Το δρόμο για εναλλακτικές μορφές κίνησης προετοιμάζει το BMW Group και ξεκινάει με το υδρογόνο

Επιμέλεια: Περικλής Χαλάτσης

Μετά από τέσσερα χρόνια εργασιών εξέλιξης, το πρόγραμμα ανάπτυξης της BMW iX5 Hydrogen εισέρχεται στην επόμενη κρίσιμη φάση του. Ήδη το BMW Group παρουσίασε στους εκπροσώπους των διεθνών μέσων ενημέρωσης τα πρώτα οχήματα ενός πιλοτικού στόλου που θα τεθεί σε λειτουργία φέτος. Το πείραμα ξεκίνησε με την BMW iX5 Hydrogen και από ότι φαίνεται …άρεσε. Βέβαια οι επικεφαλής της γερμανικής αυτοκινητοβιομηχανίας -παρά το γεγονός ότι ήταν απόλυτα ικανοποιημένοι με το «πείραμα» ήταν αρκετά μετρημένοι.

Η αρχή έγινε. Ας προετοιμαζόμαστε τώρα για κίνηση με υδρογόνο. Κοντός ψαλμός αλληλούια. Το πιλοτικό πρόγραμμα ξεκίνησε με αυτοκίνητα που οδηγήθηκαν σε πραγματικές συνθήκες. Επίσημα το ονόμασαν «εναλλακτικά συστήματα κίνησης» . Ο στόλος των σχεδόν 100 οχημάτων θα χρησιμοποιηθεί στη συνέχεια διεθνώς για σκοπούς επίδειξης και δοκιμής για διάφορα target groups. 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 κατασκευάζεται στο πιλοτικό εργοστάσιο του BMW Group στο Κέντρο Έρευνας και Καινοτομίας (FIZ) στο Μόναχο. Πρόκειται για το σημείο στο οποίο συναντώνται οι τομείς εξέλιξης και παραγωγής, όπου κατασκευάζεται για πρώτη φορά κάθε νέο μοντέλο των μαρκών της εταιρείας. Περίπου 900 άτομα εργάζονται εκεί σε τομείς όπως το τμήμα αμαξωμάτων, η συναρμολόγηση, η μηχανολογία μοντέλων, η κατασκευή πρωτότυπων οχημάτων και η προσθετική κατασκευή (3D εκτύπωση).
Ο Oliver Zipse, Πρόεδρος του Διοικητικού Συμβουλίου της BMW AG δήλωσε για τις εναλλακτικές μορφές κίνησης:

«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 iX5 Hydrogen αναπτύχθηκε με βάση την τρέχουσα BMW X5 που παρουσιάστηκε για πρώτη φορά ως concept car στην έκθεση IAA το 2019. Στη συνέχεια, τα αρχικά πρωτότυπα διατέθηκαν στην έκθεση IAA Mobility 2021, ώστε οι επισκέπτες να τα γνωρίσουν στην πράξη, ως οχήματα μεταφοράς.
Το σύστημα κυψελών καυσίμου υδρογόνου αποτελεί μια ακόμη απόδειξη της τεχνογνωσίας του BMW Group στον τομέα των τεχνολογιών ηλεκτρικής κίνησης. Το γερμανικό Group προωθεί συστηματικά την ανάπτυξη της τεχνολογίας κυψελών καυσίμου υδρογόνου ως μία μελλοντική πρόσθετη επιλογή για ατομική κινητικότητα χωρίς εκπομπές ρύπων.

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.Αυτή η τεχνολογία είναι ένα από τα βασικά στοιχεία της BMW iX5 Hydrogen και παράγει υψηλή συνεχή ισχύ 125 kW/170 hp.

 

 

Μία χημική αντίδραση λαμβάνει χώρα στην κυψέλη καυσίμου ανάμεσα στο υδρογόνο από τις δεξαμενές και το οξυγόνο του αέρα. 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 με την οποία συνεργάζεται από το 2013 πάνω στα συστήματα κίνησης κυψελών καυσίμου.
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 με τη χρήση μιας τεχνικής χύτευσης με άμμο. 

Για το σκοπό αυτό, τηγμένο αλουμίνιο χύνεται σε ένα καλούπι κατασκευασμένο από συμπιεσμένη άμμο αναμεμειγμένη με ρητίνη, σε μια διαδικασία ειδικά σχεδιασμένη για αυτό το όχημα περιορισμένης παραγωγής.
Η πλάκα συμπίεσης, που παρέχει υδρογόνο και οξυγόνο στη συστοιχία κυψελών καυσίμου, κατασκευάζεται από πλαστικά εξαρτήματα και χυτά από ελαφρύ κράμα, επίσης από το εργοστάσιο του Landshut. Η πλάκα συμπίεσης σχηματίζει μία αεροστεγή και υδατοστεγή σφράγιση γύρω από το περίβλημα.

Η τελική συναρμολόγηση των συστοιχιών κυψελών καυσίμου περιλαμβάνει μία δοκιμή τάσης μαζί με εκτεταμένες δοκιμές της χημικής αντίδρασης μέσα στις κυψέλες. Τέλος, όλα τα διαφορετικά εξαρτήματα τοποθετούνται μαζί στο χώρο συναρμολόγησης για να ολοκληρωθεί η παραγωγή του συστήματος.
Κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου συναρμολόγησης του συστήματος, τοποθετούνται και άλλα εξαρτήματα όπως ο συμπιεστής, η άνοδος και η κάθοδος, η αντλία ψυκτικού υγρού υψηλής τάσης και η πλεξούδα καλωδίωσης.

Σε συνδυασμό με μια εξαιρετικά ενσωματωμένη μονάδα μετάδοσης κίνησης που χρησιμοποιεί 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.