Toyota stworzyła silnik spalinowy na wodór. Jest lepszy niż benzynowy?

Toyota Mirai II generacji to niemal 5-metrowa limuzyna w stylu coupe. Dzięki zastosowaniu ogniw paliwowych jest jeżdżącą fabryką elektronów. Prąd, który zasila silnik elektryczny auta powstaje w wyniku reakcji wodoru z tlenem. A teraz inżynierowie japońskiej marki postanowili uratować silniki spalinowe...

Silnik spalinowy na wodór

Nowy pomysł speców z Toyoty to spalanie wodoru przez silnik o zapłonie iskrowym - na potrzeby tego rozwiązania zmodyfikowano układ zasilania i wtrysku (w stosunku do tych stosowanych w jednostkach benzynowych). Paliwo jest przechowywane w postaci sprężonej. Zdaniem Japończyków nowa trzycylindrowa jednostka 1.6 z turbodoładowaniem ma same zalety. Nie zatruwa środowiska dwutlenkiem węgla – poza tym w śladowych ilościach przy spalaniu oleju silnikowego (co ma miejsce również w przypadku silników benzynowych). Pracuje ciszej, bez wibracji i do tego rewelacyjnie reaguje na pedał gazu. Teraz nowa wodorowa jednostka 1.6 zamontowana pod maską Corolli Sport przejdzie próby podczas wyścigów serii Super Taikyu Series. Japończycy nie wykluczają, że jeśli silnik sprawdzi się w tak wymagających warunkach, wówczas może trafić do produkcji seryjnej i zwykłych samochodów.

Toyota Mirai. Ogniwa paliwowe. Energia elektryczna

Nowa Toyota Mirai tylko nazwą nawiązuje do pierwszego wcielenia "auta na wodór". Samochód powstał na tylnonapędowej platformie GA-L (z rodziny TNGA), którą japoński koncern wykorzystuje w modelach Lexusa. Zastosowanie tej architektury – obok lepszej przestronności we wnętrzu w porównaniu do poprzednika – dało miejsce na trzeci zbiornik wodoru.

Teraz zbiorniki są ułożone w literę T. Najdłuższy zamocowano pod podłogą (na środku platformy), dwa mniejsze poprzecznie pod tylnymi siedzeniami i bagażnikiem. Łącznie mieści się w nich 5,6 kg wodoru (142,2 l), czyli o kilogram więcej niż w pierwszym modelu. Same pojemniki na wodór mają mocniejszą, wielowarstwową konstrukcję - są bardzo lekkie i odporne na przestrzelenie. Wodór stanowi 6 proc. łącznej masy paliwa i zbiorników. Architektura TNGA umożliwiła także przesunięcie zestawu ogniw paliwowych z dotychczasowego miejsca pod podłogą kabiny do przedniej części samochodu pod maską. Bardziej kompaktowa bateria trakcyjna oraz silnik elektryczny ukryto nad tylną osią. Korzyściami z takiej konfiguracji są obniżony środek ciężkości oraz idealny rozkład masy (Mirai II waży ok. 1,9 t) między przodem i tyłem w proporcji 50:50 – oba te czynniki mają kapitalne znaczenie dla właściwości jezdnych. W ocenie Japończyków wodorowa Mirai zapewnia stabilność na poziomie aut spalinowych z silnikiem z przodu.

Wodorowe ogniwa paliwowe

Wodorowe ogniwa paliwowe skrywają polimer w stanie stałym, tak jak w poprzednim modelu. Zestaw jednak jest mniejszy i użyto w nim mniej ogniw (330 zamiast 370). Mimo to maksymalna moc skoczyła ze 114 kW do 128 kW. Taką sztuczkę umożliwiła większa gęstość mocy, która wzrosła z 3,1 kW/l do 5,4 kW/l (z wyjątkiem krańcowych ogniw). Inżynierowie Toyoty poprawili także odporność napędu na niskie temperatury powietrza. Teraz samochód powinien szybciej uzyskać pełną moc nawet przy -30 stopniach Celsjusza. Osiągi? Silnik synchroniczny z magnesami stałymi produkuje 182 KM i 300 Nm. Taki potencjał ma sprawić, że to auto od zera do 100 km/h przyspieszy w 9,2 sekundy. Prędkość maksymalną ograniczono do 175 km/h.

Mirai II dostał wysokonapięciowy akumulator litowo-jonowy, który zastąpił baterię niklowo-wodorkową. Nowa bateria jest mniejsza, bardziej energooszczędna i wydajna. Zawiera 84 ogniwa, a jej napięcie znamionowe wzrosło do 310,8 V z 244,8 V, zaś pojemność wynosi 4 Ah (pojemność baterii w Mirai pierwszej generacji to 6,5 Ah). Masa akumulatora została ścięta z 46,9 do 44,6 kg. Moc wzrosła z 25,5 kW x 10 sekund do 31,5 kW x 10 s. Mniejsze wymiary baterii pozwoliły przenieść ją za oparcie tylnej kanapy, gdzie nie ogranicza miejsca w kabinie ani w bagażniku. Wszystkie zmiany i nowe rozwiązania mają sprawić, że zasięg Mirai drugiej generacji wzrośnie o około 30 proc. w porównaniu do starego wcielenia, które przejeżdżało dystans ok. 500 km. Toyota podaje, że nowa wodorowa limuzyna pokona ok. 650 km po jednej wizycie na stacji tankownia wodoru. Na przejechanie 100 km potrzeba ok. 0,84 kg wodoru (średnie zużycie WLTP).

Brak stacji tankownia wodoru?

Przypominamy, że w Polsce budową stacji tankownia wodoru zajmuje się spółka należąca do Zygmunta Solorza. Biznesmen na początek planuje stworzyć dwa punkty tankownia wodoru – pierwszy zacznie działać do połowy roku w okolicy Konina, gdzie należący do niego koncern energetyczny ZE PAK (Zespół Elektrowni Pątnów Adamów Konin) planuje także stworzyć potężną elektrownię fotowoltaiczną. Druga stacja wodorowa ruszy w Warszawie od września 2021 roku.

Mirai II generacji nie tylko nie emituje żadnych spalin – z jej wydechu ulatuje para wodna – ale oczyszcza powietrze podczas jazdy. Nowy model został wyposażony w katalityczny filtr wbudowany we wloty powietrza, które jest doprowadzane do ogniw paliwowych. Filtr z włókniny wychwytuje mikroskopijne cząsteczki zanieczyszczeń, w tym dwutlenek siarki, tlenki azotu i cząstki stałe PM 2.5. Rozwiązanie to usuwa od 90 do 100 proc. zanieczyszczeń o średnicy od 0 do 2,5 mikrona z powietrza przelatującego przez system ogniw paliwowych. Ryotaro Shimizu, główny inżynier Mirai nowej generacji, pokazał egzemplarz, który do tej pory oczyścił już 728 tys. lirów powietrza. Jak wyjaśnił, to ekwiwalent powietrza pozwalającego oddychać 40 osobom przez rok.

Toyota Mirai w Polsce jest oferowana w dwóch wersjach wyposażenia. Odmiana Prestige standardowo obejmuje system oczyszczania powietrza, dwustrefową klimatyzację automatyczną, inteligentny kluczyk, główne światła Bi-LED, światła do jazdy dziennej LED oraz 19-calowe koła aluminiowe z oponami 235/55 R19.

We wnętrzu znajdują się podgrzewane przednie fotele, materiałowa tapicerka, a także system multimedialny z kolorowym ekranem dotykowym 12,3 cala, nagłośnieniem Premium Audio JBL z 14 głośnikami oraz interfejsem Android Auto i Apple CarPlay. Ekran dotykowy służy także do obsługi nawigacji satelitarnej po polsku z 3-letnią aktualizacją map.

Toyota Mirai w wersji Prestige kosztuje 299 900 zł.

Toyota Mirai Executive

Toyota Mirai Executive - ten wariant wnosi do wyposażenia monitor panoramiczny z systemem kamer 360 stopni (Panoramic View Monitor), bezprzewodową ładowarkę telefonu w konsoli centralnej, tapicerkę ze skóry syntetycznej, podgrzewanie kierownicy i skrajnych foteli w drugim rzędzie oraz system monitorowania martwego pola w lusterkach (BSM), układ detekcji przeszkód (ICS), zapobiegający kolizjom podczas manewrów, system ostrzegania o ruchu poprzecznym z tyłu pojazdu (RCTA) i system adaptacyjnych świateł drogowych (AHS).

Toyota Mirai Executive kosztuje od 314 900 zł.

Wersję Executive można rozbudować o pakiet VIP Black lub VIP White (35 tys. zł). Oba zestawu obejmują: 20-calowe alufelgi z oponami 245/45 R20, trzystrefową automatyczną klimatyzację, tapicerkę z naturalnej skóry półanilinowej, wentylację przednich foteli oraz pamięć ustawień fotela kierowcy i kolumny kierownicy. Do tego jest jeszcze wyświetlacz projekcyjny HUD na przedniej szybie, cyfrowe lusterko wsteczne z kolorowym wyświetlaczem, dach panoramiczny z elektrycznie sterowaną roletą oraz inteligentny system automatycznego parkowania S-IPA. Pasażerowie z tyłu mogą korzystać z konsoli centralnej oraz panelu sterowania funkcjami multimedialnymi w podłokietniku w drugim rzędzie siedzeń.

Wersja VIP White różni się od VIP Black kolorystyką wnętrza. Fotele pokrywa biała tapicerka ze skóry półanilinowej. Białe wykończenia ze wstawkami w kolorze miedzi pojawiają się na desce rozdzielczej. Miedziane wykończenie otrzymują także przednie i tylne drzwi, zaś brązowe – podłokietniki w drzwiach i pomiędzy fotelami.

Mazda ma inny pomysł

Warto przypomnieć, że w przeszłości m.in. Mazda podeszła do tematu wodoru zupełnie inaczej niż konkurencja, która zaprzęga ogniwa paliwowe przy pozyskaniu energii elektrycznej do napędu silników.

Inżynierowie z Hiroszimy wykorzystali silnik Wankla i stworzyli RX-8 Hydrogen RE, którą mógł napędzać zarówno wodór, jak i benzyna. System umożliwiał kierowcy przełączanie zasilania z wodorowego na benzynowe, jeżeli w okolicy nie było stacji tankowania wodoru. Powstała też wodorowa Mazda Premacy Hydrogen RE, minivan wyposażony w silnik elektryczny i rotorowy na dwa rodzaje paliwa. Dziś coraz głośniej mówi się o powrocie silnika Wankla. Ostatnio firma opracowała prototyp Mazdy 2 EV z małą jednostką z pojedynczym wirującym tłokiem, służącą do wydłużenia zasięgu napędu elektrycznego. Podobne rozwiązanie może zostać zastosowane w jednym z wariantów akumulatorowej Mazdy MX-30. Silnik ma też spalać paliwo alternatywne, a takim bez wątpienia jest wodór.