A BMW voltou a colocar o hidrogênio no radar como alternativa para a mobilidade automotiva. Rodamos perto do Círculo Polar Ártico com um protótipo do iX5 Hydrogen e saímos da experiência bem impressionados com a dinâmica deste SUV - que deve ganhar uma primeira pequena série ainda até o fim do ano.
O teste aconteceu no centro de provas de inverno do Grupo BMW, uma área de 28 hectares com pistas onde, na prática, se separa o joio do trigo quando o assunto é comportamento dinâmico e dirigibilidade.
E o desafio aumenta porque, em alguns trechos, guiamos sobre um lago congelado (um entre quase 9000 existentes na região), nas proximidades de Arjeplog, no norte da Suécia, a 55 km a sudoeste do Círculo Polar Ártico.
O SUV de Munique não se intimida: mesmo nos pisos mais traiçoeiros, avança com uma leve derrapagem da traseira que não chega a criar grandes sustos, especialmente com a ajuda de pneus de inverno adequados, que garantem tração e aderência suficientes.
Além disso, poder selecionar o modo B ajuda bastante a retomar a linha correta e a conter sintomas mais exagerados de “traseira solta” neste SUV elétrico de tração traseira.
Antes de seguir “dissecando” o comportamento do BMW iX5 Hydrogen, vale uma apresentação rápida.
Quem vê caras…
Tirando o conjunto de equipamentos adicionais no interior, tudo parece bastante “normal” - embora este X5 tenha pouco de comum, já que é um protótipo chamado iX5 Hydrogen. Ou seja: um veículo elétrico a pilha de combustível (FCEV) a hidrogênio, mostrado publicamente pela primeira vez no Salão do Automóvel de Frankfurt, em 2019.
Ao volante, é difícil notar diferenças de condução em relação ao iX, o outro SUV elétrico grande da BMW, movido a bateria (BEV). Este iX5 domina o gelo do lago com a mesma tranquilidade com que segue por estradas cobertas de neve.
A vantagem é fazer tudo isso sem o inconveniente de ver a autonomia despencar por causa do frio intenso ou do uso constante do ar-condicionado.
O iX e o iX5 Hydrogen têm o mesmo peso: 2,5 toneladas - o mesmo valor do X5 híbrido plug-in (PHEV) que serviu como base técnica para este protótipo. Essa massa elevada também ajuda a explicar por que o BMW iX5 Hydrogen pode parecer um pouco comedido em potência no modo Comfort (em que a direção também fica um tanto imprecisa).
O resultado que parece óbvio, na verdade, é tudo menos trivial: para chegar a um comportamento realmente competente, muitos componentes precisam trabalhar em perfeita sintonia.
Nesse sentido, os engenheiros bávaros estão desbravando terreno em vários pontos com o BMW iX5 Hydrogen - sobretudo por mirarem um veículo a pilha de combustível com potência máxima de 275 kW (374 cv), a maior já aplicada em um automóvel de passageiros. Já a potência contínua é bem menor: 125 kW, ou 170 cv.
Para permitir esse nível de desempenho, um turbocompressor elétrico assume a tarefa de pressurizar o oxigênio, viabilizando a reação do hidrogênio com o oxigênio para gerar eletricidade. E, aqui, 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 pilha de combustível fica no cofre do motor, tem dimensões parecidas com as de um motor a combustão de três cilindros e pesa cerca de 180 kg.
Já os dois tanques de fibra de carbono - onde o hidrogênio é armazenado a 700 bar - ficam sob o banco traseiro e no túnel central (o túnel de transmissão no X5 a combustão), formando um arranjo em “T”. A capacidade total é de 6 kg, o que rende entre 500 km e 600 km de autonomia. E o abastecimento completo em um posto de H2 leva apenas três a quatro minutos.
O mais potente com pilha de combustível a hidrogênio
Na BMW, dinâmica sempre é prioridade. Por isso, há uma bateria de alta tensão de 150 kW e 2,3 kWh sob o assoalho do porta-malas: ela atua como reserva de energia para elevar, por um período limitado, a potência do sistema a 275 kW (374 cv) quando surgem necessidades - ou desejos - de desempenho mais alto. Basta acionar o modo Sport e aproveitar… enquanto durar.
A tração vem de um motor elétrico BMW de quinta geração, responsável por movimentar o eixo traseiro. Usando apenas a bateria, o iX5 com pilha de combustível a hidrogênio roda de 10 km a 15 km. Um destaque desse acumulador é a capacidade de entregar energia muito rápido - e de recarregar as células com a mesma agilidade.
O SUV vai de 0 a 100 km/h em menos de sete segundos e pode seguir até 190 km/h. Para que essa resposta esteja sempre pronta, o sistema de pilha de combustível recarrega a bateria de alta tensão para mantê-la constantemente entre 60% e 80% de carga.
Fora isso, o BMW iX5 Hydrogen não impõe outras concessões: o porta-malas tem o mesmo tamanho do X5 xDrive45e, o híbrido plug-in, e o chassi com suspensão pneumática entrega mais do que conforto suficiente.
Um dos pontos que deixam Juergen Gueldner, vice-presidente de BMW Hydrogen Fuel Cell Technology and Vehicle Projects, especialmente orgulhoso “é o fato de a pilha de combustível responder aos comandos do pedal do acelerador sem qualquer atraso”.
Esta é a segunda investida da BMW no desenvolvimento de um FCEV, depois do Série 5 Gran Turismo, em 2015, que marcou o início da colaboração com a Toyota nesse campo.
Em relação àquele projeto, a parceria germano-japonesa agora aumentou de forma significativa a densidade de energia neste iX5 Hydrogen, que combina células da Toyota com um módulo de pilha de combustível e software fornecidos pelos bávaros.
Outra contribuição importante para evoluir esse trem de força experimental veio da geração mais recente - a quinta - do sistema BMW eDrive, que serve de base.
Só que, em vez de buscar eletricidade na bateria de alta tensão como acontece no iX, aqui a energia é produzida pelas células que convertem hidrogênio comprimido em eletricidade (e há um conversor para ajustar a tensão antes de ela ser utilizada pelo motor elétrico).
Questão de química
A base química une átomos de hidrogênio e oxigênio, mas não basta simplesmente colocar esses gases em um recipiente: a água não se forma “sozinha”. Para isso acontecer, as moléculas de hidrogênio e oxigênio precisam ser excitadas - aceleradas - para colidirem com mais energia e, então, poderem se transformar em água.
Uma comparação entre veículos elétricos a pilha de combustível a hidrogênio (FCEV), elétricos a bateria (BEV) e modelos com motor a combustão ajuda a entender por que essa tecnologia 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 quilo seja cerca de três vezes maior que a da gasolina, por ser o elemento mais leve que existe ele precisa ser fortemente comprimido para ganhar densidade - e, mesmo assim, ainda fica longe de igualar a densidade energética da gasolina.
Isso faz com que o hidrogênio não seja uma resposta adequada para motores de combustão interna, que têm eficiência inferior à dos motores elétricos. Já na comparação com um elétrico a bateria, há vantagens claras: 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 gerando alta tensão - diferente do que ocorre com baterias. Daí a importância enorme da gestão da bateria e de impedir que a carga caia abaixo de um limite predeterminado, algo absolutamente vital tanto para a vida útil quanto para o funcionamento geral.
Pequena série em produção este ano
Quem acha que o BMW iX5 Hydrogen é apenas uma brincadeira tecnológica para engenheiros está enganado.
Até o fim do ano, a marca planeja produzir uma pequena série do SUV a pilha de combustível a hidrogênio. E, até o final da década, a expectativa é que essas versões a pilha de combustível custem o mesmo que elétricos a bateria equivalentes, prometendo ser 100 kg mais leves e entregar autonomia parecida.
Alguns meses depois, deve chegar também um iX5 Hydrogen com tração integral, graças à adição de um segundo motor elétrico no eixo dianteiro, instalado sob o módulo de pilha de combustível.
Dentro da estratégia da BMW, elétricos a bateria e a pilha de combustível devem dividir as mesmas plataformas, já que essas sinergias ajudam a manter os custos sob controle. A pilha de combustível em um carro não difere da usada em um caminhão; o teor de platina vem sendo reduzido aos poucos; e o material pode vir reciclado de conversores catalíticos de 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 “Roteiro para emissões zero”, o balanço de CO2 de veículos elétricos a bateria e de veículos elétricos a pilha de combustível não difere tanto quando se considera todo o ciclo de vida.
Além disso, nos elétricos a bateria, a eletricidade precisa ser gerada sempre nas proximidades da rede; já o hidrogênio pode ser transportado a 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 criaram um grupo de trabalho com a Alemanha.
Venha de energia solar ou eólica, a grande vantagem do hidrogênio é que ele pode ser usado não apenas como “combustível”, mas também como energia armazenada.
Por um lado, graças à grande rede de gasodutos já existente, deve ser possível reservar alguns trechos para o hidrogênio. Por outro, empresas como a Linde Engineering estudam uma forma de fazer os dois gases circularem pelos mesmos dutos e separá-los ao chegar ao destino, com o auxílio de membranas. A companhia já inaugurou uma primeira fábrica-piloto em Dormagen (Alemanha).
A BMW apoia o AFIR (Regulamento de Infraestrutura de Combustíveis Alternativos), cuja meta é assegurar que a rede de postos de hidrogênio seja tão abrangente que a distância entre abastecimentos, ao longo dos principais corredores de tráfego, não passe de 150 km.
E, para a marca de Munique, isso ainda não basta: se depender da BMW, essa distância deve cair para menos de 100 km até 2027.
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