Nd-avtodrom.ru

НД Автодром
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Первая серийная водородная Toyota появится на улицах Калифорнии в 2020 году

Водородный седан Toyota Mirai заметно повзрослел

Новый седан Mirai теперь подозрительно «прост» снаружи. По правде говоря, его мало что связывает с предшественником, и отныне он пытается выглядеть как большие Лексусы. Родство водородной новинки со «старшими» прекрасно прослеживается от силуэта до деталей.

Компания Toyota показала новое поколение своего водородомобиля Mirai. На Токийском автосалоне он будет представлен в статусе концепта, только вряд ли на пути к серии сильно изменится. Второе поколение модели на топливных элементах кардинально сменило имидж, подросло в размерах и возможностях. В новинке теперь задний привод вместо переднего и пять мест для пассажиров вместо четырёх. Представительскую внешность подчёркивают 20-дюймовые колёсные диски авиационного дизайна.

Автомобиль построен на модульной архитектуре TNGA, которая разрабатывалась с учётом размещения альтернативных силовых агрегатов. На ней выпускается множество моделей — от Приуса последнего поколения до Авалона, а самым близким родственником можно считать новейший седан Crown (там применена длинная версия TNGA с продольным размещением мотора, платформа GA-N). По сравнению с предшественником база автомобиля выросла на 140 мм и теперь составляет 2920 мм (один в один с Crown), в длину седан подрос на 85 мм до 4975 мм, в ширину — на 70 мм до 1885 мм, а в высоту, наоборот, уменьшился с 1535 мм до 1470.

Полные характеристики японцы ещё не раскрыли. Известно лишь, что переработанная начинка обеспечит 30-процентное преимущество по пробегу над предшественником. Тот по японским стандартам мог проехать без дозаправки 650 км! Зато производитель упомянул о новой многослойной окраске Force Blue Multiple Layers. Тойота заявляет, что серийная модель появится в Японии, Северной Америке и Европе уже в конце 2020 года.

Водородомобиль создан в сотрудничестве с компанией BMW, которая готовит к выходу свои модели на топливных элементах. Фирмы уже давно работают вместе в данном направлении и являются участниками Водородного совета, к которому проявляют интерес всё большее количество производителей. В японской компании делают большую ставку на новинку, ведь с 2014 года было продано всего около 10 000 автомобилей первого поколения. Зато на 2020-е Toyota прогнозирует рост спроса на водородные модели в десять раз.

Водородные технологии Toyota

Тойота: шаг в водородное будущее.

Когда мы говорим о водородных автомобилях, то сразу думаем о Toyota Mirai. Эта модель автомобиля идеально подходит на роль серийного первооткрывателя на современном авторынке. Но эта машина не отражает истинную приверженность компании Toyota водородным технологиям. Toyota развивает водородные технологии не только для легковых машин. Например, прямо сейчас японцы разрабатывают водородные технологии для грузовых автомобилей и не только.

Toyota хочет быть лидером в области электромобильности и экологических решений в автомобильной промышленности. Использование водорода является способом сделать автотранспорт с нулевым уровнем вредных выбросов. Также водородные технологии позволяют сделать процесс эксплуатации водородной машины совместимым с сегодняшними привычками водителей, пользующихся обычными автомобилями. Кроме того, использование водорода в автомобилях позволяет широко применять возобновляемые источники энергии и экологически чистые технологии.

Напомним, что Toyota в водородном автомобиле Mirai использует водород не для питания двигателя внутреннего сгорания, а для подзарядки встроенного в машину аккумулятора, который, в свою очередь, питает электродвигатель.

Эта технология более перспективна, чем использование водорода для питания традиционного двигателя внутреннего сгорания.

Использование аккумулятора, питающегося от водорода, позволяет внедрять подобную технологию практически в любое транспортное средство, начиная от мини-автомобиля и заканчивая огромными грузовиками, автобусами . и даже луноходами.

Водород эффективно ограничивает в городах загрязнение воздуха. Он также является отличным энергоносителем, например в производственных цехах, где работают транспортные грузовики.

Известно, что получение водорода не является сложной задачей, но требует много энергии. Toyota не просто первый в мире производитель серийных водородных автомобилей. Компания не ограничивается в этой сфере только созданием и продажами инновационных машин. Водородные технологии Toyota – это целая экосистема. Когда Toyota привезла модель Mirai в Канаду, вот что сказал представитель компании Мартин Гилберт:

Оказывается, потенциалом в производстве водорода обладает . Россия. Да-да, вы не ослышались. Именно Россия. В настоящее время в России производится не менее 2 млн тонн водорода – это побочный продукт на заводах по производству удобрений или на нефтеперерабатывающих заводах. Этим объемом водорода можно заправить более 10 млн автомобилей. Да, конечно, для того чтобы Россия стала мировым поставщиком водорода, необходимы огромные инвестиции и новые технологии, которые в условиях санкций являются большой роскошью.

Но инвестиции можно найти и внутри страны. К сожалению, без них никак. Ведь водород нужно очищать и правильно хранить.

Кстати, водород можно также добывать из угля. Технология газификации угля может сделать нас глобальным игроком на энергетическом рынке, «обойдя» этап рискованных атомных электростанций и энергии на основе нефти.

Так что у нашей страны есть потенциал стать мировым лидером по производству водорода.

Стоит отметить, что японская экономика уже переключается с атома на водород. В рамках этих мероприятий японцы импортируют водород из Австралии, где его получают из угля. Может быть, нашим властям пришла пора организовать переговоры с властями Японии с целью наладить поставки водорода в Страну восходящего солнца? Да и нам самим бы не прочь развивать водородные технологии, чтобы не отстать от других стран.

На сегодняшний день водородные технологии, разработанные компанией Toyota, признаны одними из самых безопасных в мире. Все технологии успешно прошли испытание временем на серийных автомобилях Toyota Mirai. В 2020 году уже дебютирует второе поколение Mirai с другим кузовом и миниатюрным приводом. Но главное – это увеличение запаса хода автомобиля на одном баке водорода, который должен составить до 1000 км!

Новое поколение Toyota Mirai может стать более массовым продуктом, чем сегодняшняя версия. Так, предполагаемый уровень производства новой модели должен составить 30 000 шт. в год.

С ростом же популярности водородных автомобилей цены на водород рано или поздно значительно упадут. Хотя уже сегодня водородная заправка в США стоит столько же, сколько езда на бензине. Также Toyota работает над новыми решениями. Например, специалисты компании разрабатывают так называемые «твердые батареи» – им не нужна жидкость для работы. Новые батареи должны стать более эффективными. Также они могут иметь различную форму, что позволит в будущем встраивать элементы питания в водородные автомобили во многие места, куда сегодня установить батарею невозможно.

В заключение вот краткий обзор водородных проектов, в которых участвует компания Toyota:

1. Водородный марсоход Toyota

Toyota и Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) подписали соглашение о сотрудничестве в области международного освоения космоса. На первом этапе JAXA и Toyota продолжат разработку совместного проекта пилотируемого водородного марсохода. Космический автомобиль Toyota рассчитан на двух человек, но в случае чрезвычайной ситуации он сможет разместить четырех пассажиров.

«Гравитация Луны составляет одну шестую гравитации Земли. Поверхность Луны – сложная область, полная кратеров, скал и холмов. Также на Луне трудные внешние условия, из-за радиации, температуры и очень тонкой атмосферы. Лунная транспортная концепция Toyota отвечает этим требованиям», – объясняет Коити Ваката, вице-президент JAXA.

Космический автомобиль, разработанный Toyota, может перемещаться по Луне с помощью автопилота. Ожидаемая (запланированная) дальность хода – 10 000 км.

Размеры пилотируемого вездехода: длина – 6 м, ширина – 5,2 м, высота – 3,8 м. Размер кабины для космонавтов составляет 13 м 3 . Благодаря оборудованию и герметичности лунохода космонавты смогут работать без скафандра.

2. Легковые водородные такси в Париже: их будет 600!

Toyota Mirai в качестве автомобилей такси работает в Париже с 2015 года. В настоящий момент в Париже используется 100 автомобилей. К концу 2020 года Toyota поставит в Париж еще 500 автомобилей. В Париже есть четыре водородные заправки. Пьер-Этьен Франк, вице-президент по водородной энергетике компании Air Liquide (производитель водорода), считает, что к 2020 году эти автомобили такси заметно улучшат воздух в Париже.

3. Водородные автобусы Toyota

Городской автобус Sora

Toyota прогнозирует, что перед Олимпийскими и Паралимпийскими играми в Токио в 2020 году в японских городах появится более 100 автобусов на базе водородных топливных элементов. Увеличение количества таких транспортных средств также повысит осведомленность граждан о водородных технологиях и их преимуществах.

Автобус SORA имеет 10 топливных водородных баков общей вместимостью 600 литров. Для привода используются два электродвигателя мощностью 154 л. с. Автобус также может служить резервным источником энергии. Например, он может обеспечить 235 кВтч электричества там, где в этом есть необходимость (например, на случай аварии в электросети).

Toyota также сделала технологию водородных топливных элементов доступной для португальского производителя автобусов Caetanobus.

4. Toyota разрабатывает технологию по добыче водорода

Toyota работает над устройством, которое будет производить водород из воздуха.

5. Toyota завоевывает новые рынки

Дебют в Канаде: 50 водородных автомобилей Toyota доставлены правительству Квебека.

6. Водородные фуры-грузовики Toyota

Грузовик Project Portal 2.0

Идеальное сочетание: классические формы американского грузовика и вода из выхлопных труб вместо выхлопных газов! Эксплуатационные испытания первого водородного большегрузного грузовика начались в апреле 2017 года. В настоящий момент грузовик в качестве испытаний работает в морском порту Лонг-Бич, штат Калифорния. Так что можно с уверенностью сказать, что водородная фура успешно прошла испытание.

Тем не менее Toyota уже доработала грузовик, увеличив ему дальность хода с 320 км до 480 км. Кстати, в порту Лонг-Бич и Лос-Анджелесе в настоящий момент работает более 16 000 грузовиков. Так что новые водородные фуры в порту будут способствовать значительному улучшению качества воздуха в этом районе. И первые заказы уже пошли. Toyota уже начала продавать водородные грузовики. Первые 10 автомобилей, работающие на водороде, будут построены на базе большегрузного автомобиля Kenworth T680s.

Водородная силовая установка грузовика выглядит примерно так же, как и обычный двигатель внутреннего сгорания. Но по технологиям у этих двигателей нет ничего общего. В силовую установку водородной фуры входят топливные элементы (водородные баки с водородом), электрический двигатель и аккумуляторы мощностью 12 кВтч. Мощность грузовика составляет 670 л. с., максимальный крутящий момент – 1800 Нм. Это достойные параметры для 36-тонного грузовика!

Места у водителя-дальнобойщика почти столько же, сколько и в классическом грузовике. Но в отличие от обычной фуры в водородной машине определенно меньше шума в салоне.

Серийный водородный седан Toyota Mirai

К электрокарам люди уже привыкли, хоть и обращают на них внимание, но Тойота еще в 2014 показала и запустила продажи водородного автомобиля Toyota Mirai. Это не концепт, модель реально продается на рынке Японии за 57 500 долларов. Покупателей много, даже после презентации компания не ожидала такого количества заказов.

Сегодня расскажем вам полностью про этот автомобиль, изучим технологии, примененные японцами и поймем как с ним жить.

Содержание:

Футуризм и технологичность дизайна

Всем электокарам и гидрам делают инновационную внешность, наверное, чтобы подчеркнуть необычные технологии. Здесь традиция сохранилась, пропустить седан в потоке невозможно. Как минимум машина привлечет агрессивностью.

Агрессию спереди создает узкая оптика с 4 светодиодными блоками ближнего и дальнего света. Фары соединены тонкой охлаждающей решеткой. Выше сильно приподнятый капот – первая выделяющая часть, которую хорошо заметно сбоку.

По бамперу кажется, что здесь турбированный V8 из-за огромных воздухозаборников, охлаждающих радиатор и подающих воздух технике для обеспечения тяги (об этом в технических характеристиках). Края воздухозаборника Mirai оснастили вертикальными светодиодными фонарями ДХО, они же поворотники.

Сбоку видно стильный переход черной вставкой от фонаря к оконной раме, полностью состоящей из такого материала. Из него же выполнили заднюю стойку – стиль парящей крыши. Линии кузова тоже странные, спереди углубление с переходом в верхнюю классическую полосу, сзади большое расширение, соединенное с линией порога.

Сзади уникальность остается, обычно фонари делают похожими на передние, здесь решили сделать похожими на огромные воздухозаборники. Выше проходит светодиодная линия, посередине разделенная логотипом автомобиля будущего. Бампер Toyota Mirai ниже углубляется к треугольному светоотражателю. Выхлопных труб естественно нет, даже для дизайна.

Габариты седана:

  • длина – 4890 мм;
  • ширина – 1815 мм;
  • высота – 1535 мм;
  • колесная база – 2780 мм;
  • клиренс – 130 мм.

По цвету покупателю также доступен неплохой выбор:

  • белый (White Pearl);
  • черный (Precious Black Pearl);
  • серебристый (Precious Silver);
  • голубой (Pure Blue);
  • темно-синий (Dark Blue Mica);
  • красный (Dark Red Mica).

Салон Мираи

Внутри инновационный образ остается, архитектура Тойоты осталась, многим владельцам знаком стиль, но внесено немало нового. Материалы прекрасного качества – кожа на сиденьях, мягкий пластик и хорошая ткань. Премиум здесь не нужен, смысл автомобиля все-таки в экономии.

Спереди прекрасные анатомические сиденья с легкой боковой поддержкой, системой подогрева и 8-диапазонной электрической регулировкой. Сзади два посадочных места, разделенные высоким подлокотником, на котором кнопки включения заднего подогрева сидений.

X-образный стиль панели торпедо Тойоты Мирай притягивает взгляд, особенно необычно смотрится с двухцветной обшивкой салона. Наверху торпедо приподнятая панель с расположенным посередине 4,2-дюймовым дисплеем со спидометром и информацией о режиме КПП – панель приборов по сути. Ниже из полосы «икса» выходит оттопыренный от панели 9-дюймовый дисплей мультимедийно системы с навигацией и системой управления голосом.

Панель перехода в тоннель из глянцевого черного пластика вся состоит из сенсорных кнопок. Привлекает внимание еще большой монитор, который покажет, как вы настроили 2-зонный климат-контроль. Наверху панели маленький джойстик фальш коробки передач, справа от которого кнопки выбора режима – Eco mode и Power mode. Рядом кнопка отключения системы стабилизации.

Перед водителем Toyota Mirai только удобный Тойотовский 3-спицевый мульти-руль. У него есть подогрев, кнопок хватает для управления основным и не только функционалом. Круиз-контроль правда регулируется рычагом – некоторым неудобно.

Багажник 361-литровый и задние кресла откинуть невозможно.

Технические характеристики водородной установки

ТипОбъемМощностьКрутящий моментРазгонМаксимальная скоростьКоличество цилиндров
Водород0.0 л154 л.с.335 H*m9,6 сек.178 км/ч

Автомобиль приводится в движения за счет системы Toyota Fuel Cell System (TFCS), соединяющей в себе топливные ячейки, электрический двигатель, водородные баллоны и преобразователь энергии.

Toyota FC Stack

По сути это электрический двигатель, отличающийся способом добычи энергии. Здесь два водородных бака, топливо которых смешивается с воздухом, поступившим из огромных передних воздухозаборников в блоке Toyota FC Stack. Взаимодействие водорода и воздуха приводит к получению постоянного электрического тока и воды, которая скапливается в отдельной емкости. Воду нужно периодически сливать, один из автообзорщиков Mirai рискнул даже выпить ее.

Водород хранится в двух углепластиковых баках (60 литров и 62,4 литра) под давлением 70МПа. Основную мощность отдает передний, а в спортивном стиле езды подключается питание заднего бака и аккумулятора.

Полученная энергия распределяется по двум никель-металлгидридным (NiMH) батареям с трехмерной решетчатой структурой каналов, равномерно распределяющей энергию. Также японцы придумали способ отказала от драгоценных металлов – минимум платины в катализаторе и отсутствие золотого покрытия.

Отдача мощности

Затем энергия перерабатывается через 13-литровый преобразователь FC Boost Converter, который преобразует постоянный ток в переменный, увеличивая напряжение до 650 вольт. После этого под педалью и появляется вся мощность.

Электродвигатель Toyota Mirai выдает 154 лошадиные силы и 335 H*m крутящего момента, мощность доступна во всем диапазоне. КПП нет, все напрямую связано с мотором, рычагом в салоне вы просто выбираете режим.

В режиме Power mode седан разгоняется до 100 км/ч за 9,6 секунды, а максимальная скорость равна 178 км/ч. Запаса хода аккумуляторов хватает на 600 километров, а заправка более быстрая, чем у электрокаров. Этому способствует также систему рекуперации энергии от торможения в задний 21-киловольтный аккумулятор.

Модель имеет внешнюю систему питания, мощность 9 кВт (Power take off System). Через разъем CHAdeMO в багажнике можно подключить бытовые приборы и оснащать электрическом дом. Удобно при отключении электричества и во время путешествий.

Подвеска седана состоит из независимых стоек Макферсона спереди и полунезависимой торсионной балке сзади. Комфорт приемлемый, все-таки Тойота Мирай не премиум класса. За остановку отвечает дисковая тормозная система, вентилируемая спереди.

Заправка

Заправочные станции расположены в Японии, Великобритании и активно строятся в Германии, мероприятие спонсируется Toyota, Volkswagen, Daimler, BMW и Honda. Похоже компании имеют планы на использование подобной технологии.

Станции решили делать в едином стандарте, чтобы другим производителям не пришлось организовывать свои заправки и облегчить жизнь покупателям будущих водородных автомобилей других компаний.

Полная заправка баков занимает 3-4 минуты, а по цене выходит 45 евро. Получается 100 километров стоит 7,5 евро. В Германии 10 литров бензина обойдется в 13 евро, так что разницы в денежном расходе практически нет.

Необходимая безопасность Toyota Mirai

Водород – опасное вещество, думаю многие слышали про водородные бомбы. Японцы прекрасно это поминают, поэтому Тойота использовала весь свой опыт, накопленный с 90-х годов. Да, японцы уже тогда искали альтернативное топливо.

Во-первых, баллоны выполнены из карбона – прочного материала, у которого меньше шансов деформироваться при ДТП. Во-вторых, проработана структура кузова, добавлены усиления в нужных местах, найденные на основе краш-тестов. В случае утечки водорода, датчики блокируют клапаны, чтобы он не шел дальше через шланги. Шланги в свою очередь находятся за салоном, поэтому топливо быстро растворяется в воздухе, а его там немного из-за перекрытия клапанов баллонов.

Вся система защищается недавно разработанным термопластичным армированным углеродным пластиком, из которого создан поглощающий удары каркас.

В дополнение Mirai оснащается системами:

  • экстренного торможения при фронтальном столкновении;
  • контроля полосы разметки;
  • анализа слепых зон;
  • 9 подушек безопасности;
  • парктрониками;
  • Hill Start Assist;
  • EBD;
  • ABS;
  • VSC;
  • TRC.

Цена и гарантия

Базовый ценник водородного автомобиля начинается с 57 500 долларов, а в Великобритании он стоит значительно дороже – 78 540 евро. Покупатель получает круглосуточную консультацию по вопросам топливной системы, круглосуточную помощь на дорогах (буксировка и т.п.), 3 года бесплатного обслуживания, заправки на определенных станциях и 8 лет гарантии.

Три года бесплатной заправки, это конечно очень привлекательно, особенно на фоне отсутствия разницы в цене заправки с бензиновым двигателем. Вообще автомобиль очень интересный, правда жить с Toyota Mirai сложновато из-за малого количества заправок, но в будущем все изменится.

От электрокара отличий тут по сути нет, водород просто значительно увеличивает скорость заправки, что ухудшает дешевизну эксплуатации. Надеемся в будущем технология будет развиваться, и мы получим очищение окружающей среды.

Видео

Основной автор сайта и основатель нескольких автомобильных интернет-проектов

Водородный седан Toyota Mirai 2020

Японский седан Toyota Mirai на водородном двигателе продается больше четырех лет. За время производства водородная Тойота Мирай была продана в количестве больше 10 тысяч автомобилей. Не ахти какой результат на фоне продаж гибридных машин и электромобилей, но… Назовите еще хотя бы один серийный автомобиль с двигателем, работающем на водороде? Не старайтесь вспоминать. Нет таких в природе. Компания Toyota единственная отважилась на выпуск водородного седана. И уже готовит замену своему водородному первенцу. В рамках автомобильного шоу в Токио мир познакомится с Toyota Mirai 2 поколения, но пока под видом концепта. Серийная версия второго поколения водородного седана выйдет на рынок Японии в конце 2020 года. А чуть позже появится в Америке и Европе.

Цена Тойота Мирай 2020

Поговорим о том, сколько стоит водородный автомобиль — новый Toyota Mirai 2020 модельного года. Машина на водородном двигателе не будет дешевой, цена новой Тойота Мирай на водороде составит не менее 80 тыс. долларов.


Экстерьер и размеры

Традиционно при смене поколений у моделей прослеживается связь. Однако, не в случае с японским водородным седаном. И если седан первого поколения Toyota Mirai опирался на переднеприводную тележку Toyota Prius. То вторая генерация водородного седана построена на заднеприводной платформе TNGA-N, на которой базируется большой седан Toyota Crown. Так что новая модель полностью сменила не только внешность, но и даже класс.

Внешние габаритные размеры кузова Toyota Mirai 2020-2021 года солидные и составляют 4973 мм в длину, 1884 мм в ширину, 1468 мм в высоту. С 2918 мм колесной базы.

Водородный автомобиль опирается на дорожное полотно большими 20-дюймовыми колесами. И щеголяет классичесими и благородными пропорциями кузова большого четырехдверного седана. Длинный капот, динамичный профиль с куполообразной крышей, солидная корма. Одним словом, типичный представитель европейского E-класса. Фары головного света и задние габаритные фонари, разумеется, светодиодные.


Интерьер

Интерьер седана Toyota Mirai 2 поколения, как и кузов автомобиля, полностью новый. Салон пятиместный с массой современного оборудования и материалами отделки высокого качества. Одним словом, бизнес-класс. В арсенале оригинальная архитектура передней панели и центральной консоли. Виртуальная панель приборов с 8-дюймовым экраном. Большой 12,3-дюймовый тачскрин продвинутой мультимедийной системы. Электропривод передних кресел. Подогрев и вентиляция сидений первого и второго ряда. Трехзонный климат-контроль и подогрев рулевого колеса. Кожаная отделка салона, дополненная декоративными вставками под золото. Аудиосистема JBL с 14 динамиками и площадка для беспроводной зарядки смартфона.


Технические характеристики

Статус концепта не позволяет производителю полностью раскрыть техническую начинку нового водородного седана Toyota Mirai. Однако представители Toyota Motor Corporation все же чуть раскрыли технику новинки. Седан оснащается более современной водородной установкой, чем предшественник. Это более производительный электрохимический генератор нового поколения. И увеличенные емкости для запаса водорода. По данным производителя, Тойота Мираи второго поколения способна проехать на одной заправке почти 850 км.

При этом отдельно заостряется внимание на еще более драйверском характере машины. Динамика разгона и максимальная скорость выросли. А жесткий кузов с низким центром тяжести, спортивные настройки подвески и рулевого управления обеспечат яркую управляемость.

Первая серийная водородная Toyota появится на улицах Калифорнии в 2020 году

  • О проекте
    • Контакты
    • Подписка
    • Реклама
    • Статистика
  • Аналитика
    • Автомобильный рынок
    • Аккумуляторный рынок
    • Рынок автокомпонентов
    • Рынок ИБП
    • Рынок сырья и материалов
  • Бизнес-справочник
    • Ассоциации и отраслевые выставки
    • Дистрибьюторы
    • Интернет-магазины
    • Поставщики материалов и оборудования
    • Производители
    • Региональные дилеры
    • Розничные точки
  • Видео
    • Видеоновости
    • Рекламные ролики
    • Тематические сюжеты
  • Новости
    • Курьезы
    • Новости законодательства
    • Новости от дистрибьюторов
    • Новости от поставщиков
      • Металлы
      • Прочие материалы
    • Новости от потребителей
    • Новости от производителей
    • Новости портала
  • Объявления
    • Сотрудничество
    • Тендеры и аукционы
    • Товары и услуги
  • Опросы
  • События
    • Выставки и шоу
    • Конференции и форумы
  • Советы потребителям
    • Выбор аккумулятора
    • Обслуживание аккумулятора
    • Тесты аккумуляторов
    • Эксплуатация аккумуляторов
    • Другие полезные советы
  • Технологии
    • Альтернативные источники тока
    • Литиевые источники тока
    • Никелевые источники тока
    • Потребители энергии
    • Свинцово-кислотные АКБ
    • Солнечные батареи
    • Топливные элементы
    • Цинковые источники тока
  • Энциклопедия
    • Аккумуляторный ликбез
    • Маркетинг
    • Менеджмент
    • Стандарты

Чего добилась за пять лет водородная Toyota?

24 февраля 2015 года сошел с конвейера серийный Toyota Mirai первого поколения. Это был уже не первый серийный водородомобиль на топливных элементах, но он обещал стать знаковым.

Cпустя пять лет с начала его производства уже можно подвести первые итоги использования подобной техники в массовом сегменте.

24 февраля 2015 года прошла торжественная церемония запуска в серийное производство водородного автомобиля Toyota Mirai. Сердцем, а точнее, источником энергии автомобиля считается гибридная установка на водородных топливных элементах под названием FC stack — электрохимический генератор. Именно в нем в ходе химической реакции взаимодействия водорода и кислорода вырабатывается электроэнергия для обычного 155-сильного электромотора.

Как это работает и зачем нужен водород?

Газообразный водород приходится брать на борт в специальные баки высокого давления на водородных заправках. Кислород электрохимический реактор «подсасывает» из окружающего воздуха. Ну а выделяемая в ходе реакции энергия идет в металлогидридный аккумулятор (такой лучше держит энергию на морозе) и далее к электромотору.

Задний мост автомобиля с двух сторон обнимают два баллона для хранения водорода под давлением 70 МПа. Их емкости хватает для принятия на борт пяти килограммов газа.
Заправка водородом происходит быстро, за несколько минут. Иной раз даже быстрее, чем бензином, поскольку водород подается под давлением.

Что хорошего, кроме экологичности?

На самом деле, пока смысл транспорта на топливных элементах лишь в отсутствии при движении выделяемого углекислого газа. Другое дело, что для полной чистоты требуется и не менее чистая технология получения электричества, которое используют на водородных заправках для производства чистого водорода.

И тут возникает парадокс: произвести электричество (которое, казалось бы, можно сразу загрузить в батарею электромобиля) для выработки водорода, который в свою очередь требуется для выработки электричества, но уже на борту автомобиля. Чувствуете лишнее звено? Не удивительно, что сегодня автомобили на топливных элементах не обещают экономии средств.

Стоимость километра пути машины на топливных элементах сегодня сопоставима с затратами на технику, оборудованную ДВС.

В Японии, чтобы проехать 100 км на Mirai, придется заправиться водородом, переводя с йен, на 630 рублей.

Эти машины дороги в производстве и не пользуются повальным спросом, оставаясь по большей части дотационными проектами компаний-производителей. Так, например, Toyota Mirai, которая в США стоит порядка $58 500, а в Германии и вовсе все €78 600, за пять лет производства разошлась тиражом порядка 9 тыс. штук на весь мир. Иначе говоря, менее 1800 штук в год на североамериканском, европейском, японском и китайском рынках вместе взятых. Не густо.

А между тем, лидером среди водородного транспорта на сегодня, пожалуй, остается Hyundai Tucson/ix35 FCEV — он же в новом поколении Hyundai Nexo — по сути, первый серийный автомобиль такого рода. Кроссовер, появившийся в продаже еще в 2013 году. Чуть позже Mirai, в 2016 году, свои силы решила попробовать Honda c автомобилем Clarity Fuel Cell. Но пока южнокорейский Nexo обходит Mirai по тиражам.

За и против водорода.

Если изучить динамику продаж того же Mirai на разных рынках, то начиная с 2017 года можно с высокой долей достоверности констатировать стагнацию развития сегмента. Если продажи традиционных электромобилей худо-бедно растут, то водородная история замерла на месте, а то и поползла вниз, как, например, происходит на рынке США.

Похоже, строительство новых и новых водородных заправок, каждая из которых обходится в несколько миллионов долларов, не спасает ситуацию — Toyota забуксовала, не справившись с изначальным планом производства в 30 тысяч Mirai к 2020 году. Быть может, подкачал форм-фактор?

России пока нет ни одной общедоступной водородной АЗС. Первые, как ожидается, должны появиться вдоль будущей платной трассы Москва — Казань. Быть может, вслед за ними появится и сам рынок водородных автомобилей.

Есть и другие соображения, почему Mirai и ему подобные еще не завоевали мир. Причем к дизайну они не имеют никакого отношения.

Водороду не доверяют. Люди считают его опасным, а точнее — взрывоопасным.

Мы помним мгновенно сгоревший дирижабль «Гинденбург». К тому же водород страшно летуч, а под высоким давлением с пугающей скоростью способен выбираться даже через уплотнители баллонов, образуя с воздухом взрывоопасную смесь. Именно поэтому тот же Mirai инструкция предписывает парковать на открытом воздухе.

Об этом помнят. Помнят, вероятно, и о другом. Знаете, какое давление в дачном баллоне с обычным пропаном? Примерно 10-15 атмосфер. Пустяк, но ведь взрываются и они, попутно разнося пол кухни. А сколько паскалей в баллонах с природным газом — метаном, на котором, скажем, ездят столичные автобусы? Смело умножайте на десять, а то и больше. Конечно, чтобы держать давление в 200-250 атмосфер, нужны и баллоны покрепче.

А теперь берем водород и его давление в 700 атмосфер. Разумеется, у Mirai самые прочные, трехслойные, баллоны на свете, которые не пробить ни снаружи выехавшим на встречку КамАЗом, ни выдавить изнутри лишним водородом. Они сделаны из толстенного армированного металла, кевлара и с гарантией. И как вам такой фугас на «несколько килограммов тротила» под задним сиденьем?

Но думать о том, что в какой-то момент что-то может пойти не так, даже не хочется. И коль скоро у вас кое-что имеется в кошельке, а на душе все еще свербит за экологию, лучше поступить старым дедовским способом — купить за те же деньги обыкновенную «Теслу» и не думать о «водородной бомбе». Правда, поговаривают, что «Теслы» самовоспламеняются по пустякам. А ведь у них под полом полтонны лития, который горит, словно термитная шашка, а от воды только лучше занимается…

Словом, ждем чистый способ производства дешевого водорода и дальнейшего удешевления топливных ячеек, чтобы в итоге от всего этого радостно отказаться в пользу новых пока еще не открытых альтернативных источников энергии. А там, глядишь, и новый Mirai не за горами — уже, кстати, похожий на крутую тачку.

Toyota Beta — уникальный тягач на водороде

В Центре автомобильных исследований (CAR), расположенном в Северном Мичигане, состоялась презентация водородного грузовика Toyota Beta. Это уже второй тягач Toyota Motor North America Inc. (TMNA) с электрохимическими генераторами, представленный в США.

Автомобиль Toyota Beta, как и Toyota Alpha, представленный в 2017 году, был построен в мастерских компании Ricardo в технологическом кампусе Детройта, расположенном в городе Бельвиль, штат Мичиган. Специалисты Ricardo помогали инженерам Toyota в решении широкого круга вопросов. В том числе интеграции и размещение систем, включая топливные элементы, силовую электронику, водородные баки, системы охлаждения, аккумуляторные батареи, электродвигатели и элементы трансмиссии. Многие из вспомогательных систем, которые традиционно приводятся в движение ДВС, были электрифицированы, в том числе компрессор пневмосистемы грузовика, усилитель руля и система микроклимата, управление которой требовало интеграции в CAN-шину автомобиля.

Благодаря усилиям инженеров запас хода Toyota Beta увеличился на 50 % по сравнению с прототипом Alpha, с 200 до 300 миль (482 км). Кроме того, тягач Toyota Alpha имел короткую дневную кабину, а на новый грузовик установлена кабина со спальником, при этом колесная база не увеличена, что улучшило маневренность тягача. Другие характеристики грузовика остались неизменными.

Toyota и Ricardo использовали шасси капотного грузовика Kenworth. В отличие от других электрических и водородных грузовиков (которые, конечно, тоже имеют электропривод, как электрические), в кабине Toyota Beta изменения минимальны. Рулевое колесо сохранило эмблему Kenworth, приборный щиток — круглые циферблаты стрелочных указателей, как в обычном грузовике.

Тягач Toyota Alpha, эксплуатируемый с прошлого года, уже прошел свыше 10 000 миль. Toyota начала работу над проектом, получившим название Project Portal, свыше трех лет назад. Проект, предусматривающий создание водородного грузовика — 80 000‑фунтового (36 288 кг) тягача Class 8, получил такое название, поскольку реализуется в порту, а именно в порту Южной Калифорнии, Лонг-Бич. Два порта Лонг-Бич расположены недалеко от Лос-Анджелеса. Здесь обрабатывается примерно 18 630 грузовых контейнеров в день, то есть почти каждый пятый контейнер, перемещающийся по всей территории Соединенных Штатов. На перевозке контейнеров задействованы более 16 тыс. автопоездов, которые развозят грузы в аэропорт и ближайшие складские комплексы.

Ближние перевозки, выполняемые в рамках вышеназванного проекта, показывают, что водородные автомобили являются зрелыми кандидатами на позицию транспорта с нулевым уровнем выбросов, считают в Toyota. При обслуживании портов нет необходимости строить обширную заправочную инфраструктуру, так как маршруты локализованы на относительно небольшой территории. Замена существующих парков опасных для окружающей среды дизельных автомобилей теми, которые не выделяют ничего, кроме воды, безусловно, будет хорошей инициативой в плане экологии.

Силовая уста­новка водородного грузовика развивает мощность 670 л. с. при мак­сималь­ном моменте 1796 Нм.

Надо добавить, что Project Portal включает в себя строительство первой в мире электростанции на карбонатных топливных элементах мегаваттного масштаба с водородной заправочной станцией в порту Лонг-Бич. Объект Tri-Gen будет использовать биоотходы, полученные при сельскохозяйственном производстве, для производства трех продуктов: воды, электричества и водорода. Последний будет использоваться как топливо для портовых грузовиков.

Tri-Gen вступит в строй в 2020 году и должен будет генерировать приблизительно 2,35 мегаватт электричества плюс 1,2 тонны водорода в день. Этого достаточно для питания эквивалента около 2350 домовладений и удовлетворения ежедневных потребностей движения почти 1500 автомобилей. Производство электроэнергии будет на 100 % возобновляемым, обеспечивая операции компании Toyota Logistics Services (TLS) в порту и делая ее первым объектом Toyota в Северной Америке, использующим полностью возобновляемую энергию.

Приборный щиток и круглые циферблаты стрелочных указателей — как в обычном грузовике.

Toyota Motor Corporation разработала инновационные электрохимические генераторы Toyota FC Stack мощностью 114 кВт (154 л. с.) и систему привода Toyota Fuel Cell System (TFCS) для легкового автомобиля Mirai FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) — первого в мире серийного водородного автомобиля. Toyota FC Stack — инновационный продукт. При его создании была решена проблема с замерзанием выделявшейся воды в топливной ячейке — вода там полностью испаряется.

Два таких генератора используются в грузовиках Toyota Alpha/Beta. Также используются литий-ионные аккумуляторы емкостью 12 кВтч как промежуточные накопители энергии. Электропривод водородного грузовика развивает мощность 670 л. с. при максимальном крутящем моменте 1796 Нм.

В Японии Toyota Motor Corporation тяжелые грузовики не демонстрирует. Зато не так давно представила серийный водородный автобус Sora. Слово Sora — это акроним, образованный из четырех английских слов: Sky, Ocean, River, Air (небо, океан, река, воздух), что символизирует круговорот воды на Земле. Как и водородные грузовики Alpha и Beta, он оснащен двумя электрохимическими генераторами FC Stack. Это первый водородный автобус, получивший одобрение типа транспортного средства в Японии. В планах корпорации поставить более 100 таких автобусов в Большой Токио к открытию Олимпийских игр в 2020 году.

Первый проект с водородными автобусами был реализован в Канаде еще в 2010 году к Олимпиаде в Ванкувере. Через несколько лет проект закрыли из-за дороговизны, так как даже водород приходилось привозить грузовиком. Можно предположить, что токийский опыт окажется успешней: к 2020 году будет больше сотни автобусов, да и количество грузовиков в Лонг-Бич возрастет в разы.

Как работает водородный двигатель и какие у него перспективы

С 2018 года в ЕС действует запрет на дизельные автомобили новейшего поколения в населенных пунктах [1]. Это стало поворотным моментом в развитии рынка электрокаров, а также — гибридных и водородных двигателей.

Великобритания еще в 2017-м высказывалась за полный запрет бензиновых авто к 2040 году. Тогда же, если верить исследованию Bloomberg New Energy Finance [2], на электрокары будет приходиться 35% от всех продаж автомобилей. Уже к 2030 году Jaguar и Land Rover планируют довести число электрокаров в своих линейках до 100% [3]. Часть из них тоже работает на водороде.

История развития рынка водородных двигателей

Первый двигатель, работающий на водороде, придумал в 1806 году французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз [4]. Он получал водород при помощи электролиза воды.

Первый патент на водородный двигатель выдали в Великобритании в 1841 году [5]. В 1852 году в Германии построили двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который работал на воздушно-водородной смеси. Еще через 11 лет французский изобретатель Этьен Ленуар сконструировал гиппомобиль [6], первые версии которого работали на водороде.

В 1933 году норвежская нефтегазовая и металлургическая компания Norsk Hydro Power переоборудовала [7] один из своих небольших грузовиков для работы на водороде. Химический элемент выделялся за счет риформинга аммиака и поступал в ДВС.

В Ленинграде в период блокады на воздушно-водородной смеси работали около 600 аэростатов. Такое решение предложил военный техник Борис Шепелиц, чтобы решить проблему нехватки бензина. Он же переоборудовал 200 грузовиков ГАЗ-АА для работы на водороде.

Первый транспорт на водороде выпустила в 1959 году американская компания Allis-Chalmers Manufacturing Company — это был трактор [8].

Первым автомобилем на водородных топливных элементах стал Electrovan от General Motors 1966 года. Он был оборудован резервуарами для хранения водорода и мог проехать до 193 км на одном заряде. Однако это был единичный демонстрационный экземпляр, который передвигался только по территории завода.

В 1979-м появился первый автомобиль BMW с водородным двигателем. Толчком к его созданию послужили нефтяные кризисы 1970-х, и по их окончании об идее альтернативных двигателей забыли вплоть до 2000-х годов.

В 2007 году та же BMW выпустила ограниченную серию автомобилей Hydrogen 7, которые могли работать как на бензине, так и на водороде. Но машина была недешевой, при этом 8-килограммового баллона с газом хватало всего на 200-250 км.

Первой серийной моделью автомобиля с водородным двигателем стала Toyota Mirai, выпущенная в 2014 году. Сегодня такие модели есть в линейках многих крупных автопроизводителей: Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford и других.

Как работает водородный двигатель?

На специальных заправках топливный бак заправляют сжатым водородом. Он поступает в топливный элемент, где есть мембрана, которая разделяет собой камеры с анодом и катодом. В первую поступает водород, а во вторую — кислород из воздухозаборника.

Каждый из электродов мембраны покрывают слоем катализатора (чаще всего — платиной), в результате чего водород начинает терять электроны — отрицательно заряженные частицы. В это время через мембрану к катоду проходят протоны — положительно заряженные частицы. Они соединяются с электронами и на выходе образуют водяной пар и электричество.

По сути, это — тот же электромобиль, только с другим аккумулятором. Емкость водородного аккумулятора в десять раз больше емкости литий-ионного. Баллон с 5 кг водорода заправляется около 3 минут, его хватает до 500 км.

Где применяют водородное топливо?

  • В автомобилях с водородными и гибридными двигателями. Такие уже выпускают Toyota, Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford, Nissan, Daimler;
  • В поездах. Первый такой был выпущен в Германии компанией Alstom и ходит по маршруту Букстехуде — Куксхафен;
  • В автобусах: например, в городских низкопольных автобусах марки MAN.
  • В самолетах. Первый беспилотник на водороде выпустила компания Boeing, внутри — водородный двигатель Ford;
  • На водном транспорте. Siemens выпускает подводные лодки на водороде, а в Исландии планируют перевести на водородное топливо все рыболовецкие суда;
  • Во вспомогательном транспорте. Водород используют в электрокарах для гольфа, складских погрузчиках, сервисных автомобилях логистических компаний и аэропортов;
  • В энергетике. Электростанции мощностью от 1 до 5 кВт, работающие на водороде, могут обеспечивать теплом и энергией небольшие города и отдельные здания. Например, после аварии на Фукусиме в 2018 году Япония активнее начала переходить на водородную энергетику [9], планируя перевести на водород 1,4 млн электрогенераторов;
  • В смесях с обычным топливом. Например, с дизельным или газовым — чтобы удешевить производство.

Плюсы водородного двигателя

  • Экологичность при использовании. Водородный транспорт не выбрасывает в атмосферу диоксид углерода;
  • Высокий КПД. У двигателя внутреннего сгорания (ДВС) он составляет около 35%, а у водородного — от 45%. Водородный автомобиль сможет проехать на 1 кг водорода в 2,5-3 раза больше, чем на эквивалентном ему по энергоемкости и объему галлоне (3,8 л) бензина;
  • Бесшумная работа двигателя;
  • Более быстрая заправка — особенно в сравнении с электрокарами;
  • Сокращение зависимости от углеводородов. Водородным двигателям не нужна нефть, запасы которой не бесконечны и к тому же сосредоточены в нескольких странах. Это позволяет нефтяным государствам диктовать цены на рынке, что невыгодно для развитых экономик.

Минусы водородного двигателя

  • Высокая стоимость. Галлон бензина в США стоит около $3,1 [10], а эквивалентный ему 1 кг водорода — $8,6. Водородные батареи содержат платину — один из самых дорогих металлов в мире. Дополнительные меры безопасности также делают двигатель дорогим: в частности, специальные системы хранения и баки из углепластика, чтобы избежать взрыва.
  • Проблемы с инфраструктурой. Для заправки водородом нужны специальные станции, которые стоят дороже, чем обычные.
  • Не самое экологичное производство. До 95% сырья для водородного топлива получают из ископаемых [11]. Кроме того, при создании топлива используют паровой риформинг метана, для которого нужны углеводороды. Так что и здесь возникает зависимость от природных ресурсов.
  • Высокий риск. Для использования в двигателях водород сжимают в 850 раз [12], из-за чего давление газа достигает 700 атмосфер. В сочетании с высокой температурой это повышает риск самовоспламенения.

Водород обладает высокой летучестью, проникает даже в небольшие щели и легко воспламеняется. Если он заполнит собой весь капот и салон автомобиля, малейшая искра вызовет пожар или взрыв. Так, в июне 2019 года утечка водорода привела к взрыву на заправке в Норвегии. Сила ударной волны была сопоставима с землетрясением в радиусе 28 км. После этого случая водородные АЗС в Норвегии запретили

Водород для топлива можно получать разными способами. В зависимости от того, насколько они безвредны, итоговый продукт называют [13] «желтым» или «зеленым». Желтый водород — тот, для которого нужна атомная энергия. Зеленый — тот, для которого используют возобновляемые ресурсы. Именно на этот водород делают ставку международные организации.

Самый безвредный способ — электролиз, то есть, извлечение водорода из воды при помощи электрического тока. Пока что он не такой выгодный, как остальные (например, паровая конверсия метана и природного газа). Но проблему можно решить, если сделать цепочку замкнутой — пускать электричество, которое выделяется в водородных топливных элементах для получения нового водорода.

Водородный транспорт в России

В России в 2014 году появился свой производитель водородных топливных ячеек — AT Energy. Компания специализируется на аккумуляторных системах для дронов, в том числе военных. Именно ее топливные ячейки использовали для беспилотников, которые снимали Олимпиаду-2014 в Сочи.

В 2019 году Россия подписала Парижское соглашение по климату, которое подразумевает постепенный переход стран на экологичные виды топлива.

Чуть позже «Газпром» и «Росатом» подготовили совместную программу развития водородной технологии на десять лет.

Главный фактор, который может обеспечить России преимущество на рынке водорода — это богатые запасы пресной воды [14] за счет внутренних водоемов, тающих ледников Арктики и снегов Сибири. Вблизи последних уже есть добывающая инфраструктура от «Роснефти», «Газпрома» и «Новатэка».

В конце 2020 года власти Санкт-Петербурга анонсировали [15] запуск каршеринга на водородном топливе совместно с Hyundai. В случае успеха проект расширят и на другие крупные города России.

Перспективы технологии

Вокруг водородных двигателей немало противоречивых заявлений. Одни безоговорочно верят в их будущее — например, Арнольд Шварценеггер еще в 2004 году, будучи губернатором Калифорнии, обещал [16], что к 2010 году весь его штат будет покрыт «водородными шоссе». Но этого так и не произошло. В этом отчасти виноват глобальный экономический кризис: автопроизводителям пришлось выживать в тяжелейших финансовых условиях, а подобные технологии требуют больших и долгосрочных вложений.

Другие, напротив, критикуют технологию за ее очевидные недостатки. Так, основатель Tesla Илон Маск назвал водородные двигатели «ошеломляюще тупой технологией» [17], которая по эффективности заметно уступает электрическим аккумуляторам. Отчасти он прав: сегодня водородным автомобилям приходится конкурировать с электрокарами, гибридами, транспортом на сжатом воздухе и жидком азоте. И пока что до лидерства им очень далеко.

С одной стороны, в Европе Toyota Mirai II стоит несколько дешевле, чем Tesla Model S (€64 тыс. против €77 тыс.) [18]. Полная зарядка водородного автомобиля занимает около 3 минут — против 30-75 минут для электрокара. Однако вся разница — в обслуживании: Toyota Mirai вмещает 5 кг водородного топлива [19] по цене $8-9 за кг. Таким образом, полный бак обойдется в $45, и его хватит на 500 км — получаем около $9 за 100 км пробега. Для Tesla Model S те же 100 км обойдутся всего в $3.

Но у водородного топлива есть существенное преимущество перед электрическими аккумуляторами — долговечность. Если аккумулятора в электрокаре хватает на три-пять лет, то водородной топливной ячейки — уже на восемь-десять лет. При этом водородные аккумуляторы лучше приспособлены для сурового климата: не теряют заряд на морозе, как это происходит с электрокарами.

Есть еще одна перспективная сфера применения водородного топлива — стационарное резервное питание: ячейки с водородом могут снабжать энергией сотовые вышки и другие небольшие сооружения. Их можно приспособить даже для энергоснабжения небольших автономных пунктов вроде полярных станций. В этом случае можно раз в год наполнять газгольдер, экономя на обслуживании и транспорте.

Основной упрек критиков — дороговизна водородного топлива и логистики. Однако Международное энергетическое агентство прогнозирует, что цена водорода к 2030 году упадет минимум на 30% [20]. Это сделает водородное топливо сопоставимым по цене с другими видами [21].

Если вспомнить, как развивался рынок электрокаров, то его росту способствовали три главных фактора:

  1. Лобби со стороны развитых государств: в США [22], ЕС [23], Японии [24], России [25] и других странах приняты законы в поддержку экологичного транспорта.
  2. Удешевление аккумуляторов: согласно исследованию Bloomberg New Energy Finance, за последние десять лет цены на литий-ионные аккумуляторы упали с $1200 до $137 за кВт·ч.
  3. Развитие инфраструктуры: специальные электрозарядные станции и зарядки в крупных бизнес-центрах, на парковках ТЦ и аэропортов.

Водородные двигатели ждет примерно тот же сценарий. В Toyota видят главные перспективы [26] для водородных двигателей в компактных автомобилях, а также в среднем и премиум-классе. Пока что производство не вышло на тот уровень, чтобы бюджетные модели работали на водороде и оставались рентабельными. Современные водородные машины стоят вдвое дороже обычных [27] и на 20% больше, чем гибридные.

Согласно прогнозу Markets&Markets [28], к 2022 году объем мирового производства водорода вырастет со $115 до $154 млрд. Остается главный вопрос: как быть с инфраструктурой? Чтобы водородные двигатели стали массовыми, нужны сети заправок, трубопроводы для топлива, отлаженные логистические цепочки. Все это пока только зарождается. Но и тут есть позитивные сдвиги: например, канадская Ballard Power по заказу китайского Министерства транспорта запустила пилотный проект, в рамках которого водородное топливо можно будет заливать в обычные АЗС.

Спустя год на дорогах появятся водородные автомобили от Toyota

В ноябре месяце минувшего года небезызвестная компания Toyota на токийской выставке осуществила дебютный показ последнего прототипа авто, укомплектованного водородным силовым агрегатом. Не ожидая проведения автосалона в Детройте, японцы новинку привезли на выставку электроники в Лас-Вегас, где и было сделано сенсационное заявление.

Боб Картер, являющийся вице-президентом компании, изданию USA Today заявил, что машины, функционирующие на топливных ячейках, в реальности могут поменять мир, и сделают они это раньше, чем можно прогнозировать. Чтобы не быть голословными, представители концерна Toyota дали обещание на рынок предоставить серийную модификацию собственного прототипа FCV по наступлению 2015 года. Естественно, производитель вынужден будет серьезно поработать, чтобы стоимость автомобиля оказалась для потребителя приемлемой.

В настоящее время предполагаемая стоимость серийного автомобиля варьируется около $100 тысяч, что составляет порядка 3,5 миллионов рублей. Между тем, со слов Боба Картера, инженеры в самое ближайшее время намерены уменьшить цену определенных узлов на 95 процентов. В частности, к таковым узлам относятся топливные баки и трансмиссия. Уменьшение цен до адекватных показателей в компании Toyota считают одним из основополагающих факторов обеспечения популярности автомобилей, функционирующих на водороде.

В качестве второго фактора в компании выделяют достойное развитие соответствующей инфраструктуры. В частности, представители компании дали обещание, что на территории Америки в 2015 году, где запланировано начало реализации FCV, должно быть построено 20 заправочных водородных станций. Уже в 2016 году их число должно быть удвоено. Стоит заметить, что Toyota запланировала освоение Соединенных Штатов с Сжной Калифорнии, где наблюдается более либеральное отношение законодательства к транспорту, чистому с экологической точки зрения.

Относительно самой модели Toyota FCV, производитель заявляет, что серийный автомобиль на одной заправке сможет преодолеть до полутысячи километров, а процедура наполнения бака водородом не будет занимать больше трех минут, что заметно отличает водородную машину от электрокаров.

Водородная Toyota в США оказалась в полтора раза дешевле, чем в Европе

Toyota Motor объявила цены на водородомобиль Mirai второго поколения для США. Оказалось, что на американском рынке новинка будет стоить в полтора раза дешевле, чем в Евросоюзе — от 49 500 долларов (3 600 000 рублей).

Это сопоставимо с ценой обычного бензинового Lexus GS и на 9050 долларов дешевле, чем Mirai уходящего образца. В Европе новая Mirai, напомним, стоит от 74 000 евро (6 595 000 рублей).

Инновационную машину американцы также смогут купить по специальной лизинговой программе с ежемесячным взносом в размере 499 долларов (36 000 рублей). Вне зависимости от способа покупки Toyota дарит сертификат на бесплатную заправку водородом суммой 15 000 долларов (1 092 000 рублей).

В стандартном оснащении Mirai в спецификации для Америки укомплектована светодиодными фарами, 19-дюймовыми легкосплавными дисками, 8-дюймовым дисплеем комбинации приборов, 12,3-дюймовым экраном медиасистемы с Android Auto, Apple CarPlay и Amazon Alexa, а также аудиокомплексом премиум-класса с 14 динамиками.

Также в ней есть двухзонный климат-контроль, электропривод регулировок водительского сиденья, беспроводная зарядка портативных девайсов, автозатемнение зеркала заднего вида, комплекс систем превентивной безопасности. Более дорогое исполнение Limited имеет салон повышенной комфортности и стеклянную панорамную крышу.

Mirai оснащен двигателем на топливных элементах. В них водород путем электрохимической реакции преобразуется в электричество, питающее тяговые электродвигатели.

Преимущества такой конструкции перед чистыми электромобилями — большой запас хода и быстрая заправка топливом (всего три минуты вместо нескольких часов на зарядку батарей). При этом выхлоп водородного автомобиля — чистый водяной пар, выбросы диоксида углерода CO2 равны нулю.

Mirai имеет задние ведущие колеса, электромотор мощностью 134 кВт (182 л.с.) и три баллона для хранения водорода. Запас хода на одной заправке у машины достигает 647 км.

В США новую Mirai будут предлагать только в одном единственном штате — Калифорнии.

Toyota раскрывает новые подробности водородного «Будущего»

Четырехдверный седан Toyota Mirai FCV, название которого с японского языка переводится как «будущее», оснащен электрическим мотором мощностью 155 л.с. Энергия для двигателя вырабатывается за счет соединения водорода из бака с атмосферным кислородом. В компании отмечают, что двигатель прошел испытания в разных климатических условиях, и у водителя не возникнет трудностей с запуском мотора даже зимой при температуре минус 22 градуса.

На фото:Toyota Mirai FCV

Экологически чистая силовая установка разгоняет Toyota Mirai FCV с 0 до 96 км/ч за девять с., а разгон с с 40 до 64 км/ч занимает у седана 3 с. Единственным продуктом работы двигателя Mirai является вода, никакие вредные вещества в атмосферу не выбрасываются. Полного бака водорода хватает японскому автомобилю на преодоление 483 км. Чтобы заправить топливом седан на специальной станции, водителю потребуется приблизительно три минуты. На территории Японии сегодня действуют около 30 АЗС для машин на топливных элементах.

В Toyota сообщают, что Mirai FCV оснащен, в частности, акустическими стеклами, двумя 4.2-дюймовыми дисплеями, сенсорными кнопками управления различных бортовых систем, климат-контролем, навигацией, системой запуска двигателя с кнопки, полным электропакетом. Номинальный объем багажного отсека водородного автомобиля равен 361 л.

На фото: Toyota Mirai FCV

В Японии стоимость нового седана Mirai составляет ¥7,23 млн ($60,7 тыс.), при этом правительство выделяет субсидии на покупку машины в размере $17 тыс. Во второй половине следующего года японцы приступят к реализации водородной модели за пределами Страны восходящего солнца. Например, осенью машина появится в США. Первым штатом, где начнутся продажи новинки стоимостью от $57 500, будет Калифорния, жители которого вправе рассчитывать на скидку-субсидию от государства в размере $13 000.

Читайте также:

Для комментирования вам необходимо авторизоваться

Автомобиль на водороде. Пора ли прощаться с бензином?

Материал посвящен использованию водорода в автомобилях.

Действительно, в сравнении с бензином водород — одна сплошная проблема: его очень трудно хранить и непросто получать, он взрывоопасен, а водородные автомобили в разы дороже бензиновых. Но при этом водород считается наиболее перспективным видом альтернативного топлива для транспорта. К тому же, на производство водородных автомобилей инвесторы готовы тратить многомиллиардные инвестиции.

Приговор бензину уже подписан

Согласно последнему отчету BP Statistical Review of World Energy 2018, мировые разведанные запасы нефти составляют 1,696 млрд баррелей, чего при сохранении текущего уровня потребления хватит лет на пятьдесят. Неразведанные запасы нефти, предположительно, дадут нам еще полвека углеводородной энергетики, но и стоимость ее добычи может оказаться такой, что нефть попросту станет невыгодна в сравнении с другими источниками энергии. Когда месторождения с удобной добычей истощатся, цена на сырье автоматически пойдет вверх: если сейчас стоимость добычи барреля в России некоторыми оценивается в 2-3 доллара (по альтернативным оценкам, в 18 долларов), то для сланцевой нефти это уже 30-50 долларов. А впереди у человечества реальная перспектива перейти на добычу шельфовой и арктической нефти, цена которой будет еще выше.

Всплеск интереса к электротранспорту в 70-х годах XX века возник как раз на фоне скачкообразного роста цен на нефть из-за политического кризиса — недостатка в сырье не было, но четырехкратный рост цен мгновенно сделал бензиновые автомобили и нефтяную энергетику роскошью.

А еще на пути бензиновых авто встали более спорные препятствия — забота об экологии в городах и странах, где автомобильный выхлоп стал проблемой. Из-за этого, например, Германия приняла резолюцию о запрете производства автомобилей с ДВС с 2030 года. Франция и Великобритания обещают отказаться от углеводородного топлива до 2040 года. Нидерланды — до 2030 года. Норвегия — до 2025 года. Даже Индия и Китай рассчитывают запретить продажи дизельных и бензиновых авто с 2030 года. Париж, Мадрид, Афины и Мексика запретят к использованию дизельные машины с 2025 года.

Сжигание водорода в ДВС

Сжигание водорода в обычном двигателе внутреннего сгорания кажется самым простым и логичным способом применения газа, ведь водород легко воспламеняется и сгорает без остатка. Однако из-за разницы в свойствах бензина и водорода перевести ДВС на новый вид топлива оказалось не так-то просто. Сложности возникли с долгосрочной эксплуатацией движков: водород вызывал перегрев клапанов, поршневой группы и масла, из-за втрое большей, чем у бензина, теплоты сгорания (141 МДж/кг против 44 МДж/кг). Водород неплохо показывал себя на низких оборотах движка, но при росте нагрузки возникала детонация. Возможным решением проблемы была замена водорода на бензиново-водородную смесь, концентрация газа в которой динамически уменьшалась по мере роста оборотов двигателя.

Двухтопливная BMW Hydrogen 7 в кузове E65 сжигает водород в ДВС вместо бензина

Источник: Sachi Gahan / Flickr

Одним из немногих серийных автомобилей, где водород сжигался в ДВС подобно другому топливу, стал BMW Hydrogen 7, вышедший всего в 100 экземплярах в 2006–2008 годах. Модифицированный шестилитровый ДВС V12 работал на бензине или водороде, переключение между видами топлива происходило автоматически.

Несмотря на успешное решение проблемы перегрева клапанов, на этом проекте все равно поставили крест. Во-первых, при сжигании водорода мощность двигателя падала примерно на 20% — с 260 л. с. на бензине до 228 л. с. Во-вторых, 8 кг водорода хватало всего на 200 км пробега, что в разы меньше, чем в случае с дизельными элементами. В-третьих, Hydrogen 7 появился слишком рано — когда «зеленые» автомобили еще не были так актуальны. В-четвертых, ходили упорные слухи, что Агентство по охране окружающей среды США не разрешило называть Hydrogen 7 автомобилем без вредного выхлопа — из-за особенностей работы ДВС, частицы моторного масла попадали в камеру сгорания и там воспламенялись вместе с водородом.

Mazda RX-8 Hydrogen RE — тот случай, когда водород загубил всю динамику роторного двигателя. Источник: Mazda

Еще раньше, в 2003 году, была представлена двухтопливная Mazda RX-8 Hydrogen RE, добравшаяся до заказчиков только к 2007 году. При переходе на водород от мощности легендарного роторного RX-8 не оставалось и следа — мощность падала с 206 до 107 л. с., а максимальная скорость — до 170 км/ч.

BMW Hydrogen 7 и Mazda RX-8 Hydrogen RE были лебединой песней водородных ДВС: к моменту появления этих автомобилей стало окончательно ясно, что куда эффективней использовать водород в давно известных топливных элементах, чем просто жечь.

Топливные элементы в автомобилях

Первым успешным экспериментом по созданию транспортного средства на водородном топливном элементе можно считать трактор Гарри Карла, построенный в 1959 году. Правда, замена дизеля на топливный элемент снизила мощность трактора до 20 л. с.

В последние полвека водородный транспорт выпускался в штучных экземплярах. Например, в 2001 году в США появился автобус Generation II, водород для которого производился из метанола. Топливные элементы создавали мощность до 100 кВт, то есть около 136 л. с. В том же году российский ВАЗ представил «Ниву» на водородных элементах, известную под именем «Антэл-1». Электродвигатель выдавал мощность до 25 кВт (34 л. с.), разгонял авто максимум до 85 км/ч и на одной заправке работал 200 км. Единственный произведенный автомобиль остался «лабораторией на колесах».

Российский автомобиль на водородных топливных элементах — в то время технологии ушли дальше дизайна. Источник: «АвтоВАЗ»

В 2013 году Toyota встряхнула автомобильный мир, представив модель Mirai на водородных топливных элементах. Уникальность ситуации была в том, что Toyota Mirai был не концепт-каром, а готовым к серийному производству автомобилем, продажи которого начались уже год спустя. В отличие от электромобилей на аккумуляторах, Mirai сама вырабатывала электричество для себя.

Toyota Mirai. Источник: Toyota

Электродвигатель переднеприводной Mirai имеет максимальную мощность 154 л. с., что немного для современного электромобиля, но весьма неплохо в сравнении с водородными авто прошлого. Теоретический запас хода на 5 кг водорода составляет 500 км, фактический — около 350 км. Tesla Model S по паспорту может пройти 540 км. Вот только на заправку полного бака водорода уходит 3 минуты, а батарея Tesla заряжается до 100% за 75 минут на станциях Tesla Supercharger и до 30 часов от обычной розетки на 220 В.

Постоянный ток из 370 водородных топливных элементов Mirai преобразуется в переменный, а напряжение увеличивается до 650 В. Максимальная скорость машины достигает 175 км/ч — немного в сравнении с углеводородным топливом, но более чем достаточно для повседневной езды. Для запаса энергии используется никель-металл-гидридный аккумулятор на 21 кВт∙ч, в который передаётся избыток от топливных элементов и энергия рекуперативного торможения. Учитывая японские реалии, при которых населённые пункты могут в любой момент пострадать от землетрясения, в багажнике Mirai 2016-го модельного года установлен разъем CHAdeMO, через который можно организовать электроснабжение небольшого частного дома, что делает автомобиль генератором на колёсах с предельной ёмкостью 150 кВт∙ч.

Кстати, всего за несколько лет Toyota удалось значительно уменьшить массу генератора: если в начале века в прототипах он весил 108 кг и выдавал 122 л. с., то в Mirai топливный элемент вдвое компактней (объем 37 литров) и весит 56 кг. Справедливо будет прибавить к этому 87 кг топливных баков.

Для сравнения, популярный современный турбомотор Volkswagen 1.4 TSI схожей с Mirai мощностью 140–160 л.с. славится своей «лёгкостью» благодаря алюминиевой конструкции — он весит 106 кг плюс 38–45 кг бензина в баке. Кстати, батарея Tesla Model S весит 540 кг!

За 4 км пробега Mirai вырабатывает только 240 мл дистиллированной, относительно безопасной для питья воды — энтузиасты, пробовавшие «выхлоп» Mirai, сообщали только о лёгком привкусе пластика.

Пить воду, слитую из Mirai, безопасно, хотя сперва зрелище шокирует

В Toyota Mirai установлено сразу два бака для водорода на 60 и 62 литра, в сумме вмещающих 5 кг водорода под давлением 700 атмосфер. Toyota разрабатывает и производит водородные баки самостоятельно вот уже 18 лет. Бак Mirai сделан из нескольких слоёв пластика с углеволокном и стеклотканью. Использование таких материалов, во-первых, повысило стойкость хранилищ к деформации и пробитию, а, во-вторых, решило проблему наводораживания металла, из-за которого стальные баки теряли свои свойства, гибкость и покрывались микротрещинами.

Строение Toyota Mirai. Спереди расположен электродвигатель, топливный элемент спрятан под водительским сидением, а под задним рядом и в багажнике установлены баки и аккумулятор. Источник: Toyota

Каковы перспективы?

По оценкам Bloomberg, к 2040 году автомобили будут потреблять 1900 тераватт-час вместо 13 млн баррелей в сутки, то есть 8% от спроса на электричество по состоянию на 2015 год. 8% — пустяк, если учесть, что сейчас до 70% добываемой в мире нефти уходит на производство топлива для транспорта.

Перспективы рынка аккумуляторных электромобилей куда более явные и впечатляющие, чем в случае с водородными топливными ячейками. В 2017 году рынок электромобилей составлял 17,4 млрд долларов, в то время как водородный автомобильный рынок оценивался в 2 млрд долларов. Несмотря на такую разницу, инвесторы продолжают интересоваться водородной энергетикой и финансировать новые разработки.

Примером тому является созданный в 2017 году «Водородный совет» (Hydrogen Council), включающий 39 крупные компании, таких как Audi, BMW, Honda, Toyota, Daimler, GM, Hyundai. Его целью является исследование и разработка новых водородных технологий и их последующее внедрение в нашу жизнь.

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Как подтянуть ручника на ВАЗ 2110? Замена и регулировка троса
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector