Hidrogêno

Hidrogênio como fonte de energia para o automóvel: várias décadas de pesquisa no BMW Group

A pesquisa de hidrogênio para os automóveis BMW começou na década de 1970

(Divulgação)
(Divulgação)

O hidrogênio é o elemento mais abundante no universo, e seu uso como fonte de energia líquida ou gasosa em vários tipos de veículos vem sendo avaliado há muito tempo. A densidade de energia do hidrogênio é maior do que a oferecida atualmente pelas baterias mais avançadas para veículos elétricos, e um veículo movido a hidrogênio pode ser reabastecido em questão de minutos.

Obtido por eletrólise, seus recursos são essencialmente ilimitados, algo que não se pode dizer do petróleo bruto. Ele pode ser queimado como combustível em motores convencionais, o que é ideal para veículos pesados. Ou pode ser usado com uma célula de combustível para fornecer acionamento elétrico puro, a melhor solução para carros de passeio.

Mas o que pode parecer a resposta perfeita na teoria, na verdade representa um grande desafio técnico. Afinal de contas, o hidrogênio só se torna líquido sob pressão extremamente alta e quando resfriado a uma temperatura extremamente baixa (-253°C). Além disso, sua produção requer energia, que já é limitada em países como a Alemanha e, portanto, não é barata. O BMW Group acumulou décadas de experiência na pesquisa e no desenvolvimento da tecnologia do hidrogênio.

Em 1979, a BMW se uniu ao DFVLR (Instituto Alemão de Testes e Pesquisas para Aviação e Voo Espacial) – hoje conhecido como DLR – para converter um BMW 520/4 (E12, ano de fabricação 1975) em um veículo de teste. Por fora, ele não diferia muito de seus irmãos a gasolina, mas seu motor de quatro cilindros queimava hidrogênio em vez de gasolina sem chumbo. Não demorou muito para provar que o uso do hidrogênio como combustível em motores de combustão era tecnicamente viável.

Em 1980, um BMW Série 7 tornou-se o primeiro carro na Europa a ser movido a hidrogênio líquido criogênico. No entanto, o hidrogênio ainda era obtido usando petróleo bruto ou gás natural, em vez de tecnologia de hidrogênio solar. O hidrogênio líquido era transportado no carro a -253 graus Celsius, enquanto um tanque de 93 litros permitia uma autonomia de aproximadamente 300 quilômetros. O BMW Série 7 movido a hidrogênio foi equipado com um motor de combustão comprovado e confiável. O principal aspecto de seu desenvolvimento estava centrado na preparação da mistura, na qual a BMW trabalhou em estreita colaboração com a Sociedade Alemã de Aeronáutica e Astronáutica.

O hidrogênio contém menos energia do que a gasolina, mas o uso de sobre alimentação abriu a porta para números de potência apenas cerca de 30% inferiores aos apresentados pelos motores a gasolina. A principal vantagem competitiva do hidrogênio, sem dúvida, está na maneira ambientalmente correta de usar sua energia: o hidrogênio queima com o oxigênio do ar para formar água novamente.

Quebrando recordes com o hidrogênio

O BMW H2R estabeleceu um total de nove recordes para veículos movidos a hidrogênio com motores de combustão. Seu motor de 12 cilindros e seis litros de cilindrada produziu mais de 210 kW/285 hp, o suficiente para acelerar o protótipo de 0 a 100 km/h em aproximadamente seis segundos e atingir uma velocidade máxima de 302,4 km/h.

Estes são os recordes estabelecidos pelo protótipo BMW H2R:

– 1 quilômetro com largada em ordem de marcha: 11,993 segundos – 300,190 km/h

– 1 quilômetro a partir de uma largada em pé: 19,912 segundos – 290,962 km/h

– ⅛ milha a partir da largada em pé: 9,921 segundos – 72,997 km/h

– ¼ de milha da largada à parada: 14,933 segundos – 96,994 km/h

– ½ quilômetro da largada à parada: 17,269 segundos – 104,233 km/h

– 1 quilômetro da largada à parada: 36,725 segundos – 157,757 km/h

– 10 quilômetros da largada à parada: 221,052 segundos – 262,094 km/h

– 1 quilômetro da largada à parada: 26,557 segundos – 135,557 km/h

– 10 quilômetros da largada à parada: 146,406 segundos – 245,892 km/h

Hidrogênio para uso diário

O Salão do Automóvel de Los Angeles, de 1 a 10 de dezembro de 2006, foi o cenário para a estreia mundial do BMW Hydrogen 7. A BMW foi a primeira fabricante de automóveis a apresentar um veículo movido a hidrogênio que completou o processo de desenvolvimento necessário para a produção em série. Baseado no BMW 760Li, o BMW Hydrogen 7 com motor de combustão a hidrogênio foi o resultado de uma estratégia de desenvolvimento rigorosamente focada que transformou o conceito pioneiro de mobilidade sustentável em uma perspectiva utilizável.

O sedã da Série 7 era movido por um motor de 12 cilindros que desenvolvia 191 kW/260 cv e acelerava de 0 a 100 km/h em 9,5 segundos. A velocidade máxima era limitada eletronicamente a 230 km/h. A incerteza sobre a confiabilidade da rede de abastecimento de hidrogênio não era um problema, pois o motor bicombustível do BMW Hydrogen 7 podia simplesmente mudar os modos de operação e usar gasolina convencional sem chumbo.

Novas colaborações

Em 2013, o BMW Group e a Toyota lançaram uma colaboração para o desenvolvimento de um sistema de célula de combustível para alimentar carros. Uma pequena série do BMW Série 5 GT foi equipada com a célula de combustível Toyota Mirai em 2015 e, em seguida, apresentada na Hannover Messe 2017 sob o lema “NewEnergy-4-Mobility2050”.

A produção do sistema de célula de combustível começou em agosto de 2022 no centro de competência de hidrogênio em Garching. Pouco tempo depois, teve início a produção dos veículos que compõem a frota piloto do BMW iX5 Hydrogen, que em 2023 foram colocados em ação em todo o mundo para fins de teste e demonstração. A combinação de uma bateria potente com uma célula de combustível abre novas possibilidades e novas perspectivas.

O hidrogênio necessário para alimentar a célula de combustível é armazenado em dois tanques de 700 bar feitos de polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP). Juntos, eles contêm quase seis quilos de hidrogênio, o suficiente para dar ao BMW iX5 Hydrogen uma autonomia de até 504 km no ciclo WLTP. O abastecimento dos tanques de hidrogênio leva apenas de três a quatro minutos, de modo que o BMW iX5 Hydrogen também pode proporcionar o prazer de dirigir pelo qual a BMW é famosa – em longas distâncias, com apenas algumas paradas curtas ao longo do caminho.

Em poucas palavras

O hidrogênio oferece grandes possibilidades como uma nova fonte de energia universal, mas também apresenta grandes desafios técnicos que exigem mais pesquisa e desenvolvimento. O mais importante é garantir a disponibilidade de “hidrogênio verde”, ou seja, hidrogênio gerado usando energia de fontes renováveis. Um espírito pioneiro e o desenvolvimento de grandes redes de fornecimento são ingredientes fundamentais em uma área na qual a BMW está determinada a continuar a liderar no futuro.

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