BMW: hidrogénnel 300 fölött

© BMW

A hidrogén vitathatatlanul a 21. század energiahordozója. Az emberiség már egy ideje új energiaforrást keres, amely környezetbarát, nem fosszilis eredetű, és könnyen előállítható. A hidrogén színtelen, szagtalan, nem mérgező, a természetben leggyakrabban előforduló és legkönnyebb elem. Folyékony halmazállapotban csaknem háromszor több energia nyerhető belőle, mint a benzinből, vízből környezetbarát módon, elektrolízis során állítható elő, és a levegő oxigénjével elégve ismét vízzé kondenzál. Kedvező tulajdonságainak köszönhetően a tudósok a jövő legfőbb energiaforrásának tekintik.

1998-ban az Európai Gépkocsi Gyártók Szövetsége (ACEA) azt tűzte ki célként, hogy az újonnan regisztrált gépkocsik által kibocsátott széndioxid mennyiségét 2008-ra átlagosan 140g/km-re csökkentik. További 14 százalékos csökkentést terveznek 2008 és 2012 között, ám ezek a célok nem valósíthatók meg csupán olyan fejlesztésekkel, amelyek az üzemanyag-felhasználás csökkentését célozzák meg. A hidrogénautó elterjedése csökkenti a környezetszennyezést és az olajfüggőséget, jelentősége ezért felmérhetetlen.

 

BMW és a hidrogén

© BMW

A BMW volt az első autógyártó a világon, amely hidrogénhajtású autók fejlesztésébe kezdett. A bajor autógyár ugyanis már 1978 óta folytat kísérleteket folyékony hidrogén használatára motorokban és járművekben. A cég 2000. május 11-én mutatta be a 15 hidrogénhajtású, BMW 750hL jelzésű tesztmodellből álló flottáját. Az autók bizonyítottak a mindennapi használat, és az időközben megtett 170.ezer kilométer során.

© BMW

Míg a többi gyártó üzemanyag cella használatával végez fejlesztéseket, a BMW a jelen technológiákat alkalmazva a belsőégésű motor használata mellett döntött, kedvező tulajdonságainak köszönhetően ez bizonyult a legmegfelelőbbnek a hidrogénüzemű autók meghajtására. A kettős üzemű, benzinnel és hidrogénnel egyaránt működtethető motor előnye, hogy megfelelő alternatívát nyújt, amíg nem épül ki megfelelő hidrogén üzemanyagkút hálózat. Az első, kereskedelmi forgalomba kerülő kettős üzemű limuzin hidrogénnel mintegy 200-300 kilométert, benzinnel pedig akár 500 kilométert is meg tud majd tenni, maximum sebessége pedig elérheti a 215 km/h-t. A hibrid autót egy hatliteres, 12 hengeres motor hajtja, amelynek teljesítménye 170 kW, maximum forgató nyomatéka pedig 337 Nm. A BMW tervei szerint már a 7-es széria következő generációjával egy időben, akár 2009-ben megkezdődhet a hidrogénüzemű modellek értékesítése, az évtized végére pedig várhatóan a BMW, a Mini és a Rolls-Royce valamennyi modellje elérhető lesz hidrogénhajtású változatban is.

Bár egyelőre alig néhány hidrogénkút üzemel Németországban, Klaus Töpfer, az ENSZ Környezeti Programjának (United Nations Environment Program) igazgatója szerint a hidrogén a legvalószínűbb hosszú távú megoldás az autóipar és egyben az áruszállítás számára.

 A benzin- és dízelmotorok közös hátrányát, a nyersolaj-készlet elhasználását és a légkör szennyezését, teljesen kiküszöböli a hidrogénüzemű belsőégésű motor. Felépítése ugyanolyan, mint a benzinmotoré, éppen ezért ugyanúgy gyártható és karbantartható. Nem térnek el nagyon a költségek sem. Csupán annyi a különbség, hogy a befecskendező rendszer nem benzint, hanem hidrogént adagol a szívócsőbe. Az égésfolyamat nagymértékben hasonló. A teljesítmény nem változik lényegesen, annál inkább a kipufogógáz, amely nem más, mint tiszta vízgőz.

© BMW

A hidrogén autó-üzemanyagként való felhasználásának két módja van. Az egyik esetben szokványos belsőégésű motor alakítja át a hidrogén energiáját az autó működtetéséhez szükséges energiává, míg a másik eljárás során egy úgynevezett „hideg” égésű üzemanyag cella termel elektromos energiát. A BMW mindkét lehetőséggel kísérletezik, de nagyobb figyelmet szentel a belsőégésű motorra, mivel annak tulajdonságait összességében kedvezőbben lehet használni az autók működtetésére. Ezzel párhuzamosan a BMW az üzemanyag cella alkalmazására a fedélzeti hálózat elektromos-energia ellátásában, a légkondicionálásban és egyéb kényelmi funkciók biztosításában lát lehetőséget. A BMW a kutatások és fejlesztések során nem csak a motortechnológiára koncentrál, hanem a hidrogén előállítására, tárolására és a gépjárművekbe való üzemanyag-tankolásra is. Az elektromos energiával ellentétben a hidrogén nagy mennyiségben is tárolható, folyékony vagy gáz állapotban. A hidrogént folyékony halmazállapotban mínusz 253 °C-on, gáz halmazállapotban a tankban 700 bar nyomás alatt lehet tárolni. A folyékony halmazállapotú hidrogénből 1,78-szor több energia nyerhető, mint a gáz halmazállapotúból, így a BMW a folyékony hidrogén alkalmazását vizsgálja.

 Töréstesztek folyékony hidrogén tankokkal

A BMW a dél-németországi Műszaki Ellenőrzési Hatósággal együttműködve átfogó tesztelést végzett, miként viselkedik a folyékony hidrogén tankja különböző baleseti helyzetekben. Az egyik kísérletben nagy erővel összetörték az üzemanyag-tankokat, miközben a biztonsági szelepeket blokkolták. Az előre meghatározott belső repedési pont, amelyet hasonló szélsőséges esetekre terveztek, biztosítja, hogy a hidrogén szabályozottan, nagyobb veszély nélkül távozzon.

A további tesztek során a folyékony hidrogénnel feltöltött üzemanyag tartályokat speciális körülmények között csaknem 1000 °C-os tűz hatásának tették ki mintegy 70 percig. A sűrített hidrogén lassan, alig észrevehető gáz formájában szivárgott el a biztonsági szelepeken keresztül. A kísérlet harmadik szakaszában a folyékony hidrogénnel teli tankokat kemény, szilárd tárgyakkal súlyosan megrongálták, azonban egyik tartály sem robbant fel. A gépkocsikon végzet kísérletek is hasonló eredményekkel jártak, bizonyítva, hogy a hidrogén ugyanolyan biztonságosan alkalmazható üzemanyagként, mint a benzin.

Sebességrekord hidrogénhajtású autóval

Az innovatív technika feltűnéséről már 2004-ben gondoskodott a BMW, amikor H2R jelzésű hidrogénhajtású autója 9 nemzetközi sebességrekordot ért el. A jármű csúcssebessége 300,175 km/h. A franciaországi Miramasban elért sebességi rekordjaival a BMW bebizonyította, hogy a hidrogén képes helyettesíteni a manapság használatos üzemanyagokat, anélkül, hogy az autósoknak bármilyen kompromisszumokat kellene kötniük a jármű sebességét vagy dinamizmusát illetően.

A H2R jelzésű rekordautó, amelyet a BMW kutatás-fejlesztési központjában mindössze 10 hónap alatt alkottak meg, a leginkább kétkedőket is meggyőzi a belsőégésű motorral szerelt hidrogénhajtású autó fantasztikus teljesítményéről: a hatliteres, 12 hengeres hajtómű több mint 285 lóerő (210 kW) teljesítményre képes, gyorsulása állásból 100 km-es óránkénti sebességre mindössze 6 másodperc. A hidrogénnel hajtott autó mért legnagyobb sebessége 302,4 km/h volt.

A rekordsebességre képes autót a 760i típusból átvett benzinmotor átalakított verziója hajtja, felhasználva természetesen a BMW csúcstechnológiáját, a teljes mértékben variálható szelepvezérlésű VALVETRONIC-ot. A fő változtatások a motorban a befecskendezést érintették, amelyet a BMW mérnökei a hidrogén tulajdonságaihoz igazítottak.