W obawie o przyszłość, najtęższe umysły światowych koncernów samochodowych od ponad 20 lat pracują nad nowymi rozwiązaniami w dziedzinie motoryzacji. W ostatnim czasie można zauważyć wzrost produkcji i popularyzację samochodów z napędem hybrydowym, a także tych zasilanych wyłącznie energią elektryczną, czerpaną z akumulatorów. To jednak początek tego, co ma do zaoferowania elektromobilność. Coraz częściej pojawia się jednak pytanie, czy samochody elektryczne, które do działania wykorzystują energię pochodzącą z elektrowni węglowych, są naprawdę ekologiczne?

Toyota, japoński gigant motoryzacyjny wierzy, że przyszłość stanowią ogniwa wodorowe. Samochody zasilane w ten sposób póki co raczkują, chociaż dobrze rokują na przyszłość motoryzacji. Auta wodorowe są ekologiczne, mają dobre parametry techniczne i używają paliwa, które nie uzależnia gospodarki od rzadkich zasobów.

Efektem ubocznym całego procesu jest jedynie…para wodna.

Wodór dostępny jest właściwie wszędzie. Jest to produkt wtórny produkcji rafineryjnej. Jest także możliwy do pozyskania poprzez proces elektrolizy lub poprzez specjalną przeróbkę odpadów.

Pierwszym produkowanym seryjnie samochodem, który idee wodorowych ogniw paliwowych przenosi ze sfery eksperymentalnej do codziennego życia jest Toyota Mirai. Model w nadwoziu sedan zaprezentowano światu podczas Targów Motoryzacyjnych w Tokio w 2013 roku i od tej pory został wprowadzony na rynki Japonii, Stanów Zjednoczonych, Niemiec, Wielkiej Brytanii, Danii, Belgii i Norwegii. Polska jest także na liście oczekujących, jednak zanim pomyślimy o zakupie krajowego egzemplarza Mirai, należy uzbroić się w cierpliwość przy budowie niezbędnej infrastruktury stacji do tankowania. Dla przykładu, na obecną chwilę w Kalifornii działa ponad 40 stacji wodorowych. Niegdyś nierealna koncepcja stała się rzeczywistością, dzięki zaangażowaniu strategicznych partnerów Toyoty – Shell i firmy FirstElement Fuels, które wspierają budowę obiektów w tym stanie USA.

Słowo Mirai oznacza w języku japońskim „przyszłość”, jednak eksploatacja samochodu zasilanego wodorowymi ogniwami paliwowymi już dziś oznacza istotne korzyści. Wśród kwestii praktycznych są: 3 minuty tankowania, zasięg od 500 do nawet 700 km i maksymalny moment obrotowy dostępny od „zera”. To kombinacja, o której może pomarzyć tradycyjny elektryk zasilany z baterii litowo-jonowej.

Ekologiczna Toyota w obecnej odsłonie dysponuje mocą 155 KM i 335 Nm, co przekłada się na przyspieszenie od 0 do 100 km/h w 9,6 sekundy i prędkość maksymalną rzędu 178 km/h. W Mirai prąd jest wytwarzany w elektroogniwie wodorowym, umieszczonym pod przednimi fotelami. Wodór z butli trafia na specjalną membranę ogniwa, gdzie dochodzi do reakcji syntezy z tlenem występującym w powietrzu, tworząc tym samym parę wodną i cenny prąd. Aby była jasność – wodór jest tutaj tylko i wyłącznie nośnikiem energii, który zasila małą elektrownię w postaci elektrycznego motoru.

Technologia FCV (Fuel Cell Vehicle) wdycha powietrze, wydycha wodę i tworzy własną energię. Zbiorniki z wodorem, magazynowanym pod ciśnieniem 700 bar (łączna pojemność to 122 litry) zlokalizowano przed i za tylną osią. Ich waga to zaledwie 56 kg, co jest nieporównywalnie lepszym wynikiem niż standardowe akumulatory o wadze kilkuset kilogramów. Sama konstrukcja zbiorników to majstersztyk. Jak wiadomo z lekcji chemii, właściwości wodoru sprawiają, że w formie paliwa jest to problematyczna substnacja do zmagazynowania. Toyocie udało się to, dzięki zastosowaniu ścianek butli, które wykonano z warstw tworzywa sztucznego, włókna węglowego i włókna szklanego, gwarantując bezpieczne rozszczelnienie w razie awarii.

Tego typu zbrojenie zbiorników zapewnia przy okazji ochronę na ostrzał z broni palnej. Ewentualne przebicie kadłuba nie spowoduje wybuchu, a samo rozszczelnienie w kontrolowanych warunkach.

Bezpośrednio nad bakami umieszczono baterię, która magazynuje energię z hamowania i oddaje ją do elektrycznej jednostki umieszczonej z tyłu płyty nadwozia w przypadku chęci przyspieszenia.

Możecie zapytać, czy jest to bezpieczne? Technologia zanim trafiła na „ulice” była dokładnie przetestowana. Japońskim inżynierom zajęło to całą dekadę. Bez wahania można stwierdzić, że to prawdziwy „high-tech” wśród współczesnych samochodów. Wodorowy Japończyk w przypadku kolizji, zapłonu, czy uszkodzenia zbiorników będzie bezpieczniejszy od spalinowego odpowiednika z instalacją LPG w analogicznych sytuacjach.

Toyota Mirai w Europie to obecnie rzadko spotykane zjawisko. Produkcja modelu jednak systematycznie wzrasta – w 2015 r. wyprodukowano 700 sztuk, a w 2017 roku już 3 tysiące. Teraz firma poinformowała, że inwestuje w nowe obiekty fabryczne, gdzie wytwarzać będzie ogniwa paliwowe i zbiorniki wodoru. Toyota chce obniżyć koszty produkcji i aż 10-krotnie zwiększyć sprzedaż samochodów typu FCEV, by koło roku 2020 sprzedawać 30 tysięcy wodorowych pojazdów rocznie. Kolejnym krokiem jest stuprocentowa ekspansja odnawialnych źródeł energii oraz inwestycje w infrastrukturę.

Tekst: P.M.