EXCLUSIV: Între hidrogen, apă şi maşini. Am testat tehnologiile maşinilor BMW de mâine

BMW ne-a invitat la Innovation Days 2015, evenimentul anual al mărcii, pentru a ne prezenta tehnologiile pe care germanii le vor folosi pe viitoarele lor modele. Ediția din acest an s-a concentrat pe sistemele de propulsie cu hidrogen.

BMW Innovation Days 2015, eveniment derulat în această săptămână la centrul de testare Miramas (Franța), a adus în fața unui grup limitat de jurnaliști și apoi a publicului, tehnologiile pregătite de marca din Munchen pentru viitor. Cei de la BMW ne-au invitat să luăm parte la acest eveniment exclusivist, concentrat pe prezentarea noilor soluții de propulsie pentru mașinile viitorului. Lucrurile nu s-au concentrat însă exclusiv doar pe mașinile viitorului, ci și pe cele ale prezentului, iar BMW a plusat cu o soluție dedicată caselor din viitor.

Am testat mai multe prototipuri realizate de inginerii BMW pentru a experimenta viitoarele tehnologii ale companiei. Altfel spus, am condus conceptele folosite de inginerii BMW pentru a dezvolta noile tehnologii ale mărcii, exact în complexul în care nemții își testează viitoarele sisteme încă din 1986: Centrul de Testare BMW din Miramas, aflat în centrul Franţei. De fapt, aceasta e una dintre informaţiile interesante ale sesiunii de testare: unul dintre cei mai importanţi constructori germani îşi testează sistemele viitorului tocmai în sudul Franţei. Motivul: clima blândă garantează mai multe zile cu temperatură constantă în fiecare an.

Dintre prototipurile testate, unul singur are o dată de lansare confirmată, celelalte tehnologii fiind încă în lucru. Vom trece în revistă, în ordinea în care sunt așteptate să intre în producție, tehnologiile prezentate de BMW pentru viitor.

1. BMW Seria 2 Active Tourer Plug-in Hybrid: consum mixt de 2.0 litri/100 km și 0-100 km/h în 6.5 secunde

Varianta hibridă a lui BMW Seria 2 Active Tourer va fi lansată în primăvara lui 2016. Noi am condus prototipul său.

BMW va lansa în 2016 o variantă hibridă plug-in a lui Seria 2 Active Tourer. Aceasta este echipată cu un sistem hibrid inspirat din cel al lui i8 și promite un consum mixt de 2.0 litri la sută în ciclul standard NEDC.

Autonomia totală a acestui model este de 550 de kilometri, iar BMW anunță un timp 0-100 km/h de 6.5 secunde și o viteză maximă de 205 km/h pentru viitorul său hibrid plug-in. Ținta a fost un model care să ruleze într-un mod cât mai rafinat, cu activarea și dezactivarea imperceptibilă a motorului cu ardere internă, și care să aibă emisii de CO2 sub 50 de grame/km.

Printre elementele interesante cu care se mândrește hibridul se numără folosirea încărcării de la priză pentru atingerea unei temperaturi prestabilite în habitaclu și un sistem de navigație inteligent care ştie caracteristicile traseului tău şi comută automat în mers între modurile de rulare (full-electric sau hibrid) pentru a rula cât mai mult cu energia din baterie.

Hibridul bazat pe primul monovolum BMW oferă același nivel de spațiu interior, performanțe comparabile cu varianta 225i xDrive și consum la jumătate față de aceasta.

Am condus prototipul lui Seria 2 Active Tourer PHEV în Franța, iar comportamentul mașinii e interesant. Sistemul hibrid este configurat pentru a asigura funcționarea aproape permanentă a motorului electric până la viteze de 120 km/h, ceea ce îi asigură mașinii tracțiune integrală fără legături specifice între punți. În plus, felul în care este configurat sistemul de propulsie ne aduce aminte de variantele cu xDrive ale lui Seria 1, cu mențiunea că acest model are un comportament rutier neutru chiar și când întreci măsura cu accelerația pe viraje. În situații identice, BMW afirmă că noul Seria 2 Active Tourer Hybrid îl egalează pe BMW 225i Active Tourer cu xDrive la performanțe, în timp ce obține un consum mai bun decât acesta, totul cu 125 de kilograme în plus.

Seria 2 Active Tourer Hybrid poate să urce pante la fel de bine ca un model din gama X de la BMW.

În lipsa unei comparații directe între cele două modele, vă putem spune că hibridul bazat pe primul monovolum BMW impresionează prin rafinament și manevrabilitate, chiar și în faza de prototip. Pornirea și oprirea motorului cu ardere internă sunt imperceptibile în materie de vibrații, iar modul de rulare 100% electric poate să furnizeze o autonomie totală de 38 de kilometri.

Uwe Seitz, directorul proiectului care a realizat această mașină, ne-a asigurat că BMW dispune de tehnologia care poate să asigure o autonomie mai mare în modul electric, dar aceasta nu este necesară pentru drumurile zilnice ale utilizatorului mediu. În plus, sistemul hibrid nu afectează volumul portbagajului sau spațiul dedicat ocupanților. Rezervorul de carburant este mai mic, totalizând 38 de litri, deoarece a fost nevoie de spațiu pentru acumulatorii sistemului.

Așa arată sistemul de propulsie al lui BMW Seria 2 Active Tourer Hybrid.

2. Injecție directă de apă pentru motoarele pe benzină: consum redus cu 20% la viteze mari

Pare un Seria 1 standard, dar prototipul din imagini are sistem de injecție directă de apă.

BMW a dezvoltat un sistem de injecție directă de apă pentru motoarele benzină turbo din oferta sa. Acest sistem asigură performanțe mărite ale motorului și un consum mai redus de carburant în contextul unui stil de conducere sportiv.

Primul prototip prezentat public a fost Safety Car-ul BMW M4 pentru Moto GP, dar inginerii nu au oprit dezvoltarea în această fază. În cadrul evenimentului din Franța, BMW ne-a invitat să conducem un Seria 1 modificat cu un sistem de injecție directă de apă. Această mașină dezvoltă cu 10% mai multă putere decât modelul standard și are un motor 1.5 Turbo cu trei cilindri în linie din care a fost derivat cel de pe sportiva hibridă i8. Cuplul maxim atins ajunge la 320 Nm, în timp ce consumul în condiții reale de conducere scade. La viteze mari, mașina este cu până la 23% mai eficientă decât echivalentul său standard.

La un Seria 1 cu injecție de apă, consumul la viteze mari scade cu până la 23% în condiții reale.

Noul sistem de injecție directă de apă de la BMW face mașina mai eficientă atunci când accelerează pentru că îi răcește camera de ardere exact înainte de combustie. Totul funcționează prin pulverizarea unei cantități precise de apă în admisie și în injectoarele de carburant, în cadrul unui proces bine calculat, care duce la reducerea consumului de carburant la viteze mari și la îmbunătățirea fiabilității motoarelor pe benzină. Sistemul previne detonațiile (extrem de dăunătoare pentru motor) și permite un raport de compresie mai mare pentru motoarele turbo alături de o presiune mai mare de supraalimentare. Șoferii care apasă mai des și mai mult pedala de accelerație la podea vor beneficia cel mai mult de introducerea acestui sistem în producție.

Șoferul nu este nevoit să alimenteze mașina cu apă, sistemul și-o culege singur din instalația de climatizare.

Cea mai interesantă parte a sistemului de injecție directă este felul în care își obține acesta apa necesară. În loc să oblige șoferul să alimenteze cinci litri de apă distilată la fiecare plin de carburant, BMW a dezvoltat un sistem automat de captare a condensului de la sistemul de climatizare.

Prin acesta, nemții pot să obțină apa necesară sistemului fără să-i ceară ceva șoferului, iar rezervorul din dotare este protejat de îngheț și este alimentat și iarna tot prin aceeași metodă. Circa 80% dintre clienții mărcii folosesc sistemul de climatizare în condiții potrivite pentru obținerea cantității necesare de apă, astfel încât să nu fie nevoiți niciodată să realimenteze.

Injecția de apă a sistemului testat se face și prin galeria de admisie (țevile albastre din ilustrație), și prin injectorul de carburant.

Am testat și noi modelul BMW cu injecție de apă, traseul implicând o buclă de cinci kilometri parcursă doar cu accelerări puternice. Mașina nu se simte diferit în timpul funcționării sistemului, utilizatorul beneficiind doar de putere suplimentară și un consum redus, fără alte bătăi de cap. Am făcut reprize 80-190 km/h pentru a pune la încercare la maximum sistemul, iar rezultatele prezentate de inginerul BMW care m-a însoțit au relevat următoarele: 170 mililitri de apă consumați și consum de benzină redus cu 18.7% față de normal.

În practică, diferența este de 3.15 litri la sută în minus la nivelul consumului mediu. Din păcate, implementarea noii tehnologii de injecție de apă este limitată de lipsa componentelor necesare în dotarea furnizorilor, fiind dorită o calitate OE, care să asigure o durată de viață egală cu cea a motorului. Sistemul nu aduce îmbunătățiri la consumul mediu în ciclul NEDC, deci lansarea acestei tehnologii s-ar putea lăsa așteptată peste ani.

Beneficiile sistemului de injecție pe apă când mergi cu viteză mare pe un segment de 5 km.

3. Seria 5 GT eDrive alimentat cu hidrogen: 500 de kilometri autonomie, zero emisii CO2

Varianta cu hidrogen a lui BMW Seria 5 GT este la cel puțin cinci ani distanță de lansare. Noi am condus prototipul său.

Prototipul BMW i8 Hydrogen Fuel Cell, prezentat ieri de germani, a servit drept banc de probe pentru sistemul de propulsie pe care inginerii l-au adaptat ulterior pentru un Seria 5 GT, pachetul rezultat fiind primul fruct al colaborării cu Toyota.

Platforma lui Seria 5 GT a fost aleasă de ingineri pentru că este suficient de mare încât să găzduiască sistemul de propulsie fără ca volumul portbagajului sau spațiul pentru ocupanți să fie afectate. Încă de pe acum, din momentul prezentării publice a prototipului, reprezentanții BMW au specificat că vor face mașini alimentate cu hidrogen doar pentru modelele care au caroserii mari. Mașinile mai mici din gamă vor rămâne în configurații clasice, hibride și electrice cu alimentare prin priză.

Seria 5 GT alături de cea mai mare stație mobilă de alimentare cu hidrogen. Autocisterna din imagine are suficient hidrogen pentru 10.000 de kilometri.

Prototipul primului Seria 5 GT alimentat cu hidrogen folosește un sistem de pile de combustibil care transformă hidrogenul în curent electric pentru motorul de 200 CP din dotare. O alimentare completă cu hidrogen durează mai puțin de cinci minute, aproximativ ca la o mașină clasică, iar consumul este de 1 kilogram de hidrogen la 100 de kilometri. Actualul standard de alimentare cu hidrogen utilizează rezervoare cu presiune de 300 de bari și poate găzdui aproximativ 4.5 kilograme de hidrogen, ceea ce înseamnă că autonomia unei astfel de maşini se învârte în jur de 450 de kilometri.

Prototipul testat de noi cântărește puțin sub 2.2 tone (valoarea exactă nu a fost specificată) și poate să accelereze de la 0 la 100 km/h în 8.4 secunde și să atingă 180 km/h. Varianta de serie, așteptată după 2020, va fi mai ușoară și mai rapidă, deoarece noi am condus un prototip care nu era optimizat nici pentru o masă redusă, nici pentru rafinament sau performanțe.

La accelerare, sub mașină poate fi văzut un suflu puternic de vapori de apă.

Primul BMW cu pile de combustibil se conduce precum o mașină electrică, dar vine în plus cu un sunet discret. Pe lângă sunetul specific al motorului electric, mașina șuieră uşor când accelerezi. Zgomotul respectiv va fi estompat semnificativ până la varianta de serie și este generat de vaporii de apă pură generaţi după reacţia chimică în urma căreia rezultă energia electrică necesară funcţionării maşinii.

Trebuie să recunoaștem că sunetul este interesant, şi seamănă cu fâsâitul aragazului atunci când dai drumul la gaz fără să aprinzi ochiurile. În rest, mașina accelerează, virează și frânează exact ca un vehicul normal - minus sunetul motorului cu ardere internă, acesta fiind înlocuit de cel subtil al unui motor electric.

În ceea ce priveşte explozia vânzărilor acestui tip de maşini, Robert Halas, directorul proiectului responsabil de acest prototip, ne-a asigurat că "atât timp cât vom trăi noi, maşinile nu vor fi doar electrice şi că vorn exista în continuare combustibili fosili în gamă". Deci vom avea maşini care vor folosi benzină (pură sau în formă hibridă) mult şi bine de acum înainte, iar aceasta va convieţui cu electricele.

Portbagajul lui Seria 5 GT nu este afectat de conversia la hidrogen.

4. Viitoarea generație de rezervoare de hidrogen: autonomie dublă cu o nouă tehnologie

Așa arată noua generație de rezervoare cu hidrogen de la BMW.

Deși nu a lansat încă o mașină de serie alimentată cu hidrogen, aşa cum au făcut-o partenerii de la Toyota cu noul Mirai, BMW lucrează deja la a doua generație de rezervoare pentru mașinile de acest tip. Acestea vor fi montate, la fel ca la actualele prototipuri, pe tunelul central al mașinii. Noua generație de rezervoare cu hidrogen de la BMW iese în evidență prin trei elemente: presiunea mai mult decât dublă față de standardul actual din industrie, duza de alimentare de dimensiuni mari (dar ușor de manevrat) și utilizarea de hidrogen răcit la -220 de grade Celsius. Cu acest sistem, un BMW Seria 5 GT alimentat cu hidrogen va avea o autonomie dublă, deci deja egală sau superioară cu cea a unui automobil convențional.

Asta este o pompă de alimentare cu hidrogen. Alimentează la presiunea de 700 de bari și este ușor de folosit.

Prin răcirea hidrogenului la -220 de grade Celsius, BMW nu este nevoit să folosească un sistem de răcire a rezervorului, ci doar să-l izoleze la fel de bine ca în prezent, iar cantitatea de hidrogen stocată este dublată. În funcție de numărul de celule folosite de sistemul de pile de hidrogen, mașina poate să dezvolte mai multă putere decât actualul prototip (care oferă în jur de 200 CP), iar utilizatorului îi va fi la fel de simplu să alimenteze aşa cum îi este în cazul unui automobil convențional.

Așa arată un sistem de pile de combustibil. Transformă hidrogenul în curent electric.

5. Schimbarea infrastructurii energetice a Germaniei: hidrogenul ar putea fi viitorul rețelei

Aceste celule formează o pilă de combustibil și transformă hidrogenul în curent electric.

În timp ce Tesla a propus sistemul PowerWall pentru independența energetică a gospodăriilor, BMW a gândit o soluție pentru viitorul energetic al Germaniei. Cea mai puternică economie a Europei din prezent ajunge din ce în ce mai des în situația unui surplus de energie obținută din surse regenerabile. Energia solară, hidroelectrică și eoliană este distribuită în rețeaua publică, dar sunt zile în care aceasta este prea multă pentru a fi utilizată și nu există nicio soluție de stocare a acesteia.

BMW a propus, la nivel de idee, utilizarea excedentului de energie electrică şi a apei pentru a produce hidrogen (prin electroliză) care poate fi astfel stocat mult mai uşor. Soluția tehnică propusă de inginerii mărcii germane ar putea viza atât utilizatorii casnici, care și-ar produce din energie regenerabilă hidrogenul pentru mașini, cât și pentru rețeaua electrică națională, care ar putea opri periodic centralele electrice convenționale pentru a alimenta întregul sistem din hidrogenul acumulat în zilele cu producție ridicată de energie din surse regenerabile.

Rezervarele de hidrogen sunt compuse din mai multe straturi, pentru a evita scurgerile în orice situație.

Stocarea echivalentului energetic a 7.5 TWH în rezervoarele casnice ale germanilor ar asigura suficientă energie electrică pentru întreaga rețea electrică a Germaniei timp de cinci zile sau alimentarea mașinilor electrice care funcţionează pe bază de hidrogen cu suficientă energie pentru un parcurs cumulat de 50 de miliarde de kilometri cu zero emisii de CO2. Realizarea acestor obiective necesită investiții majore în infrastructură, dar poate să le asigure nemților reducerea dramatică a noxelor la nivel național.