Dlaczego BMW wymieniło silnik wodorowy na ogniwa paliwowe?
Zawartość
BMW postrzega wodór jako obiecującą technologię w segmencie dużych samochodów i w 2022 roku wyprodukuje BMW X5 z wykorzystaniem małych ogniw paliwowych. Informację tę potwierdził wiceprezes niemieckiej firmy ds. technologii wodorowych dr Jürgen Guldner.
Wielu innych producentów, takich jak Daimler, w ostatnim czasie odeszło od stosowania wodoru w samochodach osobowych i opracowuje go wyłącznie jako rozwiązanie dla ciężarówek i autobusów.
Rozmowa z przedstawicielami firmy
Podczas wideokonferencji prasowej dziennikarze wiodących magazynów motoryzacyjnych zadali szereg pytań dotyczących przyszłości silników wodorowych w wizji firmy. Oto kilka przemyśleń z tego spotkania online, które odbyło się na początku lockdownu.
„Wierzymy w prawo wyboru”, wyjaśnia Klaus Fröhlich, członek Rady Badawczej BMW. „Na pytanie, jaki rodzaj napędu będzie dziś potrzebny, nikt nie może udzielić tej samej odpowiedzi dla wszystkich regionów świata… Spodziewamy się, że różne napędy będą istnieć równolegle przez długi czas. Potrzebujemy elastyczności”.
Zdaniem Fröhlicha przyszłość małych samochodów miejskich w Europie należy do pojazdów elektrycznych zasilanych akumulatorami. Ale w przypadku większych modeli wodór jest dobrym rozwiązaniem.
Pierwsze odkrycia wodoru
BMW rozwija napęd wodorowy od 1979 roku wraz z pierwszym prototypem 520h, a następnie wprowadziło kilka modeli testowych w latach 1990.
Używali jednak ciekłego wodoru, spalanego w klasycznym silniku spalinowym. Następnie firma drastycznie zmieniła swoją strategię i od 2013 roku we współpracy z Toyotą opracowuje pojazdy napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi (FCEV).
Dlaczego zmienili podejście?
Według dr Gouldnera są dwa powody tego przeszacowania:
- Po pierwsze, układ ciekłego wodoru nadal charakteryzuje się tradycyjnie niską sprawnością silników spalinowych – zaledwie 20-30%, podczas gdy sprawność ogniw paliwowych wynosi od 50 do 60%.
- Po drugie, ciekły wodór jest trudny do przechowywania przez długi czas i wymaga dużo energii do jego schłodzenia. Gazowy wodór jest używany w ogniwach paliwowych pod ciśnieniem 700 barów (70 MPa).
Przyszłe BMW i Hydrogen Next będzie wyposażone w ogniwo paliwowe o mocy 125 kW i silnik elektryczny. Łączna moc samochodu wyniesie 374 koni mechanicznych - wystarczy, by zachować obiecaną przez markę przyjemność z jazdy.
Jednocześnie masa pojazdu napędzanego ogniwami paliwowymi będzie nieco wyższa niż obecnie dostępnych hybryd typu plug-in (PHEV), ale niższa niż w przypadku pojazdów w pełni elektrycznych (BEV).
Plany produkcyjne
W 2022 roku samochód ten będzie produkowany w małej serii i nie będzie sprzedawany, ale prawdopodobnie zostanie przekazany klientom do testów w rzeczywistych warunkach.
„Warunki takie jak infrastruktura i produkcja wodoru wciąż nie są wystarczająco sprzyjające dla dużych serii”— powiedział Klaus Fröhlich. Ostatecznie pierwszy prototyp wodorowy trafi do salonów w 2025 roku. Do 2030 roku w ofercie firmy może znaleźć się więcej podobnych pojazdów.
Dr Gouldner podzielił się planami, że infrastruktura może rozwijać się szybciej niż oczekiwano. Będzie potrzebny dla ciężarówek i autobusów. W nich użycie baterii w celu zmniejszenia emisji nie jest możliwe. Poważniejszy problem dotyczy produkcji wodoru.
Idea „gospodarki wodorowej” opiera się na jej wytwarzaniu na drodze elektrolizy ze źródeł odnawialnych. Proces ten pochłania jednak dużo energii – jednostka produkcyjna dużej floty FCEV prawdopodobnie przekroczy całą dostępną moc farm fotowoltaicznych i wiatrowych w Europie.
Cena również ma znaczenie: obecnie proces elektrolizy kosztuje od 4 do 6 dolarów za kilogram. Jednocześnie wodór wytwarzany z gazu ziemnego w tzw. „konwersji pary na metan” kosztuje zaledwie około dolara za kilogram. Jednak ceny mogą znacznie spaść w nadchodzących latach, powiedział Gouldner.
„Wykorzystując wodór jako paliwo, dochodzi do znacznych strat energii – najpierw trzeba go wyprodukować z energii elektrycznej, a następnie magazynować, transportować i zamienić z powrotem w energię elektryczną” –wyjaśnia wiceprezes BMW.
„Ale te wady są jednocześnie zaletami. Wodór można magazynować przez długi czas, nawet do kilku miesięcy, a także łatwo go transportować nawet częścią istniejących rurociągów. Nie jest problemem pozyskanie go na obszarach, gdzie warunki dla energii odnawialnej są bardzo dobre, jak na przykład Afryka Północna, i stamtąd import do Europy”.
