BMW FCHV (Fuel Cell Hybrid Vehicle) – Připraveni...

Jedním z alternativních pohonů jsou vodíkové palivové články, na nichž BMW pracuje společně s Toyotou...

V roce 2011 podepsaly automobilky BMW a Toyota smlouvu o spolupráci při vývoji nových technologií. K oblastem spolupráce patří příprava modulů pro pohon vodíkovými palivovými články. I když Toyota již provozuje takový vůz (Mirai, viz AR 2/’15), tak u něho jde o její vlastní konstrukci. V rámci společného vývoje si obě strany úkoly rozdělily, na palivové články se specializuje Toyota, na způsob uchování vodíku v nádrži automobilu zase BMW. Při jedné z akcí Innovation Days 2015 jsme ve vývojovém středisku BMW Group ve francouzském Miramas nahlédli pod pokličku vývoje na straně německého výrobce, který má s vodíkem více než třicetileté zkušenosti. Toto palivo má totiž řadu výhod, mezi něž patří i vysoká energetická účinnost, ale také schopnost efektivně uchovávat velké množství energie. Kromě palivových článků zkoušeli vodík u BMW jako palivo pro spalovací motory. V roce 2006 se představila první generace BMW Hydrogen 7, poháněná dvanáctiválcem, spalujícím vodík z nádrže, kde byl uskladněn v kapalném skupenství. 

Dnešní vývoj BMW/Toyota je zaměřen na vodíkové články, jež vyrábějí energii pro trakční elektromotory. Přebytky energie se ukládají v akumulátoru, který zvyšuje účinnost systému. Nynější palivový článek sestává ze 370 dílčích segmentů, jež jsou umístěny za sebou a odděleny tenkými plechy. V článku při reakci mezi vodíkem a kyslíkem vzniká elektrická energie a vodní pára. Nyní články pracují s účinností 45 až 65 %, přičemž největší ztráty 30 až 40 % tvoří odpadní teplo, vznikající při chemických reakcích. Kvůli prostorovým nárokům nainstalovali vodíkovou hnací soustavu do velkého vozu BMW řady 5 Gran Turismo. Jezdí dva prototypy, každý má palivové články s výkonovou elektronikou umístěné vpředu, rozměry soustavy odpovídají zhruba velikosti zážehového osmiválce a její hmotnost překračuje 150 kilogramů. U dalšího vývojového stupně se počítá se zmenšením přibližně o polovinu. Ve středovém tunelu vozu je uložena válcová vodíková nádrž o hmotnosti 160 kg. Každý ze dvou prototypů používá jiný druh nádrže. Jeden skladuje vodík v kryogenním stavu pod tlakem 35 MPa a při teplotě -230 až -210 °C, v tomto případě se do nádrže vejde 7,5 kilogramu vodíku, který stačí na 700 kilometrů jízdy.

Druhý má nádrž pro plynný vodík pod tlakem 70 MPa, což je běžný průmyslový standard, a pak se vejde 4,5 kg vodíku. V rámci demonstrační akce jsme měli možnost vodík do prototypů natankovat. Masivní konektor se upevní do čerpacího otvoru a samotné plnění probíhá zcela automaticky. Doplnění 4,5 kilogramu vodíku trvalo méně než pět minut. Zkušební vozy, jež brzy dostanou homologaci pro provoz na veřejných silnicích, mají elektromotor BMW o výkonu 180 kW (245 k), uložený mezi poháněnými koly zadní nápravy. Při jízdě byly slyšet kompresory palivového článku, stejně jako zvuky výkonové elektroniky, hlučnost zatím není u prototypů úče-lově eliminována. Dynamika vodíkového elektromobilu je na solidní úrovni. V rychlostech do 100 km/h pocitově odpovídá aktuálnímu typu 520d GT. Ostatně výrobce uvádí zrychlení z 0 na 100 km/h za cca 8,4 sekundy a nejvyšší rychlost 180 km/h. V rychlostech nad 100 km/h již dynamika nebyla tak intenzívní, nicméně automobil na pohyby plynového pedálu reagoval bezprostředně, což je pro elektromotory typické.

Na zatáčkovité trati se projevovala vyšší hmotnost, kterou částečně kompenzovalo níže umístěné těžiště, dané zástavbou vodíkové nádrže pod podlahu. Obě automobilky pracují na vývoji jednotlivých dílů, jež pak budou značky využívat podle potřeby, metou je schválení těchto konstrukčních celků do konce roku 2020. Od té doby lze počítat s jejich aplikací do nové generace vozidel. BMW Group v Miramas předvedla také matně černý prototyp dvoudveřového kupé nevšedních tvarů, poháněný palivovými články, umístěnými uprostřed. Automobilka uvedla, že jde o plně funkční prototyp vyrobený v jediném exempláři již v roce 2012, který zrychluje na sto za šest sekund a dosahuje rychlosti 200 km/h.

Jeho design je další evolucí stylu BMW i, velikostí je vůz mezi řadami 3 a 5. Různé spekulace, které zástupci automo-bilky jednoznačně nevyvrátili, ukazují na to, že může jít o předobraz třetího typu BMW i (sedanu i5 ?), ovšem odpočátku navrženého pro pohon palivovými články s dojezdem více než 500 kilometrů. O vodíku se často hovoří jako o palivu budoucnosti, ale větší rozšíření se předpokládá až v horizontu desítek let, a to z mnoha důvodů. Jedním je samozřejmě cena, vyšší než u standardních spalovacích motorů, jež se navíc budou dále vyvíjet. Dalším limitem je pomalý rozvoj infrastruktury vodíkových čerpacích stanic. V roce 2015 jich je na celém světě asi 250, hlavní země automobilového průmyslu však sdělily záměr jejich počet zvýšit. Například Japonsko hodlá místo dnešní stovky provozovat v roce 2025 osmkrát více stanic. Podobné nárůsty se plánují také v Evropě a dalších zemích.

Převzato z časopisu

Fotogalerie