BMW i Hydrogen Next – Vodíkové plány

Od roku 2013 ve spolupráci s Toyotou připravuje BMW flexibilní architekturu poháněcí soustavy s vodíkovými palivovými články. Existuje již poměrně přesný plán jejího uvedení do výroby.

BMW s různými formami vodíkového pohonu experimentuje již 41 let, prvním zkušebním vozem bylo BMW 520h. V dlouhé sérii zkušebních vozů, v nichž se ve spalovacích motorech jako palivo používal vodík, se dosáhlo účinnosti 20 až 30 %. V těchto vozech se vodík skladoval v kapalném stavu, což vyžadovalo speciální nákladné tlakové nádoby. Obecně bylo právě skladování vodíku největším problémem. I proto se postupně průmyslově přešlo k používání vodíku v plynném skupenství, jež se využívá nejen ve výzkumných osobních automobilech, ale také autobusech, nákladních vozech a dalších aplikacích.

Pro automobily se jako optimální řešení pro využití vodíku jako paliva jeví palivový článek – tedy malá elektrárna, v níž z vodíku vzniká elektřina používaná pro pohon automobilu. Vývojové prototypy dosahují celkové účinnosti 50 až 60 %, což je již nyní vyšší hodnota než u nejlepších vozů se spalovacími motory. BMW vyvinulo vlastní zkušební palivový článek v roce 1997, avšak intenzivně na této technice pracuje od roku 2013, a to v rámci rozsáhlejší kooperace s japonskou Toyotou, jež je světovým lídrem v této oblasti a vodíkový vůz Mirai již má ve svém výrobním programu.

Obě automobilky spolupracují na vývoji flexibilní architektury vodíkového systému pohonu, z nějž si budou moci stavět vlastní systémy určené pro odlišná použití. Společnými silami například vzniká samotný palivový článek, nicméně BMW oznámilo, že jeho budoucí výrobu bude mít na starosti japonský partner. 

Z dlouhodobého pohledu BMW považuje právě vodíkový pohon za čtvrtý pilíř své strategie poháněcích systémů. Je zřejmé, že vodíkový pohon je vhodný zejména pro automobily, pro něž se z důvodů vysoké energetické náročnosti nehodí čistě elektrický pohon. Mezi ně patří například dálková nákladní a autobusová doprava. I proto se s vodíkovým pohonem v rámci osobních automobilů počítá zejména u větších modelů. Právě s použitím vodíku jako paliva pro autobusovou i nákladní dopravu souvisí i jeho očekávané snížení ceny v důsledku průmyslové výroby. Očekávají se nové nápady s jeho výrobou a distribucí. Není pochyb o tom, že reálné použití této technologie bude z velké míry záviset na rozvoji infrastruktury plnicích stanic 

BMW v loňském roce představilo koncepční vůz postavený na základě modelu X5, jejž pohání systém s vodíkovým palivovým článkem nazvaný BMW i Hydrogen NEXT. Tento plně funkční prototyp již má parametry a základní techniku, jež bude součástí na rok 2022 plánované malé série těchto vozů, která bude sloužit v rámci vývojového a výzkumného projektu přípravy této technologie pro sériovou výrobu. BMW Group oznámila, že na trh by tento druh pohonu mohla přinést „začátkem druhé poloviny tohoto desetiletí“, tedy někdy po roce 2026 či 2027. 

Představená studie byla vybavena palivovým článkem s výkonem 125 kW (170 k), v němž tento výkon vzniká chemickou reakcí mezi vodíkem a kyslíkem získávaným ze vzduchu za vzniku vodní páry. Vpředu pod palivovým článkem je v koncepčním voze umístěn měnič elektrického napětí, jenž elektřinu z palivového článku buď dodává elektromotoru, nebo přebytky posílá do akumulátoru, sloužícího též jako zásobárna elektřiny vzniklé rekuperací při brzdění. Akumulátor, umístěný vzadu pod podlahou zavazadlového prostoru, tedy nad elektromotorem pohánějícím kola zadní nápravy, je krátkodobě připraven dodat další elektřinu pro pohon, takže celý systém je schopen poslat k elektromotoru výkon až 275 kW (374 k). Hlavní zásobárnou energie v BMW i Hydrogen NEXT je dvojice vodíkových nádrží pracujících s tlakem 700 bar, do nichž lze během tří až čtyř minut doplnit šest kilogramů vodíku. Nevýhodou současných vodíkových tlakových nádrží je jejich prostorově náročný válcový tvar. I proto se BMW zapojilo do vývojového projektu Bryson, v němž se angažují například mnichovská technická univerzita, technická univerzita v Drážďanech, obchodní společnost Wela nebo Leichtbauzentrum Sachsen, a jeho cílem je v časovém horizontu tři a půl roku vyvinout ploché a cenově dostupnější vodíkové nádrže, jež by bylo možné snadněji instalovat do vozidel.

I když Toyota, Honda a Hyundai své zcela funkční vodíkové automobily již prodávají, zatím jde spíše o ukázku pokrokovosti a technické vyspělosti než o z pohledu hustoty infrastruktury a ceny v praxi běžně použitelné automobily. Za deset let ale může být všechno jinak. I BMW je podle oficiálních prohlášení spíše opatrné a sděluje, že finální uplatnění této technologie bude záviset na zájmu zákazníků, jejich preferencích a samozřejmě legislativě v různých zemích či regionech. Současně BMW nepovažuje pohon s vodíkovými palivovými články za konkurenci pro čistě elektrický druh pohonu, spíše předpokládá, že tyto systémy budou, spolu se spalovacími motory s různou úrovní elektrifikace, koexistovat.

Převzato z časopisu

Fotogalerie