Eko transport. Kierunek wodór?

Eko transport. Kierunek wodór?

0 komentarzy 📅24 sierpnia 2015, 06:20

Dzisiejsze pojazdy ekologiczne, czy raczej niskoemisyje kojarzone są głównie z hybrydami i samochodami elektrycznymi. Terminy te są coraz szybciej oswajane nad Wisłą głównie dlatego, że można już bez problemu kupić w polskich salonach auta z napisem electric lub hybrid. Dodatkową pozytywną kampanię informacyjno-marketingową przeprowadzają producenci np. Mitsubishi i Toyota. Eko tkankę miejską pobudzają władze niektórych miast, budując darmowe stacje elektrycznego ładowania lub oferując darmowe parkowanie w niektórych strefach, czy wręcz możliwość porusza się po zamkniętych dla silników spalinowych ulicach. Sprzedaż hybryd i pojazdów elektrycznych w Polsce liczona jest w dziesiątkach sztuk, z dużą tendencją wzrostową. Fakt wzrostu nie dziwi, skoro jeszcze dwa lata temu oficjalnie nie sprzedano żadnego tego typu aut, startowano zatem z poziomu zero.

Kiedy już polski konsument poznał zwroty związane z eko samochodowym językiem i oswoił z informacją, że hybrydy są równie niezawodne jak diesle (jedna z reklam) – nastąpiła kolejna nowość, pod koniec 2014 roku Toyota zaprezentowała model Mirai, auto napędzane wodorem (zaawansowanych technicznie czytelników przepraszam za świadome uproszczenie). Jeszcze bardziej ekologiczne, tajemnicze i niedostępne niż wcześniej elektryk i hybryda.

Nie dokonała się jeszcze pierwsza ekologiczna rewolucja, a już nadchodzi kolejna?

Po pierwsze nie dla wszystkich transport oparty na prądzie lub prądzie i spalinach jest ekologiczny. Oczywiście chodzi o akumulatory, których produkcja, składowanie i utylizacja nie należą do przyjaznych środowisku. Podobnie jak sama produkcja prądu używanego do ładowania samochodu – np. przez elektrownie węglowe lub jądrowe (zatem uwalnianie  do atmosfery wielkich ilości dwutlenku węgla, dwutlenek siarki, tlenki azotu, odpady radioaktywne, niebezpieczeństwo skażenia). Jedni przyznają – lepszy taki krok niż zatruwanie tradycyjnymi silnikami, inni że trzeba pójść dalej. Dalej jest np. wodór. I po raz kolejny naprzeciw nowinkom technicznym wychodzi Toyota. Prius pomimo, że nie pierwszy produkowany samochód elektryczny stał się synonimem modnej ekologii, którą rozpropagowały hollywoodzkie gwiazdy. Czy teraz czas na Mirai – również nie pierwszy produkowany samochód na wodór?

 

Rozpoczęcie seryjnej produkcji miało miejsce w grudniu 2014 roku w Japonii. Świat obiegła wówczas informacja o prawdziwym przełomie, sensacji podsycanej tanimi nagłówkami w stylu „Rewolucja przy dystrybutorze”, „Szejkom grozi bankructwo” lub też ukazującej skrajną niewiedzę – „Samochód na wodę” itp. itd.. Póki co trudno ogłosić sukces chociaż plan naszkicowany przez producentów i przedstawiony w materiałach z zeszłego roku jest skrupulatnie realizowany, a nawet rozwijany (zwiększenie produkcji Mirai, ze względu na więcej zamówień niż planowano, wcześniejsze dostarczenie aut do Europy o ok. 1,5 miesiąca),

 

W Japonii Mirai kosztuje ok. 6,7 mln jenów (ok. 57400 USD). Rząd tego kraju przyznał jego nabywcom dotacje sięgające prawie 1/3 ceny auta, czyli w wysokości 2 mln jenów (19600 USD) oraz możliwość darmowego tankowania przez okres 3 lat, bezpłatnej obsługi serwisowej i pomocy drogowej, całodobową pomoc telefoniczną specjalnie wyszkolonych asystentów. Napęd wodorowy będzie objęty gwarancją na 8 lat lub 100 tys. mil (ponad 160 tys. km). Podobne udogodnienia planowane są w USA – dopłaty rządowe na poziomie 8000 dolarów. Stan Kalifornia przyzna swoim mieszkańcom dodatkowy rabat 5 000 dolarów oraz pozwoli korzystać z pasów dla pojazdów z wieloma pasażerami, nawet gdy samochodem jedzie tylko kierowca.

Podbój świata

 

Toyota_Mirai_Wodor

Minęło prawie 9 miesięcy od sprzedażowego debiutu i zgodnie z zapowiedziami z końca 2014 roku Mirai będzie dostępna w Europie od września br. (póki co Niemcy, Dania, Wielka Brytania). Jak informuje Toyota od 2017 roku Mirai obecna będzie także na nowych rynkach – adekwatnie do rozwoju infrastruktury wodorowej. Planowana sprzedaż w Europie 50 sztuk (2015) i 100 sztuk (2016), a cena to ok. 66 000 EURO (netto).

 

Toyota planuje sprzedać w 2015 roku 700 egzemplarzy Mirai – głównie w pięciu krajach: Japonii, USA, Wielkiej Brytanii, Danii i Niemczech. Ciężko będzie powtórzyć sukces na miarę Priusa, ale w przypadku Mirai problemem jest nieporównywalnie wręcz słaba sieć stacji wodorowych (vs. stacje elektryczne). W Japonii sukcesywnie wzrasta ich liczba (ok. 30 stacji, głównie wokół aglomeracji Tokio, Nagoi, Osaki), w przypadku Unii Europejskiej rozwijany jest projekt budowania stacji wodorowych w różnych krajach UE (Dania, Szwecja, Wielka Brytania, Niemcy, Austria, Włochy). Plany zakładają, że w 2017 roku powinno funkcjonować kilkaset takich punktów. Projekt jest realny do wykonania, gdyż oprócz samej Unii zaangażowane są w niego wielkie koncerny typu BMW, Daimler, Toyota, Honda oraz dostawcy paliwa wodorowego Air Products, Copenhagen Hydrogen Network, ITM Power, Linde, OMV. W USA Toyota we współpracy z firmą Air Liquide wybuduje 12 punktów tankowania na terenie stanów New York, Massachusetts, New Jersey, Rhode Island i Connecticut.

 

W czym rzecz Mirai?

Mirai to sedan segmentu D, z przyzwoicie wykonanym wnętrzem, interesującą kreską nadwozia – przy czym drapieżny przód (wielkie wloty powietrza) naprawdę może się podobać, profil i tył już niekoniecznie. Podobnie jak Prius jest to auto o wyróżniającym nadwoziu. Kierowca otoczony jest dodatkowymi wyświetlaczami oraz przyciskami, ale mieści się to bardziej w estetyce auta zaawansowanego technologicznie niż promu kosmicznego.

Auto jest hybrydą, ale nie w znanej nam wszystkim „klasycznej” konfiguracji (silnik spalinowy i elektryczny), a trochę innej – wodorowe ogniwa paliwowe oraz silnik elektryczny. Istotnym elementem są również dwa zbiorniki na sprężony wodór (do ok. 700 atmosfer), o pojemnościach 122 (przód) i 62 litry (tył). Interesującą informacją jest czas tankowania tych całkiem sporych baków – 3 minuty. Realnie tajemnicze ogniwa dają kierowcy do dyspozycji 155 KM, 9 sekund do 100km/h (zupełnie przyzwoity wynik przy wymiarach auta: 4,89 m długości, 1,81 m szerokości, 1,53 m wysokości i wadze 1850 kg.) – przy ogromnej elastyczności i bardzo wysokiej kulturze pracy. Bezszelestny silnik elektryczny zapewnia dużą rezerwę mocy przy każdej prędkości jazdy. Dzięki temu moment obrotowy układu (335 Nm) jest dostępny w pełnej wartości od samego momentu ruszenia, a następnie jest płynnie i rozwijany przy wyższych prędkościach.

Auto dzięki bardzo niskiemu środkowi ciężkości, prowadzi się pewnie i stabilnie. W związku z wyeliminowaniem dużych i ciężkich akumulatorów (vide samochody elektryczne/hybrydy) Mirai nie jest specjalnie przeciążony, nie zaistniała również sytuacja zabierania powierzchni pasażerom pod potrzeby baterii, jak ma to miejsce w większości modeli hybrydowych, w imię zasady „gdzieś trzeba było je schować”. W związku z czym technologia ogniw paliwowych będzie mogła być swobodnie stosowana nie tylko w sedanach, ale również przy autach o różnych rozmiarach (VANy, SUVy, miejskie).

Na pytanie o skojarzenia związane z samochodami elektrycznymi ze strony kierowców padają dwa główne argumenty – wysoka cena i mały zasięg „na jednym baku”, a w domyśle również długie ładowanie. Toyota modelem Mirai eliminuje kwestię długiego „tankowania” – 3 minuty i znacznie ograniczonego kilometrowo obszaru do pokonania na jednym ładowaniu – ok. 500 km. Kwestia ceny na tym etapie komercjalizacji produkcji zależy w dużej mierze od ulg i ułatwień jakie występują w danym kraju. Trudno mówić o Polsce jako pionierze ekologicznego transportu – już widać na przykładzie aut niskoemisyjnych (elektryk, hybryda), że na wyjątkowe traktowanie nabywców takich pojazdów nie można zbytnio liczyć (poza inicjatywami poszczególnych miast, kierowcy mogą liczyć maksymalnie na zwalnianie z opłat parkingowych, ewentualnie możliwość wjazdu w strefy do których nie mają dostępu auta spalinowe). Zupełnie inną i niezwykle istotną kwestią jest dostępność sieci stacji tankowania wodorem, poza kilkoma krajami Europy Zachodniej ciężko wskazać obszary gdzie chociażby planowane są takie punkty. A bez rozwoju ich sieci nie ma mowy o sukcesie sprzedażowym Mirai.

Jak to działa?

Ciężko wytłumaczyć zasadę działania wodorowych ogniw paliwowych. Zapewne w naszym kraju mogłaby to zjawisko zgodnie ze specjalistyczną wiedzą opisać garstka ludzi. W dużym skrócie: paliwem samochodu jest wodór, który łączy się w ogniwie paliwowym z tlenem, w wyniku tej reakcji uwalnia się energia i powstaje woda. Auto osiąga parametry, komfort jazdy, funkcjonalności praktycznie identyczne do pojazdów z silnikami spalinowymi w tym segmencie przy ZEROWEJ emisji spalin.

Pojazd wykorzystuje pionierski układ Toyota Fuel Cell System – na który składa się System Ogniw Paliwowych, technologia hybrydowa połączone z systemem dostarczania wodoru ze zbiorników. Toyota powyższą technologię opatentowała, co chwilowo daje jej przewagę nad konkurencją.

Wodór po sprężeniu ma zdecydowanie większą od współczesnych akumulatorów gęstość energetyczną, ponadto jego transport i przechowywanie nie jest skomplikowane i drogie – co stanowi clou pomysłu na wykorzystanie tego, a nie innego pierwiastka.

Cesarzowi co cesarskie

Toyota pracuje nad samochodami napędzanymi ogniwami paliwowymi od przeszło 20 lat. Czyli nie jest to chwilowa moda na ekologię, tylko realny rozwój technologii. Pracowano nad zbiornikami na wodór (materiały, technologia tankowania), równomiernym wytwarzaniu energii z ogniw przy zachowaniu doskonałej gęstości mocy na poziomie 3,1 kW/L, zmniejszeniem i odciążeniem różnych elementów (np. silnik elektryczny do którego trafia napięcie 650 V został znacznie odchudzony dzięki zastosowaniu wydajnego wzmacniacza napięcia). Widać ten rozwój na przykładzie rozwiązań w SUVie Toyoty z 2002 roku o nazwie FCHV – zaprezentowany wówczas pojazd na wodór nie był na tyle dopracowany, aby trafić na szeroki rynek, dziś w Mirai wiele z tamtych elementów zostało poprawionych i z sukcesem wdrożonych do seryjnej produkcji.

A wszystko to przy bezwzględnym zachowaniu najwyższego stopnia bezpieczeństwa (w szczególności utraty szczelności zbiorników i wycieku wodoru). Pod tym względem Toyota totalnie dmucha na zimne – zastosowano czujniki wodoru, które po wykryciu zagrożenia zamykają główne zawory w zbiornikach. Zbiorniki wodoru i pozostałe elementy układu wodorowego są umieszczone poza kabiną, przez co w razie rozszczelnienia wodór z łatwością się rozprasza. W kwestii bezpieczeństwa wykorzystano autorską strukturę nadwozia o wyjątkowych właściwościach absorbowania i rozpraszania energii uderzenia (czołowego, bocznego, tylnego). Co istotne z punktu widzenia szczególnej ochrony ogniw paliwowych i zbiorników.

Było już kilka prób rozwijania technologii wodorowej wśród producentów aut. Honda w 2008 roku wprowadziła w śladowych ilościach do produkcji model FCX Clarity, a BMW w modelu Hydrogen 7 wykorzystało 12-cylindrowy 6-litrowy silnik benzynowy z serii 7 do spalania zarówno benzyny jak i wodoru. Ponadto prototypy na wodór powstały w Mercedesie i Hyundai’u, ale również w ich przypadku były to projekty niszowe. Już tylko z tego powodu – realizacji i wdrożenia tak zaawansowanego technologicznie projektu pojazdu należy się Toyocie uznanie. Mam tylko jedno osobiste pytanie do projektantów nadwozia Mirai – czy nie mogliby czerpać swoich inspiracji z takich aut jak modele Tesla czy BMW i8? Przecież auta przyszłości nie muszą mieć „charakterystycznej” kreski, a mogą mieć piękną linię. Mimo tej drobnej uszczypliwości zdecydowanie zachęcamy jako redakcja eco-driving do testowania pojazdów o alternatywnych napędach niż spalinowe.

Fotografia: Toyota Motor

Filmy: Youtube Toyota Motor, Slash Gear

 

 

 

Udostępnij artykuł: