Το υδρογόνο ως πηγή ενέργειας: 45 χρόνια έρευνας στο BMW Group

08:31 19/6/2024 - Πηγή: NewsIt

Το υδρογόνο είναι το πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν και η χρήση του ως πηγή ενέργειας σε υγρή ή αέρια μορφή σε διάφορους τύπους οχημάτων αποτελεί αντικείμενο έρευνας εδώ και αρκετές δεκαετίες.

Η παραγωγή υδρογόνου, για παράδειγμα, με την μέθοδο της ηλεκτρόλυσης με τη χρήση πράσινης ενέργειας αποτελεί από μόνη της μια καθαρή πηγή ενέργειας, υποστηρίζοντας έτσι την κινητικότητα χωρίς εκπομπές ρύπων. Ενώ η BMW είχε ήδη αρχίσει να διερευνά τοπικές λύσεις κινητικότητας χωρίς εκπομπές ρύπων με ηλεκτρικά πρωτότυπα ήδη από τα τέλη της δεκαετίας

του 1960, η υπόθεση «υδρογόνο» ξεκίνησε πριν από 45 χρόνια.

Αρχικά, το υδρογόνο χρησιμοποιούνταν σε κινητήρες εσωτερικής καύσης ως εναλλακτική λύση έναντι των ορυκτών καυσίμων. Το 1979, η BMW συνεργάστηκε με το DFVLR (Γερμανικό Ινστιτούτο Αεροπορικών και Διαστημικών Δοκιμών και Έρευνας Πτήσεων, γνωστό σήμερα ως DLR) για να μετατρέψει μια BMW 520 πρώτης γενιάς (E12, παραγωγής 1975) σε αυτοκίνητο δοκιμών. Εξωτερικά, δεν διέφερε πολύ από τις βενζινοκίνητες εκδόσεις. Ωστόσο, ο τετρακύλινδρος κινητήρας της έκαιγε υδρογόνο αντί για αμόλυβδη βενζίνη. Έτσι έγιναν τα πρώτα βήματα για να αποδειχθεί ότι η χρήση του υδρογόνου ως καυσίμου σε κινητήρες θερμότητας ήταν τεχνικά εφικτή.

Το 1980, μια BMW Σειρά 7 πρώτης γενιάς (E23) έγινε το πρώτο αυτοκίνητο στην Ευρώπη που τροφοδοτούνταν με υγρό υδρογόνο. Το υδρογόνο λαμβανόταν την εποχή εκείνη χρησιμοποιώντας φυσικό αέριο που προέρχονταν από αργό πετρέλαιο και όχι μέσω καθαρότερων λύσεων. Για να είναι σε υγρή μορφή, ο ανεφοδιασμός γινόταν με Υδρογόνο σε θερμοκρασία -253°C (κοντά στο απόλυτο μηδέν, -273,15 °C). Μια δεξαμενή 93 λίτρων εξασφάλιζε αυτονομία περίπου 300 χιλιομέτρων.

Το υδρογόνο περιέχει λιγότερη ενέργεια από τη βενζίνη, αλλά η χρήση της τεχνολογίας υπερπλήρωσης συνέβαλε στις υψηλές επιδόσεις. Η BMW ήταν ήδη πρωτοπόρος στους κινητήρες turbo τόσο με την παρουσίαση του πρώτου υπερτροφοδοτούμενου μοντέλου στην ευρωπαϊκή αγορά το 1972 όσο και με την κατάκτηση του πρώτου τίτλου που απέσπασε ένας turbo κινητήρας στη Formula 1 το 1983. Το κύριο ανταγωνιστικό πλεονέκτημα του υδρογόνου ήταν ο φιλικός προς το περιβάλλον τρόπος με τον οποίο χρησιμοποιεί την ενέργειά του: το υδρογόνο καίγεται με το οξυγόνο του αέρα για να σχηματίσει ξανά νερό.

Ένα τρίτο project αναπτύχθηκε το 1988 με βάση τη δεύτερη γενιά της BMW 735iA (E32). Για πρώτη φορά, η υδρογονοκίνητη 735iA αναπτύχθηκε αποκλειστικά από την BMW. Το όχημα δοκιμών της BMW Σειράς 7 ήταν διαμορφωμένο να κινείται τόσο με βενζίνη όσο και με κρυογενικό υγρό υδρογόνο σε έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Η έρευνα της BMW θέτει τις βάσεις για το μέλλον του υδρογόνου στα αυτοκίνητα

Το 1987, η BMW απέκτησε το 10% των μετοχών της Solar-Wasserstoff-Bayern GmbH (Hydrogen Solar Bavaria) που είχε την έδρα της στο Neunburg vorm Wald της Βαυαρίας. Η επένδυση επέτρεψε στην SWB να διερευνήσει την παραγωγή υδρογόνου από ηλιακή ενέργεια καθώς και την αποθήκευση και τη χρήση του ως πηγή ενέργειας, όλα ως μέρος της έρευνας της BMW που εστίαζε στα συστήματα κίνησης με υδρογόνο. Αυτό προσέφερε ένα μελλοντικό πρότυπο για την παραγωγή καθαρού υδρογόνου με τη χρήση πράσινης ενέργειας.

Έτοιμο για παραγωγή και μια σειρά από σημαντικές παγκόσμιες πρεμιέρες

Το 1999, η BMW παρουσίασε στη Διεθνή Έκθεση Αυτοκινήτου της Φρανκφούρτης το πρώτο 12κύλινδρο αυτοκίνητο με κινητήρα υδρογόνου στον κόσμο: την BMW 750hL. Στις 11 Μαΐου 2000, το πρώτο αυτοκίνητο υδρογόνου ευρείας παραγωγής βγήκε στους δρόμους του Βερολίνου, με αρκετά αντίτυπά του να χρησιμοποιούνται στο πλαίσιο της υπηρεσίας μεταφοράς κατά τη διάρκεια της EXPO 2000.

Η BMW 750hL ανέπτυσσε μέγιστη ισχύ 204 ίππων που εξασφάλιζε επιτάχυνση 0-100 km/h σε 9,6 δευτερόλεπτα και τελική ταχύτητα 226 km/h. Το ρεζερβουάρ των 140 λίτρων εξασφάλιζε αυτονομία περίπου 350 km μετά από ανεφοδιασμό διάρκειας 3 λεπτών σε ειδικό σταθμό.

Συνολικά, κατασκευάστηκαν 105 αυτοκίνητα τα οποία κατά τη διάρκεια των δοκιμών κάλυψαν πάνω από 4 εκατομμύρια χιλιόμετρα – αυτό ισοδυναμεί με 5 φορές την απόσταση από τη Γη στη Σελήνη και πίσω. Η BMW 750hL, που κατασκευάστηκε σε περιορισμένο αριθμό για σκοπούς επίδειξης, ήταν το πρώτο αυτοκίνητο παραγωγής που κινούνταν με υδρογόνο. Παγκόσμια πρωτοτυπία ήταν επίσης η χρήση μιας λύσης κυψελών καυσίμου σε αυτοκίνητο ευρείας παραγωγής ως πηγή ενέργειας αντί της συμβατικής 12βολτης μπαταρίας. Με ενεργειακή απόδοση ήδη στο 50% και συμπαγές μέγεθος αντίστοιχο με εκείνο μιας συμβατικής μπαταρίας Μολύβδου-Οξέος, παρείχε συνολική ισχύ 5kW. Η υψηλή ισχύς της διάταξης προσέφερε την απαιτούμενη ενέργεια στις ηλεκτρικές λειτουργίες του αυτοκινήτου, συμπεριλαμβανομένου του κλιματισμού όταν το αυτοκίνητο ήταν σταθμευμένο, χωρίς ο κινητήρας εσωτερικής καύσης να βρίσκεται σε λειτουργία. Αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό που παρέχουν σήμερα τα plug-in αυτοκίνητα.

Το αυτοκίνητο προσέφερε άλλη μια καινοτομία – τα πρωτότυπα ήταν μόνιμα συνδεδεμένα μέσω ασυρμάτου με την τεχνική ομάδα στο Μόναχο, μια λειτουργία παρόμοια με την τηλεμετρία στον μηχανοκίνητο αθλητισμό. Επιπλέον, η BMW ήταν πρωτοπόρος της τηλεμετρίας στη Formula 1 στις αρχές της δεκαετίας του 1980, ενώ το 2001 εγκαινίασε τη λειτουργία BMW Teleservices για την εξ αποστάσεως διάγνωση σε αυτοκίνητα παραγωγής και την αυτόματη επικοινωνία με το συνεργείο.

Μετά το λανσάρισμα (2000), το CleanEnergy World Tour ακολούθησε το 2001 κάνοντας στάσεις σε πέντε τοποθεσίες σε όλο τον κόσμο. Παράλληλα, θέλοντας να αποδείξει την ευελιξία της τεχνολογίας υδρογόνου, το BMW Group παρουσίασε επίσης το 2001 ένα μοντέλο MINI (R60) με παρόμοια τεχνολογία κίνησης υδρογόνου – αυτή τη φορά χρησιμοποιώντας τον κινητήρα των 1,6 λίτρων που ήταν διαθέσιμος για τα μοντέλα Cooper.

Ρεκόρ υδρογόνου

Η BMW χρησιμοποίησε περαιτέρω τον V12 κινητήρα υδρογόνου σε ένα σπορ πρωτότυπο. Η BMW H2R σημείωσε συνολικά εννέα ρεκόρ στην κατηγορία των αυτοκινήτων με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου. Ο 6λιτρος, 12κύλινδρος κινητήρας απέδιδε περισσότερα από 210 kW/285 hp, αρκετά για να επιταχύνουν το πρωτότυπο από 0 στα 100 km/h σε περίπου έξι δευτερόλεπτα. Η τελική ταχύτητα έφτανε τα 302,4 km/h.

Τα ρεκόρ του πρωτοτύπου BMW H2R:

– 1 χιλιόμετρο (flying-start): 11,993 δευτερόλεπτα – 300,190 km/h

– 1 μίλι (launch): 19,912 δευτερόλεπτα – 290,962 km/h

– ¼ χιλιόμετρο (standing-start): 9,921 δευτερόλεπτα – 72,997 km/h

– ½ χιλιόμετρο (standing-start): 14,933 δευτερόλεπτα – 96,994 km/h

– ½ μίλι (standing-start): 17,269 δευτερόλεπτα – 104,233 km/h

– 1 μίλι (standing-start): 36,725 δευτερόλεπτα – 157,757 km/h

– 10 μίλια (standing-start): 221,052 δευτερόλεπτα – 262,094 km/h

– 1 χιλιόμετρο (starting from the spot): 26,557 δευτερόλεπτα – 135,557 km/h

– 10 χιλιόμετρα (starting from the spot): 146,406 δευτερόλεπτα – 245,892 km/h

Αυτοκίνητα υδρογόνου στα χέρια διάσημων αστέρων

Στο Σαλόνι Αυτοκινήτου του Λος Άντζελες (1-10 Δεκεμβρίου 2006) πραγματοποιήθηκε η παγκόσμια πρεμιέρα της BMW Hydrogen 7 με την κωδική ονομασία E68, η οποία βασίζονταν στην 12κύλινδρη BMW 750 iL τέταρτης γενιάς.
Η Σειρά 7 αντλούσε ισχύ από έναν 12κύλινδρο κινητήρα, ο οποίος απέδιδε 191 kW/260 hp εξασφαλίζοντας επιτάχυνση 0 – 100 km/h σε 9,5 δευτερόλεπτα.

Η τελική ταχύτητα περιοριζόταν ηλεκτρονικά στα 230 km/h. Η αβεβαιότητα σχετικά με την αξιοπιστία του δικτύου τροφοδοσίας υδρογόνου δεν αποτελούσε πρόβλημα, καθώς ο κινητήρας διπλού καυσίμου της BMW Hydrogen 7 μπορούσε απλά να αλλάξει λειτουργία και να χρησιμοποιήσει συμβατική αμόλυβδη βενζίνη.
Το project έλαμψε στα κόκκινα χαλιά αρκετών κινηματογραφικών φεστιβάλ ή σε πρεμιέρες. Κατά τη διάρκεια του προγράμματος δοκιμών των 100 αυτοκινήτων που κατασκευάστηκαν, αρκετές προσωπικότητες είχαν τη δυνατότητα να δοκιμάσουν το αυτοκίνητο, μεταξύ των οποίων μεγάλα ονόματα του Χόλιγουντ, όπως ο Έντουαρντ Νόρτον ή ο Μπραντ Πιτ, αποδεικνύοντας έτσι ότι το υδρογόνο μπορεί να αποτελέσει μια βιώσιμη λύση στην καθημερινή ζωή.

To άρθρο Το υδρογόνο ως πηγή ενέργειας: 45 χρόνια έρευνας στο BMW Group δημοσιεύτηκε στο NewsIT .