A BMW voltou a colocar o hidrogênio no radar como alternativa para mover automóveis. Rodamos perto do Círculo Polar Ártico com um protótipo do iX5 Hydrogen e saímos bem impressionados com a dinâmica deste SUV - e a marca já planeja uma primeira pequena série até o fim do ano.
O contato aconteceu no centro de testes de inverno do Grupo BMW, uma área de 28 hectares com pistas onde, na prática, dá para separar o que é bom do que é apenas promissor quando o assunto é comportamento dinâmico e dirigibilidade.
O cenário fica ainda mais exigente porque, em alguns trechos, guiamos sobre um lago congelado (um dos quase 9000 existentes nesta região) nas proximidades 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 traiçoeiros com uma leve deriva da traseira, sem transformar isso em dor de cabeça para o motorista. A conta fecha graças aos pneus de inverno corretos, que asseguram tração e aderência em níveis suficientes.
Além disso, poder selecionar o modo B ajuda bastante a retomar a linha ideal e a reduzir sinais mais fortes de "traseira solta" neste SUV elétrico de tração traseira.
Antes de seguir "dissecando" o comportamento do BMW iX5 Hydrogen, vale uma apresentação.
Quem vê caras…
Tirando os equipamentos extras instalados na cabine, o conjunto parece bem "normal" - embora este X5 tenha pouco de comum, já que é um protótipo chamado iX5 Hydrogen. Em outras palavras, trata-se de um veículo elétrico a célula de combustível (FCEV) a hidrogênio, mostrado ao público pela primeira vez no Salão do Automóvel de Frankfurt, em 2019.
Ao volante, as diferenças para o iX (o outro SUV elétrico grande da BMW, só que a bateria/BEV) são difíceis de notar, enquanto o iX5 cruza o gelo do lago com a mesma naturalidade com que avança por estradas cobertas de neve.
A vantagem é fazer isso sem o inconveniente de ver a autonomia despencar por causa de temperaturas negativas ou do uso constante do ar-condicionado.
Em massa, iX, iX5 Hydrogen e o X5 híbrido plug-in (PHEV) que serviu de base técnica para este protótipo ficam no mesmo patamar: 2,5 toneladas. 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 passa uma sensação ligeiramente imprecisa).
O que, por fora, pode parecer simples, na verdade é tudo menos trivial: para chegar a um comportamento competente, muitos componentes precisam trabalhar em perfeita sintonia.
Com o BMW iX5 Hydrogen, os engenheiros bávaros estão abrindo caminhos em diferentes frentes - sobretudo por mirarem um carro a célula de combustível com potência de pico de 275 kW (374 cv), o maior valor já aplicado em um veículo leve de passeio. Já a potência contínua é bem mais baixa: 125 kW ou 170 cv.
Para que esse desempenho seja possível, um turbocompressor elétrico assume a tarefa de fornecer oxigênio pressurizado, permitindo que o hidrogênio reaja com o oxigênio e gere eletricidade. E, nesse ponto, um desafio central é garantir que "a pilha de combustível funcione imediatamente", como explica o técnico Robert Halas.
3 a 4 minutos para 500-600 km
O coração do conjunto de célula de combustível fica no cofre do motor. O módulo 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 um arranjo em "T". A capacidade é de 6 kg, o que rende uma autonomia de 500 km a 600 km, 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 está no topo da lista. Por isso, há uma bateria de alta tensão de 150 kW e 2,3 kWh sob o piso do porta-malas, funcionando como reserva de energia para elevar o sistema aos 275 kW (374 cv) por um período limitado - quando surgem necessidades (ou vontade) de desempenho extra. Basta apertar o botão do modo Sport e aproveitar… enquanto durar.
A força vem de um motor elétrico BMW de quinta geração, responsável por mover o eixo traseiro. Rodando apenas com a bateria, o iX5 a célula de combustível a hidrogênio percorre de 10 km a 15 km. O diferencial desse pacote é entregar energia muito rapidamente, além de permitir que as células recarreguem na mesma velocidade.
Ele chega a 100 km/h em menos de sete segundos e, depois, pode alcançar 190 km/h de velocidade máxima. Para que esse "fôlego" esteja sempre à disposição, a célula de combustível mantém a bateria de alta tensão carregada, preservando o nível entre 60% e 80%.
Fora isso, não há outras concessões: o porta-malas é tão generoso quanto o do X5 xDrive45e (o híbrido plug-in), e o chassi com suspensão a ar entrega conforto mais do que suficiente.
Para Juergen Gueldner, vice-presidente de BMW Hydrogen Fuel Cell Technology and Vehicle Projects, um motivo de orgulho "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, após o Série 5 Gran Turismo, em 2015 - projeto que marcou a primeira colaboração com a Toyota nessa área.
Em comparação com aquele programa, a parceria germano-japonesa elevou de forma significativa a densidade de energia neste iX5 Hydrogen, que combina células da Toyota com módulo de célula de combustível e software desenvolvidos pelos bávaros.
Outra contribuição importante para a evolução desse trem de força experimental veio da geração mais recente (a quinta) do sistema BMW eDrive, que serve de base.
A diferença é que, em vez de buscar eletricidade no conjunto de bateria de alta tensão como acontece no iX, aqui a energia nasce nas células que convertem hidrogênio comprimido em eletricidade (e depois passa por um conversor que ajusta a tensão para uso no motor elétrico).
Questão de química
Quimicamente, o processo junta átomos de hidrogênio e oxigênio - mas, se você simplesmente colocar os gases desses dois elementos em um recipiente, eles não vão virar água sozinhos. Isso só acontece quando as moléculas de hidrogênio e de oxigênio são excitadas, aceleradas e colocadas para colidir com mais energia, permitindo então a formação de água.
Colocar lado a lado veículos elétricos a célula de combustível a hidrogênio (FCEV), elétricos a bateria (BEV) e carros com motor a combustão ajuda a entender por que o hidrogênio ainda não foi adotado como solução principal para o tão desejado futuro neutro em carbono - o santo graal do terceiro milênio.
Embora a densidade de energia do hidrogênio por quilograma seja cerca de três vezes maior que a da gasolina, por ser o elemento mais leve que existe ele precisa ser comprimido de forma intensa para ganhar densidade (e, ainda assim, continuará longe de igualar a densidade energética da gasolina).
Na prática, isso torna o hidrogênio uma alternativa pouco adequada para motores a combustão interna, cuja eficiência é inferior à dos motores elétricos. Já em comparação com um elétrico a bateria, aparecem vantagens claras: um sistema de célula de combustível consegue fornecer quantidades apropriadas de eletricidade.
E mesmo quando está quase no fim, um módulo de célula de combustível continua a gerar alta tensão - algo 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 pré-estabelecido, o que é vital tanto para a vida útil quanto para o funcionamento geral.
Pequena série em produção este ano
Quem imagina que o BMW iX5 Hydrogen é apenas uma brincadeira sofisticada de engenheiros apaixonados por tecnologia está enganado.
Até o fim do ano, haverá produção de uma pequena série do SUV a célula de combustível a hidrogênio e, até o final da década, a expectativa é que essas versões a célula de combustível custem o mesmo que elétricos a bateria equivalentes - com a promessa de serem 100 kg mais leves e oferecerem autonomia semelhante.
Alguns meses depois, também deve existir um iX5 Hydrogen com tração integral, graças à adição de um segundo motor elétrico no eixo dianteiro, instalado sob o módulo de célula de combustível.
Segundo a estratégia da BMW, elétricos a bateria e a célula de combustível devem compartilhar as mesmas plataformas, porque essas sinergias ajudam a manter os custos baixos. A célula de combustível em um carro não é diferente da que se usa em um caminhão, o teor de platina vem sendo reduzido gradualmente e o material é 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. Conforme o estudo do Hydrogen Council "Roteiro para zero emissões", o balanço de CO2 de veículos elétricos a bateria e de veículos elétricos a célula de combustível não difere tanto quando se considera todo o ciclo de vida.
Além disso, nos elétricos a bateria, a eletricidade precisa ser gerada perto da rede, enquanto o hidrogênio pode ser levado 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 de origem solar ou eólica, a grande vantagem do hidrogênio é que ele pode servir não apenas como "combustível", mas também como energia estocada.
De um lado, por causa da ampla rede de gasodutos já existente, deve ser possível reservar alguns trechos para o hidrogênio. De outro, empresas como a Linde Engineering estudam um método para transportar os dois gases pelos mesmos tubos e depois separá-los no destino com ajuda de membranas. Uma primeira planta-piloto já foi inaugurada em Dormagen (Alemanha).
A BMW apoia o AFIR (Regulamento de Infraestrutura de Combustíveis Alternativos), cujo objetivo é assegurar que a rede de abastecimento de hidrogênio seja tão abrangente a ponto de a distância entre postos ao longo das principais rotas não ultrapassar 150 km.
E, para a marca de Munique, isso ainda é pouco: se depender da BMW, esses intervalos devem cair para menos de 100 km até 2027.
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