Na 4 jaar ontwikkelingswerk gaat het voertuig- en ontwikkelingsproject BMW iX5 Hydrogen de cruciale volgende fase in. De komende jaren voelt de in München gevestigde autofabrikant een vloot van tientallen exemplaren van deze waterstof-elektrische SUV wereldwijd aan de tand en laat het merk ook diverse doelgroepen kennismaken met wat het prototype allemaal te bieden heeft. De eerste exemplaren zijn onlangs al gepresenteerd aan de internationale media in Antwerpen.
“Waterstof is een veelzijdige energiebron die een sleutelrol speelt in het energietransitieproces en daarmee in de bescherming van het klimaat. Het is tenslotte een van de meest efficiënte manieren om hernieuwbare energie op te slaan en te transporteren”, zegt Oliver Zipse, voorzitter van de Raad van Bestuur van BMW. “We moeten dit potentieel gebruiken om ook de transformatie van de mobiliteitssector te versnellen. Waterstof is het ontbrekende puzzelstukje als het gaat om emissievrije mobiliteit. Eén technologie alleen is niet genoeg om wereldwijd klimaatneutrale mobiliteit mogelijk te maken”.
De iX5 Hydrogen, ontwikkeld op basis van de huidige X5, werd voor het eerst onthuld als studiemodel op de IAA-show in 2019. Vervolgens zijn de eerste prototypes als shuttle-voertuigen ingezet op de IAA Mobility 2021 om bezoekers te vervoeren. BMW heeft het waterstof brandstofcelsysteem vervolgens continu doorontwikkeld. En zal daar ook in de toekomst systematisch mee door blijven gaan als alternatief voor emissievrije individuele mobiliteit in de toekomst, naast batterij-elektrische voertuigen.
BMW produceert de brandstofcelsystemen voor e iX5 Hydrogen in het eigen competentiecentrum voor waterstof in München. Deze technologie is een van de kernelementen van deze waterstof-elektrische SUV en genereert een continu hoog vermogen van 170 pk. In de brandstofcel vindt een chemische reactie plaats tussen gasvormig waterstof uit de 2 waterstoftanks en zuurstof uit de lucht. Het handhaven van een constante toevoer van beide elementen naar de membranen van de brandstofcel is van groot belang voor de efficiëntie van het aandrijfsysteem.
Diverse componenten van de aandrijflijn komen overeen met die van verbrandingsmotoren, denk hierbij aan inlaatluchtkoelers, luchtfilters, regeleenheden en sensoren. Maar er zijn speciale waterstofcomponenten nodig voor het nieuwe brandstofcelsysteem. Daartoe behoren bijvoorbeeld de hogesnelheidscompressor met turbine en de hoogspanningskoelmiddelpomp, allemaal door BMW zelf ontwikkeld.
BMW betrekt de individuele brandstofcellen van Toyota. De 2 bedrijven werken al jaren samen en doen dat sinds 2013 op het gebied van brandstofcelaandrijfsystemen. De vervaardiging van complete brandstofcelsystemen verloopt in 2 hoofdstappen, gebaseerd op afzonderlijke brandstofcellen. Die cellen worden eerst geassembleerd tot een brandstofcelstapel, een zogeheten fuel-cell stack. De volgende stap omvat het monteren van alle andere componenten om een compleet brandstofcelsysteem te produceren.
Het stapelen van brandstofcellen is grotendeels een volledig geautomatiseerd proces. Nadat de afzonderlijke componenten zijn gecontroleerd op eventuele beschadigingen, wordt de stack met een kracht van 5 ton machinaal samengedrukt en in een behuizing geplaatst. De speciale behuizing komt van de lichtmetaalgieterij van de BMW fabriek in Landshut. De productie gebeurt met zandgiettechniek. Hierbij gaat gesmolten aluminium in een mal die is gemaakt van samengeperst zand vermengd met hars. Dit gietproces is specifiek ontwikkeld voor dit voertuig. De drukplaat, die waterstof en zuurstof aan de fuel-cell stack levert, is gemaakt van gegoten plastic onderdelen en lichtmetalen gietstukken, ook uit de fabriek in Landshut. De drukplaat vormt een gas- en waterdichte afsluiting rond de behuizing. De eindcontrole van de fuel-cell stack omvat een spanningstest en uitgebreide tests van de chemische reactie in de cellen. Tot slot volgt het samenvoegen van alle verschillende aandrijfcomponenten in de assemblageruimte.
Tijdens het assemblageproces van de aandrijflijn worden verdere componenten gemonteerd, zoals de compressor, de anode en kathode van het brandstofcelsysteem, de hoogspanningskoelvloeistofpomp
BMW produceert de iX5 Hydrogen in een speciale proeffabriek in het Research and Innovation Center (FIZ) in München. Vanuit het Amerikaanse Spartanburg komen kant-en-klare modellen van de huidige X5 aan in München en ondergaan daar de transformatie voor toepassing van waterstoftechnologie. In het FIZ werken zo’n 900 mensen in de carrosseriebouw, assemblage, modelbouw, conceptvoertuig bouw en aanvullende fabricage. Het complete team heeft de taak om ervoor te zorgen dat zowel het product als het productieproces klaargestoomd worden voor serieproductie. In het geval van de iX5 Hydrogen hebben specialisten op het gebied van waterstoftechnologie, voertuigontwikkeling en eerste assemblage van nieuwe modellen nauw samengewerkt om de allernieuwste aandrijf- en energieopslagtechnologie te integreren.
De waterstof die nodig is om de brandstofcel te voeden, zit gasvormig onder een druk van 700 bar in 2 tanks van met koolstofvezel versterkt kunststof (CFRP). Samen bevatten deze bijna zes kilogram waterstof, genoeg om de iX5 Hydrogen een actieradius van 504 km te geven in de WLTP-cyclus. Het vullen van de waterstoftanks duurt slechts 3 tot 4 minuten. Op langere afstanden volstaan korte tussenstops om daarna de weg weer te vervolgen, een van de grote voordelen van waterstoftechnologie.
