Aproape că nu mai există constructor auto cu nume rezonant care să nu se laude măcar cu o mașină electrică. Iar fenomenul ia amploare și pe alte ramuri ale mobilității, precum cea a camioanelor, cea a navelor și, chiar, cea a aeronavelor.
Majoritatea pariază pe sisteme cu baterii, dar din ce în ce mai mulți merg și pe mâna pilelor de combustie cu hidrogen, a micro-centralelor electrice mobile care produc curentul necesar motorului electric al autovehiculului scoțând doar apă pe „eșapament“, pentru că cel puțin pentru mașinile mari și performante, care, adesea, sunt folosite pentru drumuri lungi, vacanțe și, în anumite cazuri, pentru hrănirea plăcerii de a conduce, sistemele alimentate de baterii sunt încă destul de departe de o alternativă viabilă la motoarele pe benzină sau motorină. Mai mult, se bazează și pe strategia privind hidrogenul din „Green Deal“-ul european, pactul verde ce prevede atingerea neutralității climatice în 2050.
Ideea pilei de combustie cu hidrogen nu este nici ea nouă. Principiul obținerii de electricitate în urma unei reacții chimice dintre hidrogen și oxigen a fost patentat de William Grove, în 1842.
Prima mașină de stradă cu pilă de combustibil cu hidrogen a fost Chevrolet Electrovan, în 1966.
Avea doar două locuri, portbagajul fiind ocupar de rezervoarele de hidrogen și oxigen, o autonomie de aproape 200 de kilometri și o viteză maximă de 112 km/h, aproape cât Spring, prima Dacie electrică și cea mai accesibilă mașină electrică la ora actuală.
Iar primul automobil cu pilă de combustie cu hidrogen comercializat pe scară largă a fost Hyundai Tucson FCEV, în 2013.
Citește și: Hidrogenul, noul combustibil care ar putea înlocui benzina şi motorina în câţiva ani
Toyota și BMW, care sunt printre pionierii erei moderne a sistemelor alimentate cu hidrogen, ambii constructori lucrând la tehnologie de ani buni (Toyota chiar din 1992. Iar, din 2014, Toyota și produce în serie modelul Toyota Mirai), merg acum, însă, și mai departe.
1.003 km
este recordul de autonomie
înregistrat de ultima generație
Toyota Mirai cu un singur
plin de hidrogen
Și asta, deși, Herbert Diess, șeful Grupului Volkswagen, a afirmat că „s-a dovedit că mașina cu hidrogen nu este o soluție pentru mobilitatea fără emisii. În transport, electrificarea predomină.
Dezbaterile false sunt o pierdere de timp (...) Hidrogenul este mult prea scump, ineficient, lent și dificil de implementat și transportat. La urma urmei: nu există mașini de serie cu hidrogen pe șosele“.
BMW începe producția BMW iX5 Hydrogen
Oliver Zipse, șeful BMW, a anunțat în mai 2021 că, în 2022, bavarezii vor produce experimental o versiune de BMW X5 cu pile de combustie cu hidrogen. Și, BMW s-a ținut de cuvânt. La începutul lunii decembrie 2022, BMW Group a anunțat startul producţiei modelului BMW iX5 Hydrogen. Fabricarea în serie mică a automobilului alimentat cu hidrogen are loc în uzina-pilot din Centrul de Cercetare şi Inovaţie din München (FIZ).
Primul Sports Activity Vehicle (SAV) BMW care dispune de tehnologie cu pile de combustie cu hidrogen (fuel cell) a finalizat deja un program intensiv de testare în condiţii solicitante în timpul fazei de dezvoltare, iar din primăvara anului 2023 va fi folosit pentru demonstrații de tehnologie pentru mobilitatea fără emisii în diverse pieţe de pe glob.
"Hidrogenul este o sursă de energie versatilă care are de jucat un rol-cheie pe măsură ce progresăm către neutralitatea climatică", a declarat Frank Weber, membru al Consiliului de Administraţie al BMW AG, responsabil pentru Dezvoltare.
"Suntem siguri că hidrogenul va câştiga o importanţă semnificativă pentru mobilitatea individuală şi, prin urmare, considerăm că o combinaţie de sisteme de propulsie electrică cu baterii şi pile de combustie este o abordare relevantă pe termen lung. Pilele de combustie nu necesită nici materii prime critice, cum ar fi cobalt, litiu sau nichel, aşa că, investind în acest tip de sistem de propulsie, întărim şi rezistenţa geopolitică a BMW Group. Flota noastră de test BMW iX5 Hydrogen ne dă oportunitatea să obţinem informaţii noi şi valoroase, permiţându-ne să prezentăm clienţilor o gamă atractivă de produse odată ce economia hidrogenului devine o realitate larg răspândită", a adăugat acesta.
"Testele de iarnă în condiţii extreme arată în mod clar că BMW iX5 Hydrogen poate oferi performanţe maxime şi la temperaturi de -20°C şi, prin urmare, reprezintă o alternativă viabilă la un automobil alimentat de un sistem de propulsie electric cu baterii", a mai explicat Frank Weber.
"Sistemul de propulsie cu pile de combustie cu hidrogen combină tot ce este mai bun din ambele universuri de condus, indiferent de perioada anului şi de temperaturile exterioare: oferă mobilitatea fără emisii locale a unui automobil electric şi capacitatea de utilizare zilnică nerestricţionată - inclusiv opriri scurte de realimentare - familiară modelelor cu motor termic", a declarat și Jürgen Guldner, vicepreşedinte BMW Group pentru Tehnologia Pilelor de Combustie cu Hidrogen şi Proiecte de Automobile.
Sistemul de propulsie de la bordul BMW iX5 Hydrogen îmbină tehnologia cu pile de combustie cu un motor electric care utilizează tehnologia BMW eDrive de a cincea generaţie. Hidrogenul pe care îl foloseşte ca sursă de energie este stocat în două rezervoare care funcţionează la presiunea de 700 bar, fabricate din plastic armat cu fibră de carbon (CFRP).
Pila de combustie transformă hidrogenul în energie electrică, generând o putere de 125 kW (ca idee, BMW iX3 are o baterie cu o capacitate utilă de 74 kWh). Motorul electric poate folosi şi energia stocată într-o bateria de mare putere. Această baterie este încărcată fie prin recuperare de energie, fie din pila de combustie. Toate acestea înseamnă că puterea maximă a sistemului este de 275 kW/374 CP.
Singura emisie eliberată de pila de combustie este reprezentată de vapori de apă. Căldura sa reziduală este valorificată în mod deosebit de eficient pentru a încălzi interiorul maşinii.
Japonezii prezintă conceptul Toyota Corolla Cross Hydrogen și o plaformă de pick-up alimentat cu pile de combustibil pe hidrogen
Cu modelul Mirai deja în producție de 8 ani, Toyota a decis să meargă și mai departe cu hidrogenul pe care electrificării mașinilor. Japonezii au prezentat recent conceptul Toyota Corolla Cross Hydrogen, dezvoltat, evident, plecând de la noul crossover Corolla Cross.
Spre deosebire mașinile cu celule de combustie cu hidrogen și motor electric, cum este Mirai sau BMW iX5 Hydrogen, conceptul Corolla Cross Hydrogen urmează o cale diferită și folosește hidrogenul ca combustibil pentru un motor cu ardere internă. Acesta este un turbo de 1.6 litri, cu 3 cilindri, derivat de la GR Yaris și testat și în competițiile de anduranță.
Datorită dezvoltării tehnologiei și optimizării componentelor, Corolla Cross Hydrogen menține spațiul la bord neștirbit pentru cinci pasageri și bagajele acestora. În mod curios, se așteaptă o cutie de viteze manuală, asemănătoare cu ceea de pe GR Yaris.
Potrivit Toyota, sistemul de injecție cu hidrogen este încă 40% din dezvoltare. Utilizarea lui în motorsport oferă perspective interesante, dar sosirea pe piață a mașinilor de serie cu această tehnologie nu este încă sigură. Ca idee, Corolla Cross Hydrogen face plinul de hidrogen în circa 90 de secunde.
De asemenea, Toyota a anunțat acum câteva zile că va dezvolta o versiune alimentată cu pile de combustibil pe hidrogen a pick-up-ului Toyota Hilux. De data aceasta, sistemul va fi similar cu cel de pe Mirai.
Toyota Hilux cu pile de combustibil pe hidrogen este dezvoltat de Toyota Motor Manufacturing UK, cu finanțare de la guvernul britanic, pentru a obține un vehicul cu emisii zero pe șosea într-un segment extrem de popular. În acest moment, ideea este considerată în mare parte o „încercare”, ceea ce înseamnă că nu va vedea prea curând lumina benzilor de asamblare.
Hidrogenul și sistemul de propulsie cu pile de combustie
Hidrogenul poate fi utilizat ca materie primă, combustibil sau pentru transportul și stocarea de energie și are multe aplicații posibile în industrie, transporturi, energie și construcții. Cel mai important aspect este că nu emite CO2 și nu poluează aerul atunci când este utilizat.
Problema principală a hidrogenului este modul de obținere. În prezent, mare parte a hidrogenului produs în UE este obținut printr-o varietate de procese care utilizează combustibili fosili ca materie primă, în special reformarea gazelor naturale sau gazificarea cărbunelui.
Dar producția de hidrogen poate fi decarbonizată prin scăderea rapidă a costului energiei electrice din surse regenerabile, accelerarea evoluțiilor tehnologice și adoptarea sa pe scară largă.
Apoi, vin problemele de stocare, transport și alimentare, din cauza presiunilor foarte mari la care trebuie să reziste instalațiile.
Pentru acestea, însă, există soluții, iar unele au fost deja rezolvate. Industria europeană, de exemplu, a acumulat o experiență semnificativă, având deja mai mult de 1.500 de kilometri de conducte de hidrogen specifice.
Iar magistralele pentru gaze actuale ar putea fi, conform specialiștilor, convertite pentru transportul hidrogenului.
