Toyota Mirai - jak bezpieczna jest technologia wodorowa?

Toyota Mirai była testowana pod względem bezpieczeństwa przez dziesięć lat. Toyota poddała samochód niezliczonym testom zderzeniowym oraz testom drogowym w różnych warunkach i na wszystkich rodzajach dróg. Sprawdzano odporność samochodu na wertepy, na mróz w północnej Finlandii i na upał w południowej Hiszpanii. Eksperymenty objęły nawet strzelanie do zbiorników wodoru z broni palnej

Wszystkie testy potwierdziły, że Toyota Mirai jest bardzo bezpiecznym samochodem, spełniającym najwyższe standardy. W żaden sposób nie ustępuje konwencjonalnym samochodom Toyoty, które w większości zdobywają najwyższe noty w testach bezpieczeństwa instytucji takich jak Euro NCAP oraz IIHS.

Zbiorniki wodoru i czujniki bezpieczeństwa

Wodór będący paliwem Toyoty Mirai jest tankowany do dwóch zbiorników o łącznej pojemności 122,4 l pod ciśnieniem 70 MPa. Prace nad tymi zbiornikami rozpoczęto w 2000 roku, a najważniejszym wyzwaniem było zapewnienie im wystarczającej wytrzymałości oraz uniknięcie przepuszczania niewielkich atomów wodoru przez ścianki zbiorników. Po wielu eksperymentach udało się wypracować technologię, która spełniała oba warunki. Rozwiązaniem okazała się trójwarstwowa struktura złożona z włókna węglowego, wzmocnionego tworzywa oraz pokrycia powierzchni włóknem szklanym.

Włókno węglowe jest lekkie i bardzo wytrzymałe na uszkodzenia mechaniczne, a jego włókna składają się prawie wyłącznie z grafitu, co powoduje, że są nietopliwe i odporne chemicznie. Toyota poszła jednak dalej w zabezpieczeniu zbiorników przed konsekwencjami uszkodzeń, np. w poważnym zderzeniu, i pokryła zbiorniki od zewnątrz włóknem szklanym. Jeśli Mirai uległby wypadkowi, wszelkie uszkodzenia będą doskonale widoczne na warstwie włókna szklanego, co będzie sygnałem do sprawdzenia szczelności skorupy z włókna węglowego. Od wewnątrz zbiorniki są uszczelnione warstwą wzmocnionego tworzywa sztucznego. Są tak zaprojektowane, by wytrzymać 225 % normalnego ciśnienia, co zapewnia ogromny margines bezpieczeństwa.

Prawdopodobieństwo wycieku wodoru jest niezwykle niskie, jednak by zabezpieczyć się przed każdą ewentualnością, zbiorniki są obłożone dookoła czujnikami wodoru. W razie jakiegokolwiek wycieku, zostaną zamknięte zawory bezpieczeństwa, a samochód się zatrzyma. Kolejnym zabezpieczeniem jest oddzielenie kabiny pasażerskiej od zbiorników. Dzięki temu wodór nie dostanie się do przestrzeni pasażerskiej, lecz rozproszy w atmosferze.

Tankowanie

Tankowanie Toyoty Mirai przebiega nieco inaczej, niż napełnianie zwykłego baku benzyną czy olejem napędowym. Aby uniknąć wszelkich możliwych błędów, jakie może popełnić użytkownik podczas tej procedury, zastosowano wiele różnych zabezpieczeń. Dysza na końcu dozownika ma mechaniczny zamek, który zapewnia doskonałe połączenie z wlotem paliwa w samochodzie. Jeżeli zamek nie zostanie prawidłowo zamknięty, tankowanie się nie rozpocznie. Czujniki ciśnienia wykrywają najmniejsze wycieki na złączu między dozownikiem a wlotem, które przerywają tankowanie w razie wykrycia nieprawidłowości. Ściśle kontrolowane jest tempo pompowania, aby uniknąć niebezpiecznego wzrostu temperatury.

Dozowniki wodoru spełniają międzynarodowe standardy bezpieczeństwa SAE J2601, SAE J2799 i ISO 17268. Standardy regulują maksymalną dopuszczalną temperaturę dyszy dozownika, maksymalną prędkość przepływu wodoru i maksymalny dopuszczalny wzrost ciśnienia.

Odjechanie samochodem ze stacji, kiedy dozownik dystrybutora jest podłączony do wlotu paliwa w aucie, uniemożliwiają dwa rozwiązania. Dopóki wlot paliwa nie jest zamknięty, odcięty jest zapłon samochodu. Jeżeli natomiast dozownik zostanie szarpnięty, pompa paliwowa dystrybutora na stacji zamyka wypływ wodoru.

Wodór jako paliwo samochodowe

Wykorzystywanie najlżejszego pierwiastka we Wszechświecie do napędzania samochodu ma wiele zalet. Wodór jest 14-krotnie lżejszy od powietrza i szybko się rozprasza, więc nawet jeśli zdarzyłby się wyciek, co mało prawdopodobne, gaz ucieknie do atmosfery, minimalizując zagrożenie.

Ważną zaletą wodoru jest to, że w przeciwieństwie do węglowodorów w razie zapłonu nie tworzy poduszki ognia, która obejmuje większość samochodu, lecz pali się w postaci wąskiego słupa, który ogrzewa tylko najbliższe otoczenie. W odległości kilkudziesięciu cm od niego powietrze ma temperaturę około 40 stopni Celsjusza. Dlatego nawet podczas bardzo poważnego wypadku z dużą prędkością, prawdopodobieństwo pożaru zagrażającego życiu pasażerów jest mniejsze, niż w zwykłym samochodzie zawierającym w baku benzynę czy olej napędowy.

Ogromną zaletą nowego rozwiązania jest to, że ogniwa paliwowe emitują czystą wodę, dlatego samochód na wodór nie zanieczyszcza środowiska ani nie zagraża zdrowiu pasażerów. Wodór można pozyskiwać na różne sposoby, zatem jego wykorzystywanie sprzyja dywersyfikacji źródeł energii. Instalacje do elektrolizy wody mogą być niewielkie, zbudowane na użytek gospodarstw domowych lub małych firm, a w dodatku doskonale współpracują z urządzeniami do produkcji energii ze źródeł odnawialnych, zwiększając ich wydajność.