταρίας (τεχνολογία ιόντων λιθίου): 170 kW/231 hp
- Μέγιστη ισχύς εξαιρετικά ενσωματωμένης ηλεκτρικής μονάδας κίνησης: 295 kW/401 hp
- Χωρητικότητα δεξαμενών υδρογόνου: 6 kg υδρογόνο (σε αέρια μορφή)
- Επιτάχυνση 0-100 km/h: < 6 δευτερόλεπτα
- Τελική ταχύτητα: Πάνω από 180 km/h
- Κατανάλωση υδρογόνου στον κύκλο WLTP: 1,19 kg/100 km
- Αυτονομία στον κύκλο WLTP: 504 km
Η τεχνολογία FCEV και η απαλλαγή από τον άνθρακα
Το BMW Group είναι ο πρώτος Γερμανός κατασκευαστής αυτοκινήτων που προσχώρησε στην καμπάνια "Business Ambition for 1,5°C" της οποίας ηγήθηκε η πρωτοβουλία Science Based Targets και δεσμεύεται να επιτύχει τον στόχο της πλήρους κλιματικής ουδετερότητας σε όλη την αλυσίδα αξίας.
Το επόμενο βήμα της εν λόγω διαδικασίας περιλαμβάνει το σχέδιο του BMW Group να μειώσει τις εκπομπές CO2 ανά όχημα σε ολόκληρο τον κύκλο ζωής του – δηλαδή στην εφοδιαστική αλυσίδα και στις φάσεις παραγωγή και χρήσης - κατά τουλάχιστον 40% έως το 2030, συγκριτικά με το 2019.
Το BMW Group πούλησε περισσότερα από 215.000 αμιγώς ηλεκτρικά οχήματα παγκοσμίως το 2022, κάτι το οποίο αντιπροσωπεύει μία αύξηση σχεδόν 108% σε σχέση με το προηγούμενο έτος. Τα αμιγώς ηλεκτρικά οχήματα αντιπροσώπευαν λίγο κάτω από το 9% του συνολικού όγκου πωλήσεων πέρυσι, και το μερίδιο αυτό πρόκειται να αυξηθεί στο 15% το 2023.
Στόχος του BMW Group είναι, το αργότερο μέχρι το 2030, τα αμιγώς ηλεκτρικά οχήματα να διεκδικούν ποσοστό άνω του 50% επί των συνολικών του πωλήσεων.
Το BMW Group θεωρεί ρητά την τεχνολογία FCEV ως μια δυνητική προσθήκη στην τεχνολογία κίνησης που χρησιμοποιούν τα ηλεκτροκίνητα οχήματα με μπαταρία.
Το υδρογόνο εντάσσεται στις παγκόσμιες δραστηριότητες για κινητικότητα χωρίς CO2
Σύμφωνα με μία έκθεση του Διεθνούς Οργανισμού Ενέργειας (ΔΟΕ), το υδρογόνο προσφέρει σημαντικές δυνατότητες ως μελλοντική πηγή ενέργειας σε σχέση με τις παγκόσμιες δραστηριότητες ενεργειακής μετάβασης. Χάρη στις δυνατότητες αποθήκευσης και μεταφοράς του, το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Ως εκ τούτου, οι περισσότερες βιομηχανοποιημένες χώρες υιοθετούν στρατηγικές σε σχέση με το υδρογόνο και τις υποστηρίζουν με οδικούς χάρτες και συγκεκριμένα έργα. Στον τομέα των μεταφορών, το υδρογόνο μπορεί να αποτελέσει μια ακόμη τεχνολογική επιλογή, παράλληλα με την ηλεκτρική κινητικότητα με μπαταρία, για τη διαμόρφωση μιας βιώσιμης ατομικής κινητικότητας μακροπρόθεσμα.
Ωστόσο, αυτό θα εξαρτηθεί από την παραγωγή με ανταγωνιστικό τρόπο επαρκών ποσοτήτων υδρογόνου από πράσινη ενέργεια, καθώς και από την επέκταση της αντίστοιχης υποδομής πλήρωσης, η οποία ήδη επιδιώκεται εντατικά σε πολλές χώρες.
