Toyota stawia na przełom i wprowadza 3. generację wodorowych ogniw paliwowych
Toyota podąża własnymi ścieżkami, jeśli chodzi o podejście do elektryfikacji i czystych napędów. Japoński koncern wierzy, że nie tylko samochody elektryczne mogą być zbawieniem dla planety. Równocześnie rozwija hybrydy oraz napęd wodorowy. I właśnie prace nad tym ostatnim przyniosły sensacyjne efekty. Ale po kolei…
W 2014 roku Toyota napięła muskuły i pokazała, jak zamknąć ogniwa paliwowe FCEV w osobówce, by stworzyć samochód elektryczny na prąd z wodoru – na rynek wjechał model Mirai. Obecnie na rynku jest dostępna Mirai drugiej generacji, czyli niemal 5-metrowa limuzyna w stylu coupe. Do dziś na 30 rynkach sprzedano 28 tys. egzemplarzy tego auta. Szału nie ma, ale teraz Japończycy deklarują przełom, który przyspieszy wdrażanie i szersze zastosowanie wodoru.
Większa oszczędność i 20 proc. lepszy zasięg na jednym tankowaniu
Oto Toyota opracowała 3. generację wodorowych ogniw paliwowych. Inżynierowie zapewniają, że przy projektowaniu korzystali z doświadczeń i opinii użytkowników systemów poprzedniej generacji. Stąd niezawodność nowego układu wodorowego ma być dwukrotnie wyższa niż obecnie.
Nowy system ogniw paliwowych będzie także bardziej oszczędny. Dzięki temu zasięg wzrośnie aż o 20 proc. Aktualna Toyota Mirai na 5,6 kg wodoru ma zapewniać ok. 650 km zasięgu (tankowanie trwa 5-6 minut). To oznacza, że zupełnie nowa Mirai 3. generacji przejedzie nawet 780 km do następnej wizyty na stacji. Trzecia generacja ogniw paliwowych Toyoty ma być także tańsza. To przełoży się na obniżenie cen i przystępność.
Nowy napęd Toyoty niezawodny jak silniki Diesla
Toyota podkreśla, że 3. generacja wodorowych ogniw paliwowych będzie wykorzystywana nie tylko w samochodach osobowych. Do ciężarówek trafi system o dużej mocy, a jego niezawodność ma się równać z silnikami Diesla. Ogniwa można również zamontować w całej gamie samochodów użytkowych. Nowy system znajdzie zastosowanie w stacjonarnych generatorach prądu, na kolei czy w transporcie morskim. Trzecia generacja wodorowych ogniw paliwowych na rynku zadebiutuje po 2026 roku i będzie oferowana w Japonii, Europie, Ameryce Północnej i Chinach.
Co ciekawe, Toyota chwilę wcześniej podpisała porozumienie o współpracy z Hydrogen Refueling Solutions i ENGIE. Dzięki temu powinna powstać szybka, wszechstronna i ekonomiczna infrastruktura do tankowania wodoru w Europie. Umowa ma jednocześnie przyspieszyć realizację celów wyznaczonych przez Unię Europejską w rozporządzeniu w sprawie infrastruktury paliw alternatywnych (AFIR). Unijny dokument zakłada, że do 2030 roku w sieci drogowej TEN-T publicznie dostępne stacje tankowania wodoru będą rozmieszczone co maksymalnie 200 km.
Pierwsze efekty zobaczymy już w 4. kwartale tego roku. Toyota dostarczy stanowisko testowe oraz ciężarówkę wyposażoną w opatentowaną przez japoński koncern technologię Twin Mid Flow. Hydrogen Refueling Solutions i ENGIE opracują natomiast stację tankowania kompatybilną z tym rozwiązaniem.
900 km zasięgu w 12 minut. Ten napęd zastąpi silnik Diesla
Technologia szybkiego tankowania Twin Mid Flow może przynieść przełom i sprawić, że silnik Diesla zostanie zastąpiony układem napędowym, w którym ogniwa wodorowe produkują prąd do zasilania elektrycznych jednostek. Inżynierowie Toyoty zaprojektowali podwójną dyszę o zwiększonym przepływie, która zdecydowanie skraca czas uzupełniania paliwa. W przypadku ciężarówek zbiornik wodoru uda się wypełnić w 10 minut, a czas tankowania samochodów dostawczych ma skrócić się do 5 minut.
Tak Toyota ratuje silnik spalinowy
Toyota wodorową przyszłość opiera nie tyko na ogniwach paliwowych. Od 2021 roku koncern testuje silnik spalinowy zasilany wodorem w japońskiej serii wyścigów długodystansowych, wykorzystując model GR Corolla H2 Concept. Pod maską tego auta pracuje trzycylindrowa jednostką 1.6 turbo G16E-GTS z GR Yarisa. Samochód początkowo zasilany był wodorem w stanie gazowym. W maju 2023 roku zadebiutowała kolejna odsłona tego modelu, tym razem wykorzystującego ciekły wodór. Zmiany konstrukcyjne pozwoliły skrócić czas tankowania paliwa z minuty i 40 sekund do mniej niż minuty.
Doszedł także nowy zbiornik w eliptycznym kształcie, który może przyjąć więcej paliwa zajmując tyle samo miejsca co "bak" cylindryczny stosowany wcześniej. Pojemność wzrosła ze 150 l do 220 l i mieści 15 kg ciekłego wodoru zamiast 10 kg. Do tego przejście z paliwa gazowego na ciekłe pozwoliło dwukrotnie zwiększyć ilość wodoru tankowanego na raz. Stąd na jednym tankowaniu zasięg wyniósł 135 km, o połowę więcej w porównaniu z 2023 rokiem (90 km) i ponad dwukrotnie więcej niż dwa lata wcześniej (54 km), gdy auto zasilano wodorem w stanie gazowym. Corolla z nowym rozwiązaniem pokonała łącznie 332 okrążenia, przy zasięgu na jednym zbiorniku do 30 pętli.
Toyota GR Yaris spala wodór zamiast benzyny
W wodorowych prototypach GR Yaris oraz Corolla Sport na potrzeby wodorowego silnika 1.6 zmodyfikowano układ zasilania i wtrysku – w stosunku do tych stosowanych w jednostkach benzynowych. Nowe wtryskiwacze opracowali specjaliści z Denso (firma należy do Toyoty). Zdaniem Japończyków wodorowa trzycylindrowa jednostka 1.6 z turbodoładowaniem dzięki technologiom rodem z rajdów odznacza się wytrzymałością cieplną i ma same zalety. Wodór spala się szybciej niż benzyna, a to oznacza dużą dynamikę przy doskonałych wynikach pod względem ochrony środowiska. Silnik nie truje dwutlenkiem węgla – poza CO2 w śladowych ilościach przy spalaniu oleju silnikowego (co ma miejsce również w przypadku silników benzynowych). Pracuje ciszej, bez wibracji i do tego żywiołowo reaguje na pedał gazu. GR Yaris H2 Concept po najnowszych modyfikacjach otrzymał również 8-biegową automatyczną skrzynię GAZOO Racing Direct.
Toyota Corolla Cross 1.6 turbo/261 KM. Silnik spala wodór zamiast benzyny
Także Toyota Corolla Cross H2 Concept pod karoserią rodzinnego SUV-a skrywa turbodoładowane 1.6 ze sportowej GR Corolli H2 produkuje 261 KM i 360 Nm momentu obrotowego. Zbiorniki wodoru pochodzą z Toyoty Mirai. Prototypowy model zachowuje pełną funkcjonalność – oferuje 5-osobowe wnętrze i duży bagażnik. Co ważne, auto opracowano z myślą o seryjnej produkcji. Obecnie samochód jest szlifowany w rzeczywistych warunkach drogowych.
Silnik benzynowy na wodór nawet w 40-letnich samochodach
Zdaniem Toyoty silniki wodorowe mogą doprowadzić do szybkiej redukcji emisji CO2 w motoryzacji przy wykorzystaniu dopracowanych, masowo produkowanych jednostek spalinowych. Idąc dalej – mogą także dać nowe życie nawet 40-letnim samochodom. Inżynierowie Toyota Gazoo Racing, czyli komórki odpowiedzialnej za sporty motorowe i projekty niemożliwe, planują oferować silnik spalinowy na wodór kolekcjonerom i pasjonatom motoryzacji, którzy będą chcieli przebudować swoje klasyczne samochody na auta bezemisyjne. Za przykład możliwych modyfikacji posłużyła sportowa, tylnonapędowa Corolla AE86 w wersji Trueno (z otwieranymi przednimi światłami), która otrzymała właśnie spalinowy napęd wodorowy.
Toyota Corolla AE86 H2 łączy 40-letni silnik benzynowy z wodorem
Toyota przy budowie Corolli AE86 H2 wykorzystała rozwiązania sprawdzone przy konwersji modeli GR Yaris i GR Corolla na auta wodorowe. Najważniejsze było dostosowanie do spalania wodoru klasycznego silnika 1.6 4A-GEU, seryjnie montowanego w AE86. W przeciwieństwie do samochodów elektrycznych na baterie czy ogniwa paliwowe, auta z silnikiem wodorowym mogą korzystać z komponentów napędów benzynowych. Inżynierowie musieli jednak obejść się bez wsparcia cyfrowego - nie mieli do dyspozycji modelu 3D. Silnik 4A-G powstał cztery dekady temu. Oznacza to, że dla młodego i średniego pokolenia konstruktorów Toyoty jednostka była zupełnie nieznana.
– Oryginalny silnik 4A-G trafił na rynek, gdy uczyłem się w szkole podstawowej. Zetknąłem się z wieloma rozwiązaniami, których wcześniej nie znałem. Udało nam się jednak je połączyć z zastosowaniem technologii silnika wodorowego, którą wypracowaliśmy dla nowoczesnych jednostek GR Yarisa H2 i GR Corolli H2 – powiedział Jun Miyagawa, inżynier specjalizujący się w bezemisyjnych napędach.
Inżynierowie ograniczyli przeróbki klasycznej tylnonapędowej Corolli do minimum. Zmiany w silniku 4A-GEU objęły wtryskiwacze paliwa, przewody paliwowe i świece zapłonowe. Oryginalny układ wydechowy i tłumik zostały odpowiednio zmodyfikowane, a zamiast baku zamontowano dwa wysokociśnieniowe zbiorniki wodoru z Toyoty Mirai.
Jak jeździ Toyota Corolla na wodór zamiast benzyny? Nadzieja stała się rzeczywistością
Konstruktorzy zapewniają, że wodorowa Corolla AE86 H2 prowadzi się jak standardowe auto benzynowe, a po modyfikacjach waży tylko 995 kg, o 55 kg więcej od oryginału. Przyspieszenie jest porównywalne z klasyczną benzynową wersją AE86.
– Reakcja na wciśnięcie pedału gazu jest dokładnie taka sama. Dźwięk silnika i wibracje również dają takie same odczucia. Zauważyłem to już, startując wodorową GR Corollą w wyścigach Super Taikyu. Wodór to naprawdę nowy rodzaj energii, dzięki któremu nadzieje na jasną przyszłość dla motoryzacji stają się rzeczywistością – stwierdził Masahiro Sasaki, kierowca wyścigowy Toyota Gazoo Racing.
