Toyota Mirai pojawiła się w 2014 roku. Ze swoją odlotową karoserią była pierwszym sedanem z napędem elektrycznym na wodorowe ogniwa paliwowe (FCEV). Jej debiut poprzedziły prace, które Japończycy rozpoczęli w 1992 roku. Dziś producent rozwija nie tylko hybrydy spalinowo-elektryczne, z których słynie, ale też hybrydy plug-in ładowane z gniazdka czy akumulatorowe auta elektryczne. Inżynierowie utrzymują, że każda z tych technologii ma swoje zastosowanie i najlepiej sprawdza się w określonych warunkach. W przypadku wodoru wierzą w jego sens w dużych autach osobowych oraz ciężarówkach i autobusach, statkach, kolei czy nawet samolotach. A podczas specjalnego pokazu odsłonili kolejny dowód swoich przekonań. Oto na rynek Europy wjeżdża Toyota Mirai nowej, drugiej generacji…

Reklama
Toyota Mirai / Toyota
Toyota Mirai / Toyota

Toyota Mirai w nowym stylu

Toyoty Mirai nowej generacji to wyważone eleganckie proporcje, w których można zauważyć odrobinę szalonej iskry zapożyczonej od sportowej Supry. Wysokość obniżono o 65 mm do 1470 mm, a rozstaw osi zwiększył się o 140 mm do 2920 mm. Tylny zwis został wydłużony o 85 mm, a długość auta wzrosła do 4975 mm. Tak naładowane energetycznie nadwozie czai się nisko asfaltu zawieszone na efektownych 20-calowych kołach. Wreszcie o jej atrakcyjności będą decydować m.in. styl, osiągi i radość z jazdy, a nie jedynie zastosowanie napędu wodorowego. To nie jest nudny samochód. Nowoczesność wlała się także do wnętrza. Przejrzysty projekt kokpitu nastawiono na wygodę kierowcy. Pierwsze skrzypce gra tu 12,3-calowy ekran dotykowy na konsoli centralnej, a deska rozdzielcza z miedzianymi elementami sprawia wrażenie otulania człowieka za kółkiem. Dłuższy rozstaw osi przełożył się na obszerniejszą kabinę z miejscem dla pięciu pasażerów, a nie czterech jak to było w poprzedniku. Mirai to teraz pełnowartościowy samochód, do tego w wersji z białą skórzaną tapicerką wygląda jak milion dolarów...

Toyota Mirai / Toyota
Toyota Mirai / Toyota
Do wyboru są koła 19- i 20-calowe, wyposażone odpowiednio w opony 235/55 R19 i 245/45 R20 o niskim oporze toczenia / Toyota

Nowa platforma, większe zbiorniki, idealny rozkład masy

Największym sekretem nowej Mirai jest tylnonapędowa platforma GA-L (z rodziny TNGA), którą japoński koncern wykorzystuje w modelach Lexusa. Zastosowanie tej architektury obok lepszej przestronności we wnętrzu dało miejsce na trzeci zbiornik wodoru. A to przyczyniło się do zwiększenia zasięgu...

Toyota Mirai / Toyota

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 1 kg więcej niż w pierwszym modelu. Same pojemniki na wodór mają mocniejszą, wielowarstwową konstrukcję i są bardzo lekkie. 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.

A 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.

Dzięki umieszczeniu wewnątrz obudowy zestawu większej liczby urządzeń wspomagających pracę ogniw, układ napędowy Mirai ma mniej osobnych elementów, co oszczędza miejsce i obniża masę / Toyota
Reklama

Nowa elektrownia pod karoserią

Zestaw ogniw paliwowych Toyoty do Mirai II oraz konwerter FCPC (fuel cell power converter) zostały opracowane specjalnie z myślą o montażu na platformie GA-L. Inżynierowie w jednej obudowie zmieścili wszystkie elementy zestawu ogniw paliwowych: pompy wody, intercooler, klimatyzator, kompresory powietrza i pompę recyrkulacji wodoru. Każda z tych części jest mniejsza i lżejsza, a przy tym bardziej wydajna niż w poprzedniej generacji Mirai. Także sama obudowa ogniw paliwowych ma mniejsze gabaryty, a to dzięki technice zgrzewania tarciowego z przemieszaniem, która umożliwiła zmniejszenie odstępu między ogniwami a obudową.

W ogniwach paliwowych zastosowano 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 niemal 5-metrowe auto od zera do 100 km/h przyspieszy w 9,2 sekundy. Prędkość maksymalną ograniczono do 175 km/h.

Twórcy Mirai II obliczają, że udoskonalenia każdego komponentu układu napędowego zaowocowały redukcją jego masy połowę przy zwiększeniu mocy o 12 proc. Przeniesiono kolektor, zmniejszono rozmiar i wagę ogniw, zoptymalizowano kształt separatora kanału gazowego i zastosowano nowe materiały w elektrodach / Toyota
Toyota Mirai / Toyota

W urządzeniu dodano także konwerter DC-DC ogniw paliwowych (FDC) oraz inne modułowe wysokonapięciowe części, a jednocześnie zmniejszono wielkość zestawu o 21 proc. w porównaniu z aktualnym. Cały moduł ogniw paliwowych odchudzono o 2,9 kg do 25,5 kg. Inżynierowie Toyoty oszczędzili sporo miejsca przez zastosowanie nowej generacji półprzewodnika z węglika krzemu w tranzystorach IPM (intelligent power model). To pozwoliło zwiększyć moc i obniżyć zużycie energii przy użyciu mniejszej liczby tranzystorów, dzięki czemu zmniejszyły się wymiary konwertera FCPC.

Toyota Mirai / Toyota

Układ wydechowy z... żywicy

Cięcie masy i wymiarów wpłynęło także na konstrukcję innych elementów zespołu ogniw paliwowych. Wlot powietrza ukształtowano z myślą o jak najmniejszych stratach ciśnienia, a zastosowany materiał dźwiękochłonny tłumi hałas. W układzie wydechowym zastosowano rurę z żywicy i zaprojektowano go tak, aby umożliwić odprowadzanie dużej ilości powietrza i wody. Tłumik o większej pojemności przyczynia się do wyciszenia kabiny. System poboru powietrza jest o prawie 30 proc. mniejszy niż w pierwszym Mirai i waży o przeszło jedną trzecią (34,4 proc.) mniej.

Toyota Mirai / Toyota
Toyota Mirai / Toyota
Toyota Mirai / Toyota

Nowa Toyota Mirai. Zasięg większy o 30 proc.

Nowy Mirai dostał wysokonapięciowy akumulator litowo-jonowy, który zastąpił baterię niklowo-wodorkową. Nowa bateria jest mniejsza, bardziej energooszczędna i wydajna oraz bardziej ekologiczna. 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 obecnego wcielenia, które przejeżdża dystans od 500 do ponad 700 km. Szybkie obliczenie i wygląda na to, że nowa wodorowa Toyota pokona od 650 do ponad 910 km za jednym tankowaniem (w kilka minut).

Toyota Mirai / Toyota

Oczyszczanie powietrza podczas jazdy

Mirai 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 (SO2), tlenki azotu (NOx) 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.

Toyota Mirai nie tylko nie emituje żadnych spalin – z jej wydechu ulatuje para wodna – ale oczyszcza powietrze podczas jazdy / Toyota

Ryotaro Shimizu, główny inżynier Mirai nowej generacji, podczas prezentacji pokazał niebieski egzemplarz, który do tej pory oczyścił już 728 tys. lirów powietrza. Jak wyjaśnił, to ekwiwalent powietrza pozwalającego oddychać 40 osobom przez rok.

Ale nowa Mirai nie tylko zajedzie dalej na jednym tankowaniu czy oczyści atmosferę. Wydajniejsza praca ogniw paliwowych przyniesie również bardziej płynne, linearne przyspieszenie, większą kulturę pracy napędu i jego bezpośrednie reakcje. Ze względu na wielowahaczowe zwieszenie z przodu i z tyłu auto powinno zwinnie przemykać przez kręte drogi, a maksymalny moment obrotowy dostępny w pełnym zakresie prędkości zapewni dynamikę i moc na zawołanie.

Toyota Mirai / Toyota

Sprzedaż 10 razy wyższa, cena 20 proc. niższa

Toyota Mirai nowej generacji ma sprzedawać się 10 razy lepiej niż poprzednia. Skąd taki optymizm? Japończycy przewidują, że do wzrostu popularności przyczynią się większe możliwości produkcyjne, a także atrakcyjności stylistyczna, znacznie wyższe osiągi, większa przyjemności z jazdy i obniżona o około 20 proc. cena.

Gdzie tankować w Polsce? Toyota Motor Poland oraz Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo podpisały w sierpniu umowę o współpracy przy rozwoju technologii wodorowej. Wiadomo, że dzięki porozumieniu na warszawskiej Woli ma powstać pilotażowa stacja tankowania wodorem. PGNiG podpisało już umowę z konsorcjum polsko-brytyjskim na jej projekt i budowę. A badawczy program wodorowy państwowego giganta obejmuje produkcję wodoru, w tym "zielonego wodoru" wykorzystującego odnawialne źródła energii, magazynowanie wodoru i jego dystrybucję, a także zastosowania w energetyce przemysłowej.

– Polska jest piątym lub szóstym producentem wodoru na świecie. Policzyliśmy, że gdyby ten wodór udało się przerobić na czysty wodór, to moglibyśmy zasilać rocznie około 6 mln aut wodorowych. Według nas wodór jest zdecydowanie alternatywnym paliwem przyszłości zeroemisyjnej – powiedział dziennik.pl Witold Nowicki, wiceprezes Toyoty w Europie Centralnej.

Twórcy Mirai II obliczają, że udoskonalenia każdego komponentu układu napędowego zaowocowały redukcją jego masy połowę przy zwiększeniu mocy o 12 proc. Przeniesiono kolektor, zmniejszono rozmiar i wagę ogniw, zoptymalizowano kształt separatora kanału gazowego i zastosowano nowe materiały w elektrodach / Toyota
Toyota Mirai / Toyota
Toyota Mirai / Toyota
Toyota Mirai / Toyota
Toyota Mirai / Toyota