A BMW voltou a olhar para o hidrogênio como alternativa para mover automóveis. Pegamos a estrada, bem perto do Círculo Polar Ártico, a bordo de um protótipo do iX5 Hydrogen - e saímos bastante impressionados com a dinâmica desse SUV, que deve ganhar uma primeira pequena série até o fim do ano.
O cenário do teste foi o centro de provas de inverno do Grupo BMW, com 28 hectares: um circuito onde, na prática, separa-se o que funciona de verdade do que só parece bom no papel quando o assunto é dinâmica e dirigibilidade.
Ainda mais porque, em alguns trechos, rodamos sobre um lago congelado (um de quase 9000 existentes nessa região), nas proximidades de Arjeplog, no norte da Suécia, a 55 km a sudoeste do Círculo Ártico.
O SUV de Munique não se faz de rogado: mesmo nos pisos mais traiçoeiros, atravessa com uma leve deriva de traseira que não vira um problema maior para o motorista, graças a pneus de inverno apropriados, que asseguram níveis suficientes de tração e aderência.
Além disso, poder alternar para o modo B ajuda muito - tanto para retomar a trajetória correta quanto para conter sinais mais intensos de «traseira solta» neste SUV elétrico de tração traseira.
Mas, antes de continuar a “dissecar” o comportamento do BMW iX5 Hydrogen, vale fazer uma apresentação rápida.
Quem vê caras…
Tirando os equipamentos extras no interior, à primeira vista tudo parece bem “normal”. Só que este X5 tem pouco de comum: trata-se de um protótipo batizado iX5 Hydrogen, ou seja, um veículo elétrico a célula a combustível (FCEV) movido a hidrogênio, exibido publicamente pela primeira vez no Salão do Automóvel de Frankfurt em 2019.
Ao volante, é difícil notar diferenças relevantes em relação ao iX - o outro SUV elétrico grande da BMW, mas a bateria (BEV) -, já que este iX5 encara o lago de gelo com a mesma naturalidade com que segue por estradas cobertas de neve.
E faz tudo isso sem a inconveniência de ver a autonomia despencar por causa do ar abaixo de zero ou do uso constante do ar-condicionado.
Tanto o iX quanto o iX5 Hydrogen pesam as mesmas 2,5 toneladas, assim como o X5 híbrido plug-in (PHEV), que serviu de base técnica para este protótipo. Esse peso alto também ajuda a entender por que o BMW iX5 Hydrogen parece um pouco acanhado em potência no modo Comfort (no qual a direção também fica um pouco imprecisa).
O que pode soar simples, na realidade, está longe de ser trivial. Muitos componentes precisam trabalhar em perfeita harmonia para que o comportamento dinâmico seja realmente competente.
Com o BMW iX5 Hydrogen, os engenheiros bávaros avançam em vários aspectos - sobretudo porque estabeleceram a meta de criar um veículo a célula a combustível capaz de entregar um pico de 275 kW (374 cv), o maior já aplicado em um automóvel de passeio. Já a potência contínua é bem menor: 125 kW ou 170 cv.
Para permitir esse nível de desempenho, um turbocompressor elétrico cuida de pressurizar o oxigênio, viabilizando a reação do hidrogênio com o oxigênio para gerar eletricidade. E, nesse ponto, 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 a combustível fica no cofre do motor; ele tem dimensões próximas às de um motor a combustão de três cilindros e pesa cerca de 180 kg.
Dois tanques de fibra de carbono, responsáveis por armazenar o hidrogênio a 700 bar, ficam posicionados sob o banco traseiro e no túnel central (o túnel de transmissão no X5 a combustão), em um arranjo em “T”. Juntos, comportam 6 kg, o que rende uma autonomia de 500 km a 600 km. E o abastecimento completo pode ser feito em um posto de H2 em apenas três a quatro minutos.
O mais potente com pilha de combustível a hidrogênio
Na BMW, dinâmica sempre aparece entre as prioridades máximas. Por isso existe uma bateria de alta tensão de 150 kW, com capacidade de 2,3 kWh, sob o assoalho do porta-malas: ela atua como reserva para elevar a potência do sistema a 275 kW (374 cv) por um período limitado, quando houver necessidade - ou vontade - de desempenho mais forte. Basta acionar o modo Sport e aproveitar… enquanto durar.
A força vem de um motor elétrico BMW de quinta geração, que movimenta o eixo traseiro. Rodando somente com a bateria elétrica, o iX5 com célula a combustível a hidrogênio alcança de 10 km a 15 km. O diferencial dessa bateria é a capacidade de fornecer energia muito rapidamente - e de recarregar as células com a mesma velocidade.
Ele vai de 0 a 100 km/h em menos de sete segundos e, depois, pode seguir acelerando até 190 km/h de velocidade máxima. Para que esse “fôlego” esteja sempre disponível, o sistema de célula a combustível mantém a bateria de alta tensão carregada, deixando o nível de carga entre 60% e 80%.
No restante, o BMW iX5 Hydrogen não traz limitações relevantes: o porta-malas tem o mesmo tamanho do X5 xDrive45e, o híbrido plug-in, e o chassi com suspensão pneumática garante conforto mais do que suficiente.
Um motivo de orgulho para 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 no desenvolvimento de um FCEV, depois do Série 5 Gran Turismo em 2015, que marcou a primeira colaboração com a Toyota nessa área.
Em comparação com aquele projeto, a parceria germano-japonesa conseguiu elevar de forma significativa a densidade de energia neste iX5 Hydrogen, que combina células da Toyota com um módulo de célula a combustível e software desenvolvidos pelos bávaros.
Outra contribuição importante para evoluir este conjunto de propulsão experimental veio da geração mais recente - a quinta - do sistema BMW eDrive, que serve de base.
A diferença é que, em vez de puxar eletricidade da bateria de alta tensão como ocorre no iX, aqui a energia vem das células que convertem hidrogênio comprimido em eletricidade (e há, então, um conversor para ajustar a tensão antes de alimentar o motor elétrico).
Questão de química
A reação química combina átomos de hidrogênio e oxigênio. Mas, se simplesmente colocarmos gases desses dois elementos em um recipiente, eles não formarão água por conta própria. Para isso acontecer, as moléculas de hidrogênio e de oxigênio precisam ser excitadas - aceleradas e levadas a colidir com mais energia - para, então, gerar água.
Comparar veículos elétricos a célula a combustível a hidrogênio (FCEV) com elétricos a bateria (BEV) ou com modelos de motor a combustão ajuda a entender por que o hidrogênio ainda não virou a solução central para o tão desejado futuro neutro em carbono - o santo graal do terceiro milênio.
Isso porque a densidade de energia do hidrogênio por quilo, apesar de ser cerca de três vezes maior do que a da gasolina, esbarra no fato de ser o elemento mais leve que existe. Por isso, precisa ser fortemente comprimido para ganhar densidade (e, mesmo assim, continuará longe de igualar a densidade de energia da gasolina).
O resultado é que o hidrogênio não faz sentido como resposta para motores a combustão interna, que são menos eficientes do que motores elétricos. Já na comparação com um elétrico a bateria, surgem vantagens claras: um sistema de célula a combustível pode fornecer quantidades adequadas de eletricidade.
E há mais um detalhe importante: mesmo quando está perto de vazio, um módulo de célula a combustível segue gerando alta tensão - diferente do que ocorre com baterias. Daí a enorme relevância do gerenciamento da bateria e de impedir que a carga caia abaixo de um limite predefinido: isso é absolutamente vital para a vida útil e para o funcionamento geral.
Pequena série em produção este ano
Quem acha que o BMW iX5 Hydrogen é só um exercício divertido para engenheiros apaixonados por tecnologia está enganado.
Até o fim do ano, está prevista a produção de uma pequena série do SUV a célula a combustível a hidrogênio. E, até o fim da década, a estimativa é que essas versões a célula a combustível custem o mesmo que os elétricos a bateria equivalentes, com a promessa de serem 100 kg mais leves e entregarem autonomia semelhante.
Alguns meses depois, também deve surgir um iX5 Hydrogen com tração nas quatro rodas, graças à adição de um segundo motor elétrico no eixo dianteiro, instalado sob o módulo da célula a combustível.
Segundo a estratégia da BMW, veículos elétricos a bateria e a célula a combustível devem compartilhar as mesmas plataformas, já que essas sinergias ajudam a manter os custos baixos. A célula a combustível de um carro não difere da usada em um caminhão; a quantidade de platina vem sendo reduzida aos poucos, e trata-se de um produto 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. De acordo com o estudo do Hydrogen Council “Roadmap to zero Emissions”, o balanço de CO2 de veículos elétricos a bateria e de veículos elétricos a célula a combustível não é tão diferente quando se considera todo o ciclo de vida.
Além disso, nos elétricos a bateria, a eletricidade precisa ser gerada sempre próxima à rede, enquanto o hidrogênio pode percorrer 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, para isso, criaram um grupo de trabalho em conjunto com a Alemanha.
Seja vindo de energia solar ou eólica, a grande vantagem do hidrogênio é poder ser utilizado não apenas como «combustível», mas também como energia armazenada.
Por um lado, por causa da ampla rede de gasodutos existente, deve ser possível liberar alguns trechos para hidrogênio. Por outro, empresas como a Linde Engineering estudam uma forma de conduzir os dois gases pelos mesmos dutos e separá-los ao chegar ao destino, com o auxílio de membranas. A empresa já inaugurou uma primeira fábrica-piloto em Dormagen (Alemanha).
A BMW apoia o AFIR (Regulamento de Infraestrutura de Combustíveis Alternativos), que busca assegurar que a rede de abastecimento de hidrogênio seja tão disseminada que a distância entre os postos ao longo das principais rotas de tráfego não passe de 150 km.
E, para a marca de Munique, isso ainda é pouco: se a BMW conseguir emplacar sua visão, esses intervalos devem cair para menos de 100 km até 2027.
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