Volmaakt schone Opel Zafira Fuel Cell

(18 Februari 2000)

PERSBERICHT:

Tijdens de prestigieuze Genève Motor Show presenteert Opel een baan-brekende concept car met brandstofcel aan het grote publiek Deze Zafira is uitstekend geschikt voor normaal dagelijks gebruik, maar produceert - behalve wat waterdamp - letterlijk geen enkele uitstoot. De ruimtewagen wordt elektrisch aangedreven door een 65 kW/75 pk sterke driefase wisselstroom-motor. Die betrekt de benodigde elektrische kracht uit een brandstofcel, die op zijn beurt wordt gevoed met puur waterstofgas. In tegenstelling tot allerlei andere concept modellen die met een vergelijkbare techniek werken, is deze Zafira volledig gebruiksklaar. Zo biedt hij prima plaats aan vijf volwassen personen en is er een flinke bagageruimte beschikbaar. De prestaties mogen er eveneens zijn. Niet alleen biedt hij comfortabele rij-eigenschappen, het studie-model haalt ook een topsnelheid van 140 kilometer per uur en kent een actie-radius van zo'n 400 kilometer. Daarmee bewijst deze unieke Zafira dat een dergelijke auto met brandstofcel uitstekend voor normaal gebruik inzetbaar is.

Het studiemodel mag buitengewoon serieus genomen worden. De experimentele Opel vormt een volgende stap in de ontwikkeling van een productiemodel. Bij eerder getoonde rijdende prototypes was de laadruimte nog compleet gevuld met alle benodigde techniek. Maar nu zijn de brandstofvoorraad, de brandstofcel en de aandrijftechniek zoals gezegd al zo goed geïntegreerd dat deze 'tweede generatie' auto over een normale zit- en bagageruimte beschikt.

De Zafira met brandstofcel is gebouwd door een speciaal ontwikkelingsteam van 200 specialisten, dat zowel in het Duitse als het Amerikaanse Global Alternative Propulsion Center (GAPC) aan de vervolmaking van deze veelbelovende aandrijftechniek werkt. Het doel: binnen een aantal jaren moet een dergelijke extreem milieuvriendelijke auto voor de consument beschikbaar zijn, tegen een concurrerende prijs. Want anders zou de exercitie niet echt zinvol zijn. De brandstofcel moet een volwaardig alternatief worden voor benzine en diesel.

Tweede generatie
Zoals de kenners weten, presenteerde Opel de eerdere stadia van ontwikkeling onder andere tijdens de Genéve Motor Show in 1997 en de Motorshow van Parijs in 1998. De beide eerste generatie concept modellen kregen een wat andere opzet dan de huidige. Ze werden namelijk uitgerust met een omzetter, die het voor een brandstofcel benodigde waterstofgas zelf produceerde. Dat gebeurde door methanol als het ware te 'kraken'. Methanol werd dus omgezet in waterstofgas en onschuldig Co2. In het nieuwste studiemodel komt zelfs dat kleine kringeltje kooldioxide dus niet meer uit de uitlaat. De nieuwste Zafira slaat waterstof als brandstof op in een speciale tank.

Zoals gezegd is de ontwikkeling van elektrische aandrijving in combinatie met een brandstofcel een mondiale aangelegenheid. Tijdens de Detroit Motorshow presenteerde General Motors de Precept. Deze liet overigens weer een andere oplossing zien voor de opslag van het waterstofgas; een geavanceerd en compact chemisch hydride systeem.

Speciale tank
In de nieuwste Zafira met brandstofcel wordt het waterstofgas opgeslagen in een speciale buisvormige tank die ongeveer een meter lang is, met een doorsnee van 40 centimeter. Hij doet in zeker zin denken aan een tank voor autogas. Daarin kan in dit geval 75 liter vloei baar waterstofgas worden meegenomen. De tank weegt zelf overigens slechts vijf kilogram. Uiteraard is dit overigens de enige overeenkomst met het 'normale' autogas. Het waterstofgas blijft immers alleen vloeibaar bij temperaturen onder de minus 253 graden Celsius.

De vloeistof moet dus extreem goed worden geïsoleerd van de buitentemperatuur. Dat is mogelijk geworden door een geavanceerde isolerende tussenlaag in de constructie van de tank op te nemen. Die laag is zeer dun, maar kent dezelfde werking als een pak polystyreenschuim van enkele meters dik.

Roestvrijstaal
In de getoonde Zafira wordt een roestvrijstalen tank geplaatst. Die wordt veilig weggeborgen onder de tweede zitrij en een deel van de bagageruimte. De tank kan uiteraard geweldige krachten verdragen, waaronder botsingen. Zo is hij opgewassen tegen een versnelling of vertraging van maar liefst 30 G. Een enorme klap. De botseigenschappen zijn uitgebreid getest. Wat merken de inzittenden eigenlijk van die tank? En de aandrijving? In feite heel weinig. De achterbank en laadvloer zijn respectievelijk drie en tien centimeter hoger dan bij een normale Zafira.

Het vooronder
Misschien wel het meest opmerkelijke detail aan deze Zafira is het feit dat de complete aandrijftechniek 'gewoon' in het vooronder is geplaatst. Zowel de elektrische aandrijving als de regeltechniek en de brandstofcel vinden daar een plaatsje. Daarmee wordt eens te meer aangetoond dat de auto met brandstofcel niet alleen milieuvriendelijk is, maar ook heel praktisch inzetbaar. De zogenaamde 'stack' (het hart van de brandstofcel) meet in dit geval 590 x 270 x 500 mm. Binnen die doosvormige ruimte bevindt zich een stapel zeer speciale dunne plaatjes waartussen de feitelijke 'koude verbranding' van het waterstofgas plaatsvindt. Een chemisch proces waarin waterstofgas met behulp van zuurstof uit de lucht wordt omgezet in elektrische energie en (als enige restproduct) een pufje waterdamp uit de uitlaat. Schoner kan het bijna niet...

Ondanks zijn compacte formaat heeft de 'stack' van deze Zafira een maximale opbrengst van maar liefst 80 kW. De reden is simpel: een brandstofcel werkt extra efficiënt als hij op deellast werkt. Binnen de brandstofcel is als het ware een wafel met 195 laagjes te vinden. De maximale prestaties van de cel zijn heel gemakkelijk te variëren door hem uit meer of minder van die laagjes op te bouwen. Heel simpel gezegd: twee extra laagjes leveren ongeveer een paardenkracht extra! Om nog even terug te komen op die term koude verbranding. De brandstofcel doet zijn werk bij een temperatuur van 80 graden Celsius. In feite is er dus helemaal geen sprake van een verbranding, maar draait alles om een perfect gecontroleerd chemisch proces. Maar aangezien de term koude verbranding gemakkelijk in de mond ligt, wordt die in de wandelgangen vaak gebruikt om het proces te omschrijven. In werkelijkheid doet het hele gebeuren eerder denken aan de werking van een (koude) katalysator.

De motor
Zoals gezegd wordt de kracht uit de brandstofcel 'stack' naar een driefasen synchrone wisselstroomelektromotor gevoerd. Die drijft de voorwielen aan via een vaste overbrenging. Dankzij de enorme trekkracht van een elektromotor is een versnellingsbak niet nodig. Overigens is het verbluffend hoe sterk en soepel de aandrijving onder het rijden aanvoelt. Nauwelijks verwonderlijk als blijkt dat de trekkracht van 251 Nm altijd beschikbaar is. Vanaf nul toeren tot topsnelheid.

De complete aandrijfunit weegt 68 kilogram. De hele auto brengt 1.575 kilogram op de schaal. Verrassend weinig, daar het een uniek prototype betreft. Hij is maar 150 kilogram zwaarder dan een normale Zafira. Met een acceleratie van nul naar honderd in 16 seconden en een top van 140 kilometer per uur is de experimentele Zafira in normaal verkeer uitstekend te gebruiken. Overigens is het uiterst eenvoudig om die prestaties verder uit te bouwen. Indien gewenst kan in de getoonde auto bijvoorbeeld ook een elektromotor met 60 kW/82 pk en een koppel van 305 Nm worden toegepast.

Praktisch bruikbaar
Dat de brandstofcel een uiterst veelbelovende techniek is, staat buiten kijf. Dat neemt niet weg dat er bij de ontwikkeling van de techniek (die niet voor niets al sinds tientallen jaren bekend is als energiebron in de ruimtevaart) nogal wat praktische hobbels overwonnen moeten worden. Mede op basis van een enorme ervaring op dit gebied (GM werkt er al mee sinds 1964) nemen de ontwikkelingsafdelingen in Mainz-Kastel (DL) en Rochester (USA) inmiddels flinke stappen vooruit. De afgelopen tijd zijn er bijvoorbeeld twee belangrijke praktische problemen overwonnen. Zo reageert de brandstofcel nu veel sneller op gasgeven - een term die in dit geval heel letterlijk mag worden genomen - en is de cel ook beter bestand tegen lage temperaturen. Details die voor een dagelijks gebruik uiteraard voor elkaar moeten zijn.

De onderzoeksafdeling is er onder leiding van Dr. Byron J. McCormick en Dr. Eberhard Schubert in geslaagd een brandstofcel meerdere malen op te starten bij een buitentemperatuur onder de minus 20 graden Celsius. Zonder nadelige effecten op de beschikbare elektrische energie. Inmiddels vinden proeven plaats bij nog lagere temperaturen.

De optimale oplossing
De toekomst van deze brandstofceltechniek ziet er zo veel belovend uit dat ook andere automobielconcems er inmiddels aan werken. Om de toekomstige Opel modellen met brandstofcel zo snel en efficiënt mogelijk klaar te maken voor dagelijks gebruik, is General Motors strategische samenwerkingen aangegaan met partners als de grootste Japanse automobielproducent Toyota en een aantal grote olie-maatschappijen. Wat de laatste partners betreft: ook de toelevering van de benodigde brandstof dient binnen luttele jaren praktisch te worden geregeld. De gezamenlijke doelstellingen liggen op het gebied van de benodigde infrastructuur (zoals tankstations), het terugdringen van de kosten en de ontwikkeling van een nog lichtere en meer compacte opslagtechniek voor de 'brandstof van de toekomst'.

Wat de optimale oplossing in de praktijk is? Dr. Eberhard Schubert is er kort over: 'De beste oplossing zou het gebruik van puur waterstofgas zijn. Daarmee heeft de brandstofcel zijn optimale rendement, de auto stoot letterlijk geen enkel schadelijk gas uit, hij rijdt heel stil en biedt tegelijkertijd uitstekende rij-eigenschappen.'

Deel: ' Volmaakt schone Opel Zafira Fuel Cell '




Lees ook