Toyota Mirai. Jeździmy wodorowym modelem

W hotelu Bristol, tuż pod oknami Pałacu Prezydenckiego, odbyła się polska premiera Toyoty Mirai - auta, które na zawsze zmienić ma oblicze motoryzacji! Na czym polega rewolucyjność nowego pojazdu spod znaku Toyoty?

Do tej pory producenci proponowali nam samochody hybrydowe lub auta w pełni elektryczne. Te ostatnie mają wprawdzie wiele zalet, ale łączy je konieczność długotrwałego ładowania baterii akumulatorów.

Elektryczną Toyotę Mirai tankuje się w podobny sposób, co każde inne auto. Różnica polega na tym, że zamiast benzyny, do specjalnie skonstruowanych, kompozytowych zbiorników, pod wysokim ciśnieniem, tłoczony jest wodór. W Mirai nie znajdziemy jednak silnika spalinowego. Wodór pełni tu rolę paliwa dla chemicznych ogniw paliwowych.

Technologia zastosowana w nowej Toyocie rozwijana była przez producentów... okrętów podwodnych o napędzie klasycznym. Te traktować można również, jako pierwowzór samochodowych hybryd. Pierwotnie chodziło o to, by zapewnić im możliwość cichego pływania pod wodą bez konieczności wynurzania się dla naładowania energii.

Zastosowane w Mirai ogniwa paliwowe wytwarzają prąd elektryczny w wyniku reakcji chemicznej paliwa (tutaj - wodoru) z tlenem. W Toyocie tlen czerpany jest wprost z powietrza. Na okrętach - przechowywany pod ciśnieniem. Energia elektryczna - dzięki zastosowaniu specjalnych katalizatorów - powstaje w wyniku utleniania wodoru na zimno. Jedynymi produktami ubocznymi takiej reakcji są ciepło i para wodna.

Z chemicznego punktu widzenia stróżka wody wydobywająca się z wydechu Mirai jest krystalicznie czysta - nic nie stoi więc na przeszkodzie, by ją pić. Toyota przestrzega jednak przed takim postępowaniem - ciecz ma przecież styczność z elementami układu "odpływowego", w których rozwijać się mogą bakterie.

Zestaw ogniw paliwowych Toyoty Mirai waży jedynie 56 kg i ma objętość zaledwie 37 dm³. Dzięki temu udało się go umieścić pod podłogą pojazdu, tak by nie ograniczał przestrzeni użytkowej nadwozia. Pod podłogą, w tylnej części auta, znalazły się także dwa zbiorniki wodoru (przedni mieszczący 60 l i tylny o pojemności 62,4 l) o wyjątkowej konstrukcji. Wykonano je z wielowarstwowego kompozytu (wzmacnianego włóknami węglowymi), wytrzymującego ogromne ciśnienie 70 MPa. Wytrzymałość zbiorników weryfikowano w szeregu testów, do których należały nie tylko próby zderzeniowe, ale i ostrzał z broni palnej.

Źródłem napędu jest elektryczny silnik trakcyjny prądu zmiennego o mocy 155 KM poruszający koła przedniej osi. Zaletą Mirai jest - wbrew pozorom - prostota konstrukcji. W układzie przeniesienia napędu nie znajdziemy np. klasycznej skrzyni biegów. Są tu jedynie prosta przekładnia redukcyjna i mechanizm różnicowy. Teoretycznie, do tyłu można więc jechać z taką samą prędkością, jak do przodu.

Przyszły nabywca nie musi się też martwić o trwałość takich elementów, jak sprzęgło, koło dwumasowe, wtryskiwacze czy turbosprężarka - żaden z nich nie występuje w Mirai.

Ogniwa wspomaga akumulator niklowo-wodorkowy, który gromadzi też energię odzyskaną w czasie hamowania (gdy napędzany przez koła silnik elektryczny działa jak prądnica). Ogniwa paliwowe wytwarzają prąd stały, który - dzięki przetwornicy - osiąga napięcie aż 650 V. Ponieważ silnik trakcyjny zasilany jest prądem zmiennym, w układzie sterowania pojawił się falownik pełniący funkcję "sterownika mocy" (odpowiada również za ładowanie akumulatorów w czasie hamowania).

Z perspektywy kierowcy w aucie niewiele się dzieje. Podobnie, jak w hybrydowych Toyotach, po wciśnięciu przycisku "power", na desce rozdzielczej zapala się kontrolka z napisem "ready". Wystarczy wówczas przesunąć drążek sterowania napędem w pozycję "D" i puścić hamulec. W zupełnej ciszy możemy przemieszczać się po okolicy.

Wraz ze wzrostem prędkości do uszu pasażerów dochodzi jedynie zwiększony szum wiatru i hałas wynikający z oporów toczenia. Układ napędowy - niezależnie od tego czy jedziemy 50 km/h, czy poruszamy się z prędkością maksymalną (178 km/h) - nie wydaje w zasadzie żadnych dźwięków.

Sprint do 100 km/h - w 9,6 s - zdaje się ograniczać... przyczepność opon. Kierowca - już od najniższych obrotów - ma do dyspozycji 335 Nm, co sprawia, że - zwłaszcza na śliskiej nawierzchni - elektronika musi się sporo natrudzić, by zapewnić przednim kołom odpowiednią trakcję.

Na jednym tankowaniu Mirai pokonać może dystans do 483 km. Układ napędowy zachowuje sprawność w temperaturach nawet minus 30 stopni Celsjusza. Co ważne, tankowanie pojazdu do pełna niewiele różni się od tankowania chociażby LPG. Cała operacja trwa zaledwie około trzech minut.

Data polskiej prezentacji Toyoty Mirai nie jest przypadkowa. W Instytucie  Transportu Samochodowego zrodził się bowiem projekt wpisania Polski w powstający właśnie w Europie "korytarz wodorowy". Ambitny plan zakłada, by użytkownicy wodorowych pojazdów, korzystając z ich dużego zasięgu, mogli traktować je w roli pojazdów codziennego użytku, nie bojąc się przy tym, dalszych podróży.

W ramach europejskiego programu Hit-2-Corridors na Starym Kontynencie powstać ma zintegrowana sieć stacji wodorowych usytuowanych w ciągu korytarzy transportowych. Chociaż obecnie tego typu pojazdy oferuje Toyota, Hyundai i Honda, eksperci nie mają wątpliwości, że wkrótce spodziewać się można prawdziwego boomu na samochody z ogniwami paliwowymi. Tego typu wozy, na coraz większą skalę, wykorzystywane są też w transporcie zbiorowym.

Jak wyjaśnił nam Wojciech Gis - sekretarz naukowy ITS - do 2030 roku w Polsce działać ma około 9 stacji tankowania wodoru. Pierwsze dwie - w Warszawie i Poznaniu - powstać mają w najbliższych dwóch latach. W obu przypadkach obiekty mają być przystosowane do tankowania samochodów osobowych i autobusów.

Koszt budowy jednej stacji szacowany jest na około 1 mln euro.

Marcin Ślęzak - dyrektor ITS - wyjaśnia, że instytut ma już plany pozyskania niezbędnych środków. Duża część inwestycji mogłaby zostać zrealizowana ze środków unijnych.

Chociaż przedstawiciele Toyoty nie kryją podekscytowania mówiąc o przełomie w motoryzacji, przeciętny użytkownik samochodu do nowinek technicznych podchodzi raczej z dystansem. Zwłaszcza w Polsce, na pierwszym plan wysuwają się pytania dotyczące kosztów.

By stać się właścicielem Mirai trzeba dziś dysponować kwotą około 60 tys. euro. To dużo, jeśli wziąć pod uwagę, że mamy do czynienia z czteroosobowym samochodem pozycjonowanym gdzieś pomiędzy modelami Auris i Avensis. Trzeba jednak zdawać sobie sprawę, że stawianie dziś podobnych pytań świadczy o rozmyciu perspektywy. Złoża ropy kurczą się w zastraszającym tempie, nie chodzi więc o to, za ile, ale czy w ogóle będziemy w stanie utrzymać obecny komfort podróżowania po ich wyczerpaniu?

Toyotę Mirai można rzec jasna traktować w kategorii ekologicznej fanaberii, ale wyłącznie tego typu pojazdy są w stanie przejąć rolę wykorzystywanych obecnie samochodów z silnikami spalinowymi. Trzeba bowiem zdawać sobie sprawę z faktu, że zasoby wodoru są nieograniczone. Problemem pozostaje jedynie kwestia pozyskiwania go na masową skalę.

Już dziś koszt przejechania 100 km Toyotą Mirai wynosi około 10 dolarów, czyli - niespełna - 40 zł. Można się spodziewać, ze wraz ze wzrostem popularności takich samochodów, koszty zdecydowanie spadną.

Do końca roku powstać ma około 700 egzemplarzy Toyoty Mirai. W przyszłym z fabryki wyjedzie kolejne 2 tysiące. By odciążyć nabywców Japończycy planują udostępniać pojazdy na zasadzie leasingu długoterminowego. Dzięki temu, klienci nie będą obarczani wysokimi kosztami zakupu. Firmie zależy też na tym, by po wygaśnięciu leasingu, auta wróciły do producenta. Pozwoli to na zebranie cennych doświadczeń i szybszy rozwój nowej technologii.

Wszystko wskazuje na to, że podobnie, jak sto lat temu, stoimy właśnie u progu kolejnej motoryzacyjnej rewolucji. Wówczas obawy kierowców budziło wożenie w pojeździe zbiornika z łatwopalną cieczą. Dziś podobne lęki towarzyszą tankowaniu wodoru. W rzeczywistości, wbrew pozorom, nowe paliwo uznać można za bardzo bezpieczne!

Pamiętajmy, że w razie uszkodzenia zbiornika paliwa, stosowana dziś powszechnie benzyna rozlewa się tworząc kałużę. Jeśli dojdzie do zapłonu, pożar obejmuje wówczas znaczną powierzchnię, powodując duże zniszczenia i poważne zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi. Podobnie jest w przypadku gazu LPG, który - będąc cięższym od powietrza - rozlewa się niewidzialną warstwą po podłożu. Ewentualna eksplozja i pożar mają wówczas bardzo duży zasięg.

Wodór, jako gaz ponad 14-krotnie lżejszy od powietrza, uwolniony ze zbiornika natychmiast ulatuje w górę, co wyklucza możliwość gromadzenia się łatwopalnej czy wybuchowej mieszanki z powietrzem w pobliżu ziemi. W przypadku zapłonu wodoru ulatniającego się ze zbiornika, płomień ma postać wąskiej, wysokiej kolumny, nie rozprzestrzeniającej się na boki.

Zagrożenie związane z pożarami węglowodorów, takich jak LPG, benzyna czy olej napędowy, polega również na tym, że podczas pożaru nie spalają się one całkowicie - powstaje wówczas śmiertelnie trujący tlenek węgla i sadza, której rozżarzone cząsteczki nadają płomieniom żółtoczerwony kolor. Cząsteczki te emitują ogromne ilości promieniowania cieplnego, które może powodować oparzenia i dalsze rozprzestrzenianie się pożaru. Zjawiska te nie występują w czasie spalania wodoru. Błękitny płomień emituje bardzo mało promieniowania cieplnego. Nie stwarza ono zagrożenia już w odległości około metra źródła pożaru!

PAWEŁ RYGAS