Noua gamă de automobile electrice BMW i promite să schimbe complet modul în care privim automobilul și aceasta nu numai din perspectiva propulsiei electrice. Pentru prima data se va folosi la scară largă fibra de carbon pentru caroseria unui automobil de serie mare, preocuparea pentru emisii zero începe de la procesul producție pentru care BMW Group va folosi exclusiv energie din surse regenerabile, în timp ce o serie de servicii extinse oferă o experiență unică a condusului electric, asigurând, de exemplu, utilizarea optimă a infrastructurii de condus.
1. Începutul unei noi ere – procese inovative de fabricație cu fibra de carbon în prim-plan
Utilizarea constantă a materialelor ultrauşoare reprezintă un factor foarte important pentru automobilele cu propulsie electrică, deoarece, pe lângă capacitatea limitată a acumulatorului, masa maşinii este un factor de limitare a autonomiei. Cu cât este mai uşor un automobil, cu atât este mai mare autonomia, pentru că este mai mică masa pe care electromotorul trebuie să pună în mişcare la accelerare. Şi în special în trafic urban, fazele de frânare şi accelerare alternează frecvent. Pe lângă autonomia mai mare, masa redusă a maşinii înseamnă un consum mai mic de putere şi o dinamică mai bună, iar acumulatorul poate fi mai mic.
Industrializarea producţiei CFRP.
Pentru a compensa plusul de masă al componentelor electrice, BMW i utilizează constant construcţii ultrauşoare şi materiale inovatoare în automobilele sale. Unul din importantele avantaje oferite de soluția BMW este un concept dezvoltat de la zero pentru propulsia electrică, nu un automobil adaptat de la un model convențional. Astfel a fost posibilă o structură completă nouă, așa-numitul concept LifeDrive, cu o caroserie din fibră de cabon (Life) și un șasiu construit din aluminiu (Drive).
Modulul Life – celula pasagerilor de la viitorul BMW i3 – este realizată în principal din plastic ranforsat cu fibră de carbon, CFRP. Utilizarea pe scară largă a acestui material de avangardă, uşor şi rezistent la impact, este fără precedent în producţia de serie a unui automobil. Până acum acest material era rezervat modelelor sport construite în număr limitat, folosirea extinsă a CFRP fiind considerată ca prea scumpă, iar procesarea şi prelucrarea prea complexe şi insuficient de flexibile. Dar BMW a descoperit potenţialul de care dispune materialul şi, după zece ani de cercetare intensivă şi optimizare a procesului, a materialelor, a sistemelor şi a uneltelor, BMW Group este singurul constructor auto care deţine experienţa necesară pentru producţia CFRP la scară industrială. Nivelul avansat al procesului de producţie este vizibil mai ales în siguranţa procesului, timpii scurţi ai ciclului şi standardul ridicat de calitate al componentelor produse din CFRP.
Fără îndoială, materialele pentru construcţii ultrauşoare precum aluminiu sau fibra de carbon necesită un consum mai mare de energie pentru a fi prelucrate decât oţelul. Acesta este motivul pentru care BMW acordă, în cadrul prelucrării şi procesării, o importanţă maximă economisirii resurselor şi utilizării vaste a energiei care nu produce CO2. Consumul de energie şi apă, procesarea apei reziduale, emisiile de solvenţii şi deşeurile sunt principala preocupare aici, economiile fiind un rezultate direct al noului concept de producţie. În joint venture cu SGL Automotive Carbon Fibers (ACF), BMW Group deţine o poziţie unică în industrie ca "proprietar" în toate etapele procesului, de la producţie până la reciclare.
Moses Lake: producţie de fibră de carbon cu energie hidro.
Un precursor – fibră textilă de termoplastic, realizată din poliacrilonitril – este utilizat pentru producerea fibrei de carbon la SGL ACF, la Moses Lake (SUA). În cadrul unui proces complex în mai multe etape, toate elementele fibrei sunt separate în formă gazoasă până când nu rămâne decât o singură fibră, care constă din carbon aproape pur cu o structură stabilă de grafit. Aceasta are o grosime de numai 7 microni (0,007 mm) – prin comparaţie, firul de păr uman măsoară aproximativ 50 microni (0,05 mm). Pentru utilizare ulerioară, circa 50.000 de filamente individuale sunt înfășurate în rulouri și poartă denumirea de „rovings” sau „heavy tows“. Alături de industria auto, materialele compozite din fibre de asemenea grosime sunt folosite şi la palele elicelor mari de la sistemele eoliene.
Pentru producția de fibre de carbon la Moses Lake, toată energia pentru producţie se obţine din surse regenerabile de la hidrocentralele locale, astfel că emisiile CO2 sunt nule. Uzina ultramodernă din statul Washington impune standardul şi în privinţa eficienţei energetice. În comparaţie cu producţia convenţională de CFRP, reducerea CO2e (potenţial de încălzire globală) este de aproximativ 50%. Pentru ca BMW i3 să părăsească linia de asamblare de la Leipzig conform programului la finalul anului 2013, fibrele ultrauşoare au fost produse încă de la sfârşitul anului 2011. Două linii de producţie, fiecare cu o capacitate anuală de 1.500 de tone, asigură furnizarea necesarului de materie primă. Acesta constituie aproximativ 10% din producţia globală de CRRP din prezent.
Până în prezent, cele două companii-mamă – BMW Group şi SGL Group – au investit aproximativ 100 de milioane de dolari în facilitatea de producţie din Moses Lake şi au creat 80 de noi locuri de muncă.
Wackersdorf: prefabricate în structuri textile.
La cea de-a doua locaţie a acestui joint venture, la Wackersdorf Innovation Park, legăturile de fibre produse la Moses Lake sunt procesate suplimentar, la scară industrială, într-o structură textilă. Spre deosebire de ţesături, care sunt împletite sau întreţesute, fibrele sunt aranjate unele lângă altele pe un singur nivel. O structură ţesută ar îndoi fibrele şi ar reduce proprietăţile excelente, pentru că însăşi alinierea fibrei în ţesătură este cea care garantează caracteristicile optime ale componentei produsă în procesul final.
În prezent, după o investiţie de 20 de milioane de euro şi crearea de aproximativ 100 de locuri de muncă, mai multe tone de ţesătură din fibră de carbon pot fi produse anual la uzina Wackersdorf. Acestea formează materialul de bază pentru producţia pieselor şi componentelor din CFRP la uzinele BMW din Landshut şi Leipzig.
Landshut: procesare suplimentară în componente CFRP.
Ţesăturile din fibră de carbon livrate de la Wackersdorf sunt procesate suplimentar în piese CFRP pentru caroserie la uzinele de presare din Landshut şi Leipzig. De-a lungul ultimilor zece ani, specialiştii BMW Group de la Landshut au reuşit dezvoltarea şi automatizarea procesului de producţie pentru componentele CFRP, astfel încât producția în masă este posibilă în prezent atât din punct de vedere al costurilor, cât şi al calităţii, iar procesul este unul sigur. Acoperişul modelelor BMW M3 şi M6 şi suportul barelor de la BMW M6 sunt produse de ceva timp în procesul CFRP industrializat de la Landshut. Primul model BMW la care s-a folosit fibra de carbon a fost versiunea specială BMW M3 CSL , deja din 2004.
După o investiţie de 40 de milioane de euro şi începerea producţiei de carbon cu aproape 100 de angajaţi în martie 2012, uzina din Landshut este considerată centrul definitoriu pentru inovaţia şi producţia componentelor CFRP. Landshut se bazează pe propriul său personal tânăr pentru a asigura nivelul ridicat de experienţă tehnică necesar în procesarea materialelor inovatoare din construcţiile ultrauşoare, iar 40 de tineri angajaţi sunt pregătiţi anual prin diferite cursuri.
Leipzig: formulă variabilă de fabricație.
Nou-înfiinţată, uzina de presare din Leipzig este echipată cu tehnologie de ultimă oră pentru CFRP în producţia de automobile. Acum, BMW fabrică propriile materiale compozite cu fibră de carbon – totul în cadrul uzinei gândită pentru producţie la scară industrială. Formula – compoziţia, rezistenţa şi geometria pieselor CFRP – poate fi modificată sau adaptată individual în uzina de presare, în orice moment al procesului de fabricare în funcţie de specificaţiile de design. În primă fază, materialul textil din fibră de carbon – furnizat de Wackersdorf – ia forma finală în procesul de preformare. Prin încălzire se conferă laminatului o structură tridimensională stabilă. Mai multe piese astfel obținute pot fi apoi asamblate într-o componentă mai mare. În acest fel pot fi produse componente mari de caroserie, care sunt dificil de realizat din panouri de aluminiu sau oţel. Următoarea etapă a procesului este injectarea sub presiune mare a unei rășini speciale, prin utilizarea procesului RTM (Resin Transfer Moulding / Mulaje prin Transfer de Rășină). Procedura de injecţie RTM este utilizat în industria aerospaţială şi în construcţia de bărci şi turbine eoliene, componentele astfel obținute având proprietăți deosebite în ceea ce privește rezistența și elasticitatea.
Industrializarea CFRP a început.
Cu o forță de până la 4.500 de tone, presele lucrează după parametri de timp, presiune şi temperatură bine definiţi, dezvoltaţi intern, până când răşina reacționează cu agentul de întărire. Patentat de BMW, acest proces special de producţie elimină etapa de întărire într-un cuptor separat, etapă care urmează într-o fază de presare CFRP. Se economisește astfel timp, dar și o cantitate semnificativă de energie și în premieră este posibilă astfel producţia la scară industrială a componentelor CFRP de mari dimensiuni. Prin acest proces se pot realiza piese preformate într-un timp mai mic de zece minute.
Concepută special pentru CFRP, această nouă uzină de presare nu seamănă cu o unitate convenţională de prelucrare a panourilor de oţel. Investiţiile specifice producţiei sunt semnificativ reduse, costuri de construcţie sunt reduse semnificativ prin eliminarea vopsitoriei clasice şi a acoperirii prin scufundare în baie catodică.
Prin acest proces sunt realizate chiar şi structuri complexe, precum întreaga ramă a uşii laterale de la modulul Life al modelului BMW i3, sunt pregătite cu multe din elementele structurale deja integrate, calitate optimă a produsului, funcţionalitate perfectă şi acurateţe ridicată a montajului. Singurele operațiuni necesare sunt finisări precum tăierea cu precizie a conturului sau a fantelor lipsă.
Fără componente de CFRP preformate, ar fi fost necesară asamblarea succesivă a multor componente interne şi externe pentru obţinerea ramei laterale clasice din panouri de oţel. Arhitectura normală din panouri de oţel are nevoie de mult mai multe piese de caroserie, iar designul său ar face ca masa să fie mult mai mare decât cea a modulului LifeDrive de la BMW i3. Astfel, avantajele de greutate obținute prin folosirea CFRP sunt oferite nu numai de proprietățile intrinseci ale materialului, ci și printr-un design mai eficient.
Revoluţie în construcţia caroseriei cu noi unelte de precizie.
Componentele CFRP produse la noua uzină de presare din Leipzig şi piesele CFRP livrate de la fabrica de presare din Landshut sunt asamblate în noua hală de construcţie a caroseriilor. Aproximativ 150 de piese – cu o treime mai puţine decât la construcţia convenţională cu panouri de oţel – alcătuiesc forma de bază a modulului Life de la BMW i3. Nu există poluare fonică de la înşurubare sau nituire, nu sar scântei de la sudură şi este folosită doar cea mai nouă tehnologie de lipire care este 100% automatizată, o altă tehnologie deţinută excluisv de BMW. În procesul unic de lipire, componentele individuale sunt asamblate fără atingere la un spaţiu de lipire de 1,5 milimetri pentru a asigura rezistenţa optimă după operaţiunea de lipire. În cadrul noului proces de producţie, toate componentele conectate în modulul Life se află întotdeauna la aceeaşi distanţă, astfel că primesc aceeaşi cantitate de adeziv. Doar această precizie permite transmisia optimă forțelor între componentele CFRP individuale – astfel se obţine cel mai înalt standard de calitate în producţia de serie. Per total, fiecare maşină are o lungime totală de lipire foarte definită cu mare precizie, 160 de metri, în timp ce lăţimea este de 20 de milimetri.
Timp economisit cu adeziv instant.
În prezent, compartimentele CFRP de la caroserie sunt produse numai pentru automobile speciale, în motorsport şi pentru modele supersport. Costurile de producţie au o importanţă relativ minoră pentru aceste cantităţi mici de producţie. Timpul de întărire pentru lipirea cu adeziv poate fi mai mare de o zi. Pentru minimizarea acestui timp în producţia de serie a BMW i3, acest proces a fost optimizat semnificativ.
Un adeziv nou dezvoltat este pregătit timp de numai 90 de secunde înainte de aplicare. O jumătate de oră mai târziu este întărit. Această reprezintă accelerarea de zece ori a procesului tradiţional de lipire. Pentru că timpul de întărire să fie redus la mai puţin de zece minute, BMW a dezvoltat un proces termic suplimentar. Acesta implică încălzire suplimentară a punctelor specifice de lipire de pe piesele CFRP – procesul de întărire fiind astfel de 32 de ori mai rapid față de unul convențional.
Conceptele de culoare pot fi alese cu până la şase zile înainte de asamblarea finală.
Foarte rezistentă, celula CFRP pentru pasageri – modulul Life – este produsă la Leipzig, unde trece de la construcţia caroseriei la noua hală de asamblare – este locul unde este unită cu modulul Drive din aluminiu. Modulul Drive de bază, livrat de la Dingolfing, este completat la Leipzig înainte de a fi fixat definitiv de modulul Life. Doar atunci celula internă din CFRP a modulului Life primeşte carcasa externă finală, din plastic. Pentru învelişul exterior, vopsit şi format din mai multe piese, se foloseşte în special plastic turnat prin injecţie termoplastică, aşa cum este şi cazul construcţiei tradiţionale de automobile (bară faţă/spate, praguri laterale etc). În faza finală de asamblare, piesele vopsite din plastic sunt fixate prin șuruburi și prinderi speciale pentru o îmbinare perfectă.
Reciclarea CFRP şi BMW i: o buclă închisă.
De-a lungul dezvoltării BMW i, BMW Group a creat o premieră mondială: primul concept de reciclare pentru producția de serie al componentelor CFRP, componentelor caroseriei şi al deşeurilor de producţie. Prin diferite proceduri, resturi de materiale obținute în faza de producție, dar și de la automobile distruse/casate sunt refolosite în construcţia de maşini şi reintroduse în procesul de producţie sau utilizate în alte aplicaţii.
În acest proces, reciclarea fibrei de carbon care conţine material "uscat", fără răşini, este diferită de reciclarea materialului compozit (CFRP), care este realizat din plastice "ude", cu răşini. Resturile de carbon uscat, care sunt create în faza de producţie, pot fi transformate în fibre neţesute valoroase şi pot fi reutilizate în ciclul de prelucrare. Aproximativ 10 procente din fibra de carbon utilizată la BMW i3 este material reciclat, un proces unic la nivel mondial în industria auto.
În prima fază a reciclării materialului compozit (procesarea fibrei de carbon care conţine răşini), CFRP este separat industrial de amestecul cu alt plastice şi este procesat într-o facilitate de piroliză. Căldura degajată de procesul de descompunere a răşinii este utilizată pentru separarea fibrelor de carbon nedistruse. Aceste fibre pot fi utilizate ulterior la producerea diverselor componente şi reducerea necesarului de fibre noi. De exemplu, şezutul scaunului din spate este făcut din fibră de carbon reciclată. Standardul de calitate BMW este îndeplinit 100%, iar masa este redusă cu 30% faţă de construcţia convenţională din fibră de sticlă mată. Tocat sau tăiat în fibre scurte, CFRP reciclat sau fibrele de carbon sunt utilizate în numeroase domenii din afara industriei auto – de exemplu, în industria textilă sau cea electronică (materialul carcasei de la unităţile de control). Utilizarea "fibrelor CFRP secundare" face parte din ciclul materialelor durabile care economiseşte resursele şi asigură materii primii pentru utilizări viitoare.
2.Procesul de producție: preocuparea pentru impact minim asupra mediului încă de la început.
La Leipzig, producţia modelului cu propulsie electrică BMW i3 începe în toamna anului 2013 şi se utilizează surse de energie care nu emit CO2. BMW i8 va urma la începutul anului 2014 – o maşină sport hibrid plug-in cu electromotor, dar şi motor cu ardere internă.
Producţia modelelor BMW i impune noi standarde în ceea ce privește protecția mediului printr-un consum de energie mai mic cu aproximativ 50% şi unul de apă redus cu 70% comparativ cu media producţiei BMW, una deja foarte eficientă. Toată electricitatea utilizată la producţia modelelor BMW i în uzina din Leipzig este generată de centrale eoliene, adică surse de energie 100% regenerabilă.
În premieră pentru Germania, sistemele eoliene au fost instalate pe terenul uzinei unui constructor auto pentru alimentarea directă a locaţiei de producţie. Activitatea de construire a celor patru turbine eoliene, fiecare cu o putere de 2,5 MW, va fi încheiată în primăvară. Electricitatea generată astfel va îndeplini toate cerinţele de putere pentru producţia viitoare a modelelor BMW i la uzina din Leipzig.
Turbinele eoliene produc mai multă energie decât este necesară pentru producţie la Leipzig.
La aproximativ 26 GWh pe an, cele patru sisteme eoliene Nordex N100/2500 vor genera în viitor chiar mai multă electricitate decât este necesară pentru producţia modelelor BMW i. Se anticipează un surplus anual de până la 2 GWh, care poate fi utilizat în alte secţii ale uzinei din Leipzig.
Operatorul sistemului eolian va fi compania care este liderul din Germania în dezvoltarea de proiecte eoliene, wpd AG din Bremen. Uzina BMW din Leipzig a încheiat un acord pe termen lung cu wpd pentru utilizarea directă a electricităţii produse în incinta fabricii.
Pentru a avea siguranţa că BMW i3 va fi lansat pe piaţă fără probleme în 2013, pe terenul uzinei din Leipzig au fost construite o nouă secţie de presare a carbonului, o secție de prelucrare a pieselor din plastic, una pentru construcţia caroseriilor şi o hală de asamblare/logistică pentru noile modele. Investiţia a totalizat 400 de milioane de euro.
Impactul asupra mediului al întregului automobil este definit mai ales de faza de utilizare, unde construcţia ultrauşoară – în special – îşi demonstrează potenţialul de economisire. Deşi costurile de producţie (acumulator, construcţie CFRP ultrauşoară) sunt mai mari din punct de vedere energetic în comparaţie cu materialele convenţionale, construcţia uşoară în sine face ca BMW i3 să fie mai eficient din perspectiva energiei pentru întregul ciclu producție-utilizare-reciclare.
Chiar de la bun început, BMW Group a controlat emisiile CO2 generate prin consumul de energie pentru procesul de producţie. BMW i3 demonstrează clar succesul acestor eforturi: de-a lungul întregului ciclu de producţie şi de viaţă, incluzând şi generarea energiei în Europa utilizată la încărcare (mix de energie electrică EU-25), automobilul electric dovedeşte un impact asupra meidului (CO2e) mai mic cu cel puţin o treime decât o maşină similară ca eficienţă, dar cu motor cu ardere internă. Dacă energia pentru condusul automobilului este obţinută din surse regenerabile precum energie eoliană sau hidro, potenţialul de încălzire globală poate fi redus cu peste 50%.
Producţia gamei BMW i impune standarde în utilizarea materialelor inovatoare, în conservarea resurselor şi în industrializarea electromobilităţii. Conceptul de producţie este şi el unul revoluţionar. Arhitectura automobilului, cu modulul LifeDrive şi celula pasagerilor din fibră de carbon la modulul Life, face posibil procesul inovator de producţie fără etapele tradiţionale de fabricaţie în uzina de presare şi vopsitorie. Chiar şi procesele de prelucrare sunt unice: în locul metodelor clasice de producţie este utilizată lipirea high-tech. Astfel, munca angajaţilor este simplificată semnificativ. Arhitectura noului automobil înseamnă că locurile de muncă sunt mai ergonomice, iar asamblarea mai rapidă. Halele de producţie beneficiază şi de lumină naturală.
"Leed Gold Standard" pentru planificarea durabilă a producției.
Noile clădiri din Leipzig au primit, din partea renumitului U.S. Green Building Council (Consiliul SUA pentru Clădiri Ecologice), LEED Gold Certificate (Leadership in Energy and Environmental Design / lider în designul energiei şi mediului) pentru clădirile concepute pentru dezvoltare durabilă. Măsurile tehnice au fost utilizate pentru reducerea semnificativă a consumului de energie în hale. Prin utilizarea controlului inteligent al ventilaţiei, tot aerul din facilităţile de producţie este înlocuit de mai multe ori pe zi prin iluminatoare. Ventilaţia naturală reduce nivelul de miros şi praf în secţia pentru caroserii şi hala de asamblare şi furnizează răcirea necesară pentru a contracara încălzirea generată în secția de presare în timpul procesului de producţie. Sistemul de ventilaţie nu are nevoie de ventilatoare sau sisteme de aer condiţionat. În plus, foliile albe de pe benzile iluminatoare din tavanul halei reflectă lumina solară şi reduc utilizarea luminii artificiale. Noile clădiri din Leipzig impun astfel şi standarde ecologice în industria auto.
3. Soluții pentru E-mobilitate.
Energia furnizată pentru BMW i3 provine de la un acumulator litiu-ion foarte performant, special dezvoltat pentru model, care include 96 de celule grupate în 8 module. Bateria este integrată compact sub podea, unde este protejată în mod optim și asigură o distribuție excelentă de mase între punți și un centru de greutate foarte jos. Acumulatorul a fost optimizat continuu de-a lungul perioadei de dezvoltare pentru găsirea echilibrului optim între performanţe, autonomie, masă şi durată de viaţă. Celulele de stocare au aceeaşi durată de viaţa ca şi automobilul. Când este complet încărcat, BMW i3 are o autonomie de 160 km în condiţii normale.
BMW i3 este utilizat în special în oraşe şi ca maşină de navetă între birou şi domiciliu, dar este potrivit şi pentru zone de periferie, aşa cum au demonstrat testele cu MINI E. De-a lungul testului cu MINI E şi BMW ActiveE, peste 1.000 de potenţiali clienţi au parcurs mai bine de 20 de milioane de kilometri în zece ţări. Testele au arătat că aproximativ 90% din călătoriile zilnice acoperă în medie 45 km, astfel că BMW i3 îndeplineşte necesităţile utilizării cotidiene în zonele urbane. Distanţele mai mari pot fi parcurse în regim electric cu acumulatori de capacitate mai mare, acest soluție ar implica însă o masă şi costuri mai mari, performanțe dinamice diminuate.
În practică, încărcarea BMW i3 este foarte simplă şi, chiar şi în prezent, mulţi pot utiliza cu ușurință un automobil electric. La punctul de încărcare de acasă, indiferent că este o priză clasică sau un panou BMW i, acumulatorul BMW i3 este complet încărcat după minimum şase ore. Cu ajutorul unui dispozitiv public modern de reîncărcare rapidă, bateria este adusă la 80% din capacitate în 30 de minute. În timpul cât luaţi masa de prânz sau faceţi câteva cumpărături în centrul oraşului, acumulatorul se reîncarcă pentru alţi 120 de kilometri.
360° ELECTRIC.
Pentru a uşura utilizarea optimă a BMW i3, BMW i furnizează o gamă completă de produse şi servicii care acoperă nevoile personale ale clienţilor dincolo de automobil. Cu pachetul complet 360° ELECTRIC, avantajele electromobilităţii pot fi experimentate în fiecare zi, într-o manieră sigură, confortabilă şi flexibilă. Clienţii aleg produsele şi serviciile pe care le vor. Portofoliul 360° ELECTRIC se bazează pe patru principii de bază: Încărcarea acasă, Încărcarea la staţii publice, Asigurarea mobilităţii şi Integrarea în concepte inovatoare de mobilitate pentru depăşirea limitărilor de autonomie.
Încărcarea acasă: realimentare convenabilă la domiciliu.
Pentru clienţii care deţin propriul garaj sau propriul loc de parcare, BMW i oferă soluţii personalizate de încărcare sigură, confortabilă şi foarte rapidă la domiciliu. În acest scop, BMW i a încheiat, în luna ianuarie 2013, un parteneriat de anvergură cu Schneider Electric şi The Mobility House (TMH). Obiectivul acestei colaborări este opţiuni de realimentare eficiente pentru clienţi care permit încărcarea cu uşurinţă în propriul garaj atunci când BMW i3 va fi lansat pe piaţă. Acordul cuprinde servicii precum verificarea instalaţiei la domiciliul clientului, livrarea şi asamblarea staţiei de încărcare (panou BMW i), întreţinere, consultanţă şi alte servicii.
De asemenea, BMW i susţine utilizarea electricităţii din surse regenerabile şi, în colaborare cu anumiţi parteneri, oferă diferite produse ecologice de energie electrică. În viitor, ca parte a strategiei de colaborare între BMW AG şi Naturstrom AG, clienţii din Germania vor avea opţiunea de achiziţionare a unui pachet de electricitate ecologică pentru automobilul lor BMW i3. Cum Naturstrom AG furnizează toată electricitatea din surse regenerabile de energie, este garantată operarea maşinilor electrice fără emisii CO2. Iar BMW i este util şi în cazul în care clienţii optează pentru un garaj cu panouri solare.
Perspectivă: încărcare prin inducţie.
În timp ce realimentarea cu cablu şi panou de încărcare a fost dezvoltată pentru a deveni o dotare standard de serie, BMW Group lucrează deja la opţiuni suplimentare posibile în viitor. Un exemplu este încărcarea prin inducţie, care funcţionează fără cabluri sau prize electrice. Cu această tehnologie, maşinile cu propulsie electrică sunt oprite pe o placă de încărcare de pe sol, iar curentul este transferat fără contact prin intermediul unui câmp electromagnetic. O asemenea soluţie este posibilă teoretic pentru garajele de acasă, dar ar putea deveni disponibilă şi în zonele publice – cu asemenea plăci încorporate pe drumuri sau în parcările publice. Când a început dezvoltarea BMW i3, unităţile de încărcare erau prea mari şi prea grele şi ar fi dus la o reducere inutilă a autonomiei automobilului. Acum, cercetătorii BMW Group au redus de 10 ori dimensiunea şi masa plăcii de realimentare din maşină.
Pentru ca tehnologia de încărcare prin inducţie să fie compatibilă cu automobile ale diferiţilor constructori, este necesar un standard – ideal internaţional. Alături de alţi producători, BMW Group a înfiinţat un grup oficial de lucru pentru acest obiectiv, sub auspiciile Comisiei pentru Tehnologii Electrice, Electronice şi Informaţionale din Germania (DKE/VDE), iar diferiţi constructori comunică deja la nivel internaţional.
Realimentare publică: încărcare pe drum.
Clienţii care nu pot realimenta BMW i3 la domiciliu sau la muncă vor găsi soluţii personalizate în pachetul 360° ELECTRIC. În colaborare cu operatorii parcărilor şi furnizorii staţiilor publice de realimentare, BMW i oferă clienţilor acces sigur la infrastructura publică de încărcare. Împreună cu partenerii săi, BMW i susţine interconectarea cu terminalele smartphone şi sistemele de navigaţie pentru a furniza utilizatorilor informații precum afişarea staţiilor de realimentare disponibile şi metode simple şi transparente de plată cu cardul ChargeNow. Cardul ChargeNow permite acces complet la staţiile de realimentare şi plată fără cash. Cardul ChargeNow adună numărul maxim posibil de furnizori ai infrastructurii publice de realimentare din toate pieţele BMW i, astfel încât clienţii să poată accesa punctele de încărcare ale diferiţilor furnizori cu un singur card şi să primească o factură standardizată de la BMW i.
Numai în Germania sunt peste 70 de furnizori diferiţi de facilităţi publice de realimentare care în prezent utilizează diferite concepte de plată şi servicii. Armonizarea acestei situaţii este esenţială. Provocarea este extinderea continuă a produselor şi serviciilor complete împreună cu toţi partenerii participanţi.
Un exemplu actual de interconectare a infrastructurii publice de realimentare este portofoliul de soluţii prezentat recent de Hubject GmbH, un joint venture BMW Group, Bosch, Daimler, EnBW, RWE şi Siemens. Compania permite furnizorilor de servicii de electromobilitate să-şi extindă oferta care va include e-roaming. Prin contract cu un singur furnizor, conducătorii automobilelor electrice au acces la fiecare punct public de realimentare dintr-o reţea europeană existentă, iar clienţii BMW i le pot utiliza cu cardul ChargeNow. În viitor, realimentarea maşinilor electrice va fi la fel de simplă precum retragerea banilor de la un bancomat. Accesul la staţia de încărcare are loc printr-un cod QR standardizat care începe şi opreşte procesul de realimentare prin funcţia de scanare şi o aplicație specială smartphone.
De la München la Leipzig doar în regim electric.
În cadrul unui joint venture cu finanţare din partea guvernului german – alături de BMW Group mai participă ABB, Deutsche Bahn, EIGHT, RWE, Universitatea din Bamberg, Universitatea Forţelor Armate Germane din München şi Universitatea Tehnică din Dresda -, o staţie de încărcare rapidă a maşinilor electrice este construită la BMW Welt în München, lucrările urmând a fi finalizate în vară. Utilizatorii vor avea la dispoziţie două puncte de realimentare în Combined Charging System CCS (Combo), sistem pe care constructorii europeni de automobile l-ai agreat ca standard comun. În plus faţă de metodele cunoscute de încărcare care utilizează curentul alternativ, CCS permite alimentări foarte rapide cu ajutorul curentului continuu şi este potrivit pentru noul BMW i3, precum şi pentru automobilele electrice ale altor constructori.
Noua staţie de încărcare creează o conexiune între maşinile electrice, transportul public local şi traficul bicicletelor electrice în imediata vecinătate a staţiei de metrou Olympiapark.
Ca parte a unui alt proiect promoţional, un consorţiu format din BMW Group, Siemens şi E.ON montează staţii de încărcare rapidă de-a lungul autostrăzii A9. De la începutul anului 2014, acest sistem va permite călătoria exclusiv prin propulsie electrică de la München la Berlin cu scurte opriri pentru realimentare. Şi nu se va termina acolo: un plan similar al altor companii va acoperi distanţa de la München la Salzburg şi Viena, dar şi mai departe până la Bratislava, deschizând astfel calea pentru o reţea transnaţională de staţii de încărcare rapidă.
Aceste exemple demonstrează că infrastructura publică de încărcare este în continuă creştere, iar opţiunile de realimentare acasă sau la serviciu – în prezent, predominante – sunt îmbunătăţite continuu, ceea ce oferă utilizatorilor de automobile electrice o şi mai mare flexibilitate şi opţiuni de a călători pe distanţe mai lungi fără dificultate. Şi în acest caz, testul la scară largă efectuat de BMW Group a oferit rezultate interesante: utilizatorii care au avut stații proprii sau acces la stații publice sigure de încărcare au putut parcurge până la 90% din călătorii cu MINI E. În medie, au reuşit acest lucru cu mai puţin de 10% încărcări la staţii publice.
Mobilitate flexibilă: utilizare vastă a alternativelor.
Acolo unde autonomia unui BMW i3 nu este suficientă, clienţii pot beneficia de module suplimentare de mobilitate, care pot fi utilizate pentru a parcurge distanţe şi mai mari – de exemplu, utilizarea temporară a unui BMW cu motor cu ardere internă sau a unui model hibrid. Acestea pot fi rezervate și utilizate tot prin serviciul 360° ELECTRIC. Clienţii BMW i au acces şi la DriveNow, serviciu de car-sharing care în prezent este disponibil în Germania și Statele Unite, dar se dezvoltă rapid.
Cu BMW i3, accentul este pus pe opţiunea de propulsie integral electrică. Pentru clienţii care în mod regulat vor să conducă pe distanţe mai mari de 160 de kilometri, BMW oferă un sistem range extender, prin care autonomia unui BMW i3 ajunge la aproximativ 300 de kilometri.
Servicii de asistenţă.
Pentru ca BMW i3 să aibă întotdeauna o funcţionare cotidiană sigură, bateria şi alte sisteme electrice sunt monitorizate continuu în timpul condusului. În cazul puţin probabil al unei defecţiuni,BMW Service Mobil sau atelierele pot identifica prin diagnoză componentele defecte.
Totuşi, dacă bateria este deteriorată, BMW i oferă, în premieră pentru industria auto, un acumulator complet modular şi reparabil – totul odată cu lansarea BMW i3. Astfel, orice defecţiune nu necesită o schimbare integrală, pentru că este posibilă corectarea problemei prin înlocuirea modulelor individuale la dealerii BMW i. Măsurile de design şi abordarea cu piese de schimb modulare contribuie pe termen lung la reducerea costurilor de operare şi de garanţie. Acest concept contribuie semnificativ şi la conservarea resurselor şi la strategia de dezvoltare durabilă.
Acumulatori dezvoltați de BMW.
Acumulatorii pentru BMW i3 sunt produşi pe o linie de asamblare ultramodernă în cadrul uzinei BMW din Dingolfing. În afara celulelor, care sunt cumpărate de la un furnizor, bateriile sunt o dezvoltare proprie BMW. Acesta lucru a fost posibil pe fondul experienţei de dezvoltare acumulată la precedentele acumulatoare dezvoltate intern, cum au fost cele de la BMW ActiveHybrid 3 şi 5 şi BMW ActiveE, şi a permis optimizări suplimentare.
Structura modulară a bateriei cuprinde blocuri individuale, fiecare având propriile sisteme de siguranţă. Decizia de a construi sistemul de stocare a energiei înseamnă că atât BMW, cât şi clienţii săi se bucură de numeroase avantaje. Se garantează exploatarea suplimentară a potenţialului tehnologiei de stocare a energiei, dar şi performanţele BMW specifice şi siguranţa maximă. Iar BMW, ca dezvoltator şi producător, poate reacţiona foarte flexibil la cerinţele şi nevoile din viitor.
Răcire cu agent frigorific.
BMW i utilizează agentul frigorific al sistemului de aer condiţionat pentru răcirea directă a acumulatorului. Această răcire oferă eficienţă frigorifică maximă în comparaţie cu răcirea cu apă sau aer şi nu sunt necesare componente suplimentare precum ventilatoare sau pompe, ceea ce reduce masa şi dimensiunile instalaţiei. Căldura de preîncălzire când temperatura este scăzută este furnizată direct de reţeaua de electricitate, dacă automobilul este conectat la panoul BMW i.
În consecinţă, puterea acumulatorului rămâne constantă în cea mai mare parte a ciclului de încărcare şi, în general, este independentă de temperaturile fluctuante – beneficiile sunt: utilizare cotidiană convenabilă, stabilitate pe termen lung şi durată de viaţă a bateriei.
În plus, o importanţa deosebită a fost acordată consumului redus de energiei de către componentele electrice de la BMW i3. Sistemul de încălzire a habitaclului operează pe principiul pompei de căldură şi economiseşte până la 30% din electricitate în trafic urban în comparaţie cu încălzirea electrică convenţională. Pentru lumina interioară şi cea exterioară sunt folosite LED-uri ce economisesc electricitate. Ambele măsuri contribuie la autonomia BMW i3. Şi, cu utilizarea farurilor cu LASER BMW i8 va deschide o dimensiune complet nouă a eficienţei energetice.
Fiabilitatea este importantă.
Spre deosebire de o reţea convenţională de bord, sistemul electric de la BMW i3 are un design bipolar. Astfel, polul negativ nu are legătură la pământ – anume, caroseria -, ci reprezintă o rețea separată.
Carcasa complet sigilată a bateriei păstrează şi apa la distanţă. Când a fost selectată compoziţia chimică a celulelor bateriei, în calcul s-a luat, pe lângă eficienţă şi durabilitate, şi faptul că celulele sunt adecvate pentru utilizare la automobile, în special din punct de vedere al siguranţei. Mai mult, algoritmii complecşi de monitorizare, senzorii sofisticaţi şi sistemul de răcire asigură că bateria nu poate fi supraîncărcată sau excesiv descărcată şi nu se supraîncălzeşte la operare. Trei niveluri de siguranţă, care includ mecanisme de dezactivare software şi hardware, asigură fiabilitatea întregului sistem electric.
Chiar şi la finalul duratei de viaţă a automobilului, acumulatorul de la BMW i3 este încă foarte eficient, cu o capacitate bună de stocare a energiei. După aproximativ 1.000 de cicluri de încărcare, bateria păstrează mare parte din capacitata nominală. De aceea, BMW i va pregăti acumulatorii şi îi va refolosi. Dintr-o perspectivă a dezvoltării durabile, bateriile pot fi utilizate ca dispozitive staţionare de stocare a energiei pentru numeroase aplicaţii noi. Acestea includ stocarea energiei solare într-un sistem solar alimentarea cu energie electrică a reţelei casnice pe timpul nopţii, în condiţii meteo nefavorabile.
Conectarea mai multor baterii oferă şi posibilitatea unor sisteme de stocare la scară comercială. Cele două centre de cercetare ale BMW Group utilizează deja aceste sisteme: BMW Group Technology Office USA din Mountain View (California) şi, din ianuarie 2013, BMW ConnectedDrive Lab din Shanghai (China). Acumulatorii de la MINI E sunt utilizaţi şi la Energy Efficiency House Plus, pe care Ministerul Economiei şi Tehnologiei din Germania îl are la Berlin, pentru optimizarea şi stabilizarea alimentării locale cu energie.
Alte scenarii de utilizare comercială pentru dispozitive mari de stocare, cu capacitate de mai mulţi megawatt, includ stabilizarea alimentării la nivel de reţea de electricitate. BMW i lucrează la cercetarea şi implementarea aplicaţiilor la acest nivel. Ca producător global de automobile, BMW i urmează o strategie integrală pentru acoperirea potenţialelor pieţe mondiale în domeniul acumulatoarelor reutilizabile.
4. Siguranţa şi repararea CFRP.
Construcţia uşoară şi siguranţa nu sunt noţiuni aflate în contradicţie. De fapt, chiar opusul: în testele de impact, combinaţia de materiale precum aluminiu şi CFRP în conceptul LifeDrive de la BMW i3 a depăşit parţial chiar şi precedentele structuri din oţel. Utilizarea plasticului ranforsat cu fibră de carbon face posibilă şi construirea unor caroserii foarte uşoare. CFRP deţine proprietăţi impresionante de absorbţie a energiei şi este foarte tolerant la daune. CFRP este cel mai uşor material care poate fi folosit în construcţia de caroserii pentru automobile, fără a fi afectată siguranţa.
Modulul LifeDrive oferă siguranţă optimă.
Cerinţele în caz de accident sunt foarte stricte în producţia de automobile. În considerare sunt luate numeroase criterii de impact stipulate de directivele stricte ale organizaţiilor globale de protecţia consumatorilor şi ale legiuitorilor. Chiar şi în timpul dezvoltării conceptului BMW i3 a existat o comunicare intensă cu instituţiile internaţionale de teste de impact cu privire la caroseria inedită şi conceptul siguranţei modelelor BMW i.
Dr. Ulrich Veh, expert în siguranţă la BMW i Development, a concluzionat: "Şi cu modelele BMW i ne aflăm la nivelul impus de BMW". Per total, celula pasagerilor foarte rezistentă şi distribuţia inteligentă a energiei în modulul LifeDrive creează premisele pentru protecţia optimă a pasagerilor. Chiar şi după un impact frontal la 64 km/h care a slăbit structura, materialele foarte rigide au menţinut intactă celula de supravieţuire pentru pasageri. Structura de aluminiu din partea frontală şi cea spate a modulului Drive – activă în caz de coliziune – furnizează un plus de siguranţă, astfel încât caroseria suferă o deformare mai mică decât în cazul caroseriilor cu panouri de oţel. În plus, "efectul de cocon" al caroseriei CFRP permite ca uşile să fie deschise fără probleme.
Similar, echipajele de intervenţie de la pompieri nu au avut dificultăţi cu noul concept de automobil în caz de accident. Gerhard Schmöller, responsabil pentru pregătirea Brigăzii Municipale de Pompieri din München, a declarat: "Brigada din München a avut oportunitatea de a confirma, prin testele standardizate de tăiere, că salvarea pasagerilor dintr-un BMW i3 care a suferit un accident este la fel de simplă ca la un automobil convenţional. Activitatea de dezvoltare în relaţie cu salvarea în caz de accident a atins deja un nivel ridicat – în ciuda noului concept de maşină al mărcii şi utilizării CFRP pe scară largă. Suntem impresionaţi de determinarea şi grija inginerilor de a scrie istoria auto fără a compromite siguranţa pasagerilor".
Combinaţia de aluminiu şi CFRP încorporează bateria în siguranţă.
Acumulatorul este amplasat sub podeaua din aluminiu a modulului Drive pentru protecţie maximă, unde, conform statisticilor, automobilele absorb cel mai mic nivel de energie la impact şi astfel experimentează cea mai mică deformare. În testul de impact lateral efectuat de Euro NCAP, în care o bară loveşte automobilul din lateral în punctul mort cu 32 km/h, materialul compozit cu fibră de carbon demonstrează o capacitate extraordinară de absorbţie a energiei. Modulul Life absoarbe întregul impact cu deformare minimă, garantând astfel protecţie optimă a pasagerilor.
Bateria beneficiază şi din proprietăţile excelente de deformare ale modului Life realizat din CFRP. În testul de impact lateral, bara nu penetrează până la baterie. Combinaţia materialelor utilizate şi distribuţia inteligentă a energiei în modulul LifeDrive asigură o protecţie optimă a acumulatorului chiar şi în zona pragurilor laterale.
Acumulatorii litiu-ion sunt sigur chiar şi în caz de incendiu.
Siguranţa este un criteriu important în dezvoltarea modelelor BMW i. O gamă de sisteme şi măsuri a fost implementată în automobil pentru a asigura funcționarea normală şi în caz de incendiu accidental. Sistemul de înaltă tensiune este conceput pentru a face faţă accidentelor dincolo de cerinţele legale. Acumulatorul include dotări (de exemplu, unitate de ventilare) pentru a asigura ventilarea controlată a gazelor de incendiu de lângă baterie.
Pentru a cita cea mai recentă serie de teste efectuate de renumitul Centru de Competenţă pentru Electromobilitate DEKRA: "Am efectuat numeroase teste de comportament al aprinderii, propagare a flăcării şi cerinţe de stingere pentru poluarea produsă de scurgerea apei folosită la stingerea unui eventual incendiu. Concluzia noastră este că, în caz de incendiu, automobilele electrice şi hibrid cu acumulatori litiu-ion sunt cel puţin la fel de sigure precum maşinile convenţionale." (comunicatul de presă DEKRA din 29 octombrie 2012; DEKRA este unul din liderii mondiali ai organizaţiilor independente care punct accentul pe siguranţă, protecţia mediului şi analiza produsului.)
Pentru a asigura siguranţa maximă în caz de accident, acumulatorul este deconectat de la sistemul de tensiune, iar componentele conectate sunt descărcate când sistemul de prindere a pasagerilor este activat. Obiectivul este prevenirea unui scurtcircuit, care poate duce la şocuri electrice sau poate cauza un incendiu.
Costurile de reparaţie pentru modelele BMW i sunt la nivelul segmentului.
Conform testelor efectuate de asiguratori şi de BMW Accident Research, în principal rezultă doar daune minore din majoritatea accidentelor. Cuprinzând aproximativ 90% din totalul accidentelor înregistrate de automobilele convenţionale, daunele sunt la nivelul exteriorului. BMW i3 ţine cont de acest aspect şi este placat de jur-împrejur cu elemente din plastic, prinse cu şuruburi sau cu cleme. Micile lovituri sunt absorbite fără a lăsa urme, aşa cum se întâmplă de obicei cu piesele metalice. Dacă este afectată vopseaua, nu apare rugină. Dacă o secţiune exterioară de la BMW i3 trebuie înlocuită, aceasta poate fi efectuată rapid şi economic. Per total, costurile de reparaţie după accident sunt similare cu cele ale unui BMW Seria 1. Prin urmare, se poate presupune că prima de asigurare va fi la nivelul obişnuit al segmentului compact.
Structura din aluminiu sudat a modulului Drive este reparată prin utilizarea metodelor "la rece" – lipire şi nituire. Aceste metode au fost utilizare cu succes în atelierele BMW încă din 2003.
În faza de dezvoltare a conceptului, posibilitatea de reparare a structurii CFRP de la modulul Life a fost în fruntea listei cu specificaţiile tehnice. De exemplu, numeroase secţiuni de reparaţii au fost definite pentru rama laterală. Dacă un prag lateral afectat trebuie înlocuit după un impact lateral, atelierul realizează o inspecţie vizuală şi o constatare a pagubelor, după care scoate doar secţiunea afectată a pragului lateral prin utilizarea unui instrument patentat de frezat. Componenta necesară a pragului este prelucrată pentru a se potrivi, după care este montată pe automobilul deteriorat. Noua piese este prinsă la punctele de separare prin utilizarea elementelor de reparare.
Orice dealer autorizat BMW i poate efectua reparaţii exterioare. Datorită particularităţilor modulului LifeDrive – specifice produsului -, vor exista centre de reparaţii în care angajaţi specializaţi vor repara maşinile cu daune la structura de aluminiu sau CFRP.
