Тойота на водороде


Toyota Mirai с водородным двигателем — «будущее» уже в Европе

Про автомобиль от Toyota, работающий на водородном двигателе, писали примерно год назад, примерно в то же время его продажи были начаты в Японии. Однако, старт продаж Toyota Mirai (Mirai с японского переводится как «будущее») на Континенте (как на старом так и на новом) остался почти незамеченным. Попробуем исправить этот момент и разобраться как это работает. Итак, что предлагает нам Тойота: автомобиль класса «седан» с двигателем мощностью 153л.с, разгоняющийся с 0 до до 90км/ч за 9.4сек. Максимальная скорость ограничена электроникой и составляет 170км/час. Весьма неплохо, учитывая что двигатель у автомобиля электрический.

Внешний вид (фото с сайта blog.toyota.co.uk)

Не менее интересно, что внутри.

Конструкция

Блок-схема автомобиля (с сайта Toyota):

Водород хранится в баке, затем он смешивается с забортным воздухом, в результате реакции в топливном элементе получается электричество, от которого (после преобразования до нужного напряжения) и работает мотор переменного тока. Очевидно, что главный плюс такого авто — экологически чистый «выхлоп», каждый школьник знает что при реакции водорода и кислорода получится водяной пар. Внутри авто есть емкость, воду из которой надо периодически сливать. Вода судя по всему, достаточно чистая, один из авторов обзоров не побоялся ее даже выпить:

Мощность встроенного генератора достаточно велика, автомобиль можно даже использовать в качестве резервного источника электричества мощностью до 9КВт. Сам водород хранится в баке с давлением 10МПа, время заправки составляет 3-5 минут, заявленный производителем запас хода составляет до 600км. По заявлению производителя, усиленный карбоном бак является достаточно прочным и безопасным, чтобы выдержать ДТП.

Заправка

Пора перейти к самому интересному: где же автомобиль заправлять. Очевидно, что распространенность таких авто в первую очередь ограничивается наличием заправочных станций. И тут все пока довольно-таки грустно. Первой страной, где начали продаваться Mirai, была Япония. Кроме Японии и США, в Европе автомобиль поставляется в 3 страны: Великобританию, Данию и Германию (первые 5 машин были отгружены в сентябре 2015). На настоящее время 7 заправочных станций имеется в Дании, 10 в США, 18 в Германии и 4 в Великобритании. К концу 2015 года в Германии планируется построить 50 заправочных станций, с увеличением этого числа до 400 к 2023 году.

Не менее важным шагом является унификация заправочных станций: был принят единый стандарт, что позволяет с одной стороны, другим производителям делать авто (и заправочные станции) с коннекторами одинакового типа, с другой стороны, пользователи разных моделей получают преимущество от появления большего числа станций. Что касается цен, в Германии килограмм водорода стоит 9.5€, заправка полного бака (емкостью в 4.7кг) обойдется примерно в 45€. При запасе хода в 600км, можно примерно посчитать стоимость эксплуатации, которая составит 7.5€ на 100км. Для сравнения, цена бензина Е10 составляет 1.3€, т.е. 10л бензина обойдется в 13€. В общем, стоимость заправки выходит примерно одинакова.

Выводы

Технология безусловно интересна. Главный плюс, на который указывает производитель: полная экологичность, сопоставимая с электромобилями, и при этом время заправки, сопоставимое с «обычным» бензиновым авто. Минус тоже очевиден: заведомое усложнение конструкции и малое количество заправочных станций. Чисто интуитивно, идея и концепция электромобиля мне нравится больше: аккумулятор и бесколлекторный мотор позволяют сделать автомобиль очень простым, с минимальным числом движущихся частей. Здесь же мы видим явно усложненную конструкцию с гипотетически небезопасными компонентами (все помнят Гинденбург?). С другой стороны, технологию, позволяющую зарядить аккумулятор за 5 минут, мы в ближайшее время вряд ли увидим, так что водородные авто явно займут свою нишу, там где нужна быстрая перезаправка. Ну и в целом, я таки-надеюсь дожить до момента, когда воздух в городах станет чистым (хотя есть сомнения, особенно применительно к России), и новый тип экологичных автомобилей — это еще один шаг к этому. Наконец, цена вопроса. Цена Toyota Mirai составляет 58,325$ в США и 66,000€ в Европе. Недешево, но с другой стороны, вполне сопоставимо с другими авто премиум-класса. Всего за 2015 год Toyota планирует выпустить 700 авто, и 2000 штук за 2016 год. PS: Если кому интересно, видео (на английском) и немножко ссылок:

www.youtube.com/watch?v=hTmL5YPU0ek

ssl.toyota.com/mirai/fcv.html blog.toyota.co.uk/mirai-launch-the-future-arrives-in-hamburg europe.autonews.com/article/20151016/ANE/151019907/toyota-targets-mirai-fuel-cell-car-at-germany-uk

PPS: Вся собранная выше информация была найдена в открытых источниках, 100% достоверность не гарантируется. Если есть какие-то неточности, пишите, исправлю.

Теги:
  • toyota mirai
  • автомобили
  • экологичность
  • транспорт будущего
  • 21 сентября 2016 в 06:43
  • 2 июля 2015 в 23:31
  • 27 марта 2011 в 12:38

habr.com

Тест-драйв Тойота FCV MIRAI. В чем отличия от HV и EV?

23.02.2016 | 73045 просмотров

Автомобильная революция приходит раз в 20 лет

Мы с вами являемся свидетелями появляющейся раз в 20 лет фундаментальной инновации в автомобильном мире. Toyota Motor провела презентацию и уже запустила в продажу первый в мире серийный автомобиль на водородном топливе. Впечатление от поездки на нем способно кардинально изменить шкалу ценностей человека. Оно такое, что во время тест-драйва ощущалось, как прямо на наших глазах с грохотом обрушивается настоящее и наступает будущее.

«Ну, полноте вам, один раз да в 20 лет?!» — конечно же, подумают многие. Однако хочу, чтобы вы вспомнили то время, когда в 1997 году был представлен Toyota Prius первого поколения. Новичок, как только заряд его аккумуляторов подходил к концу, показывал на приборной доске значок черепахи и отказывался ехать вверх в гору — вспомните, какие ушаты критики вылились на него тогда! Но гибриды год за годом расширяли нишу и сегодня не просто приобрели право на существование, более того, закрепили за собой непоколебимые позиции во главе списка машин следующего поколения.

Но вернемся к нашему водородному автомобилю. Эта машина такова, что к 2020 году их станет несколько десятков тысяч, и не исключено, что лет через 20 наш сегодняшний тестомобиль на топливных ячейках полностью займет место гибридных машин. Поэтому хочется, чтобы о сути этой модели, во многом несущей в себе, можно сказать, будущее всего автомобильного мира и самой Японии, узнало как можно больше людей.

Дилерская цена Mirai с учетом 8%-го налога на продажи — 7 236 000 иен. Предполагается, что государственные дотации на продвижение внедрения экологически чистого транспорта составят около 2 млн иен, таким образом, для покупателя стоимость составит около 5,2 млн иен. Пробег на одной заправке, согласно каталогу, примерно 650 км.

«Не дороговато ли 5 млн иен за машину, которая пока что как твоя неведома зверушка?» — ожидаемо раздадутся голоса скептиков. Но для начала совсем неплохая цена. Несмотря на то, что сейчас пока проходит широкомасштабный практический эксперимент, все выпускаемые в эксплуатацию в 2015 году 400 штук уже распроданы. Так что даже если захочешь, нигде не купишь.

К тому же подготовка инфраструктуры в масштабах госпроекта по установке водородных заправок только-только началась. Именно поэтому не стоит сразу брюзжать, мол, «водородомобиль — неведома зверушка». Хочется посоветовать сходить к автодилерам, потрогать новинку, чтобы, как и подобает истинному автолюбителю, не отстать от эпохи. Объект нашего сегодняшнего обзора — не рядовая машина. Ее можно представить в качестве некоего символа будущего Японии. Потому этот текст выходит за пределы обычного обзора. И символом, ключевым словом здесь выступает самый первый элемент в таблице Менделеева — H (водород).

Как работает автомобиль на топливных ячейках?

Автомобиль с топливными ячейками/элементами (FCV — Fuel Cell Vehicle) вместо бензина использует водород (H), а источником тягловой силы вместо ДВС является электродвигатель. Но его нельзя непосредственно запитать водородом, поэтому в блоке топливных элементов (Toyota FC Stack) осуществляется реакция слияния водородного топлива и атмосферного кислорода, а генерируемое при этом электричество вращает электродвигатели.  Привлекателен и тот факт, что теоретический КПД при получении электричества из водорода достигает 83%.

Короче говоря, суть системы состоит в том, что это экологически чистая электростанция, у которой топливный источник — водород. И эта электростанция установлена на шасси автомобиля. Но с точки зрения принципа привода колес нет никакого отличия от обычного электромобиля.

Сами по себе топливные элементы бесшумны. Разве что едва слышен звук работы компрессора, нагнетающего воздух (кислород) в блок FC Stack. Его габариты, по сравнению с ранними образцами на этапе разработки, значительно уменьшены. Кроме того, Тойота достигла успеха в циркуляции выхлопа воды после электрогенерации для компенсации влаги, необходимой электролизной мембране внутри топливной батареи. Топливные баки, установленные на Mirai, по размерам практически не отличаются от бензобаков обычных автомобилей.

Но главные ощущения ожидают, конечно же, во время поездки на этом автомобиле. Вот здесь возникает предчувствие будущего —  что оно уже здесь и сейчас. Первое — в салоне машины так же тихо, как в электромобиле, нет звука работы двигателя, все, что можно едва уловить ухом, это характерные звуки «у-у-у» и «вжик» работы системы. Хотя и есть изменения при работе педалью газа, но даже при максимальном разгоне сохраняется тишина, сильнее заметны дорожный шум от покрышек и свист ветра, а на дорогах общего назначения большее внимание привлекают звуки с улицы.

Кстати говоря, эти «вжик» и «у-у-у» — некий микс из металлических звуков от работы систем приводов и устройств регулировки электропитания.  Похожие шумы можно услышать, если прислушаться, в железнодорожном суперэкспрессе Синкансен во время набора скорости или когда едешь на гибридном автомобиле в режиме электромобиля.

Многие скажут: ну и где же здесь разница с обычным электромобилем? Но есть еще одна особенность, из-за которой водородомобиль заставляет прочувствовать вкус дорогой машины.

В этой машине можно жать на газ без стеснения!

Не знаю, в чем здесь причина, возможно, в умелом дизайне, но если рядом нет другого объекта для сравнения, то машина кажется маленькой. Хотя на самом деле ее размеры 4980х1815х1535 мм, то есть как у среднего седана. Особенно просторно на заднем сиденье — несмотря на «спокойную» атмосферу интерьера, есть все, что необходимо для ощущения фешенебельности, просто манящей расположиться внутри.

Однако этого мало, чтобы называться дорогим автомобилем, вопрос еще и в ходовых качествах. Вес шасси — из-за того что установлены топливные баки для водорода и аккумулятор для рекуперации — получился, как у авто класса дорогого седана — 1850 кг. Чувствуешь, что благодаря этому крепкому шасси машина едет надежно и достойно, действительно как настоящий дорогой автомобиль. Но при этом нет чувства вялости, заторможенности.

Двигатель расположен в носовой части, а водородный бак и аккумуляторы — в задней, что позволяет добиться такой же отличной разбалансировки по передней и задней осям, как у спорткаров. Плюс у машины жесткий кузов, что повышает уровень ходовых качеств, а в сочетании с защитным укреплением топливных элементов реализует очень жесткий, стойкий к скручиванию каркас. Хотя в результате машина из-за своего высокого роста и основательного веса, конечно же, не способна ездить, как спортивный автомобиль, но у нее четкое послушное руление, проходить на ней повороты одно удовольствие.

А больше всего радует, что можно топить педаль газа в пол без стеснения. Похожее впечатление получаешь от руления электромобилем: как только обстоятельства позволяют, то выжимаешь педаль газ до предела, следует завораживающие резкое ускорение, быстрая, четкая реакция на педаль газа. Однако обычно водитель электромобиля вынужден пристально следить за остаточным запасом хода. Поскольку после каждого резкого ускорения видно, как на глазах тает заряд аккумулятора, впадаешь в некоторое отчаяние. Психологический тормоз — главная помеха, которая не дает в полной мере насладиться рулением электромобиля.

А вот топливно-батарейный автомобиль срывает с нас эти психологические оковы. Пусть и есть ограничение в объеме водородного бака, но на одной полной заправке пробег составляет где-то 600-700 км. Сложно сказать досконально, пока не проверишь на долгом личном опыте, но я уверен, что нет никакой разницы  между тем приятным ощущением у обычных бензиновых машин, когда всегда можно втопить газ без всяких задних мыслей. К тому же благодаря особенностям топливных батарей в высокомощной электрической энергоотдаче, они позволяют резко разгоняться и поддерживать высокую скорость, всегда чувствуя запас мощности под педалью.

Тщательно проработанная в стиле Тойоты безопасность

В чем же бэкграунд всего этого удовольствия? Главной причиной стоит назвать топливный бак, способный вмещать громадное количество водорода, что увеличило дистанцию возможного пробега.

Под задним сиденьем расположены наискосок друг над другом два топливных бака, в обоих под высоким давлением в 70 МПа содержится водород. 70 МПа — это 700 атмосфер (на поверхности земли, как вы помните, 1 атмосфера) и, учитывая то, что в цистернах грузовиков, перевозящих индустриальный водород, всего 35 МПа, можно понять, насколько высокое давление! Само собой,  возникает опасение по поводу безопасности применения  водорода под столь высоким давлением на легковом транспорте. Однако именно поэтому предпринятые Тойотой меры безопасности — это сама безупречность.

Водородный бак —  на 100% внутренняя разработка самой Тойоты. Чтобы самостоятельно заниматься их изготовлением и техобслуживанием, компания специально получила лицензию производителя  газовых систем высокого давления. Кроме того, Тойота и сама является гарантийным производителем. Цель такого решения концерна в том, чтобы обеспечить абсолютную безопасность путем установления контроля над всеми циклами. И одновременно быстро и гибко реагировать на введение нормативов или их смягчение в только что стартовавшей индустрии топливных батарей.

Например, сейчас разрешается заправляться до давления в 70 МПа примерно за три минуты, но во время заправки температура внутри топливного бака повышается, что приводит к повышению давления, То есть после остывания давление уходит ниже 70 МПа, поэтому хотелось бы сначала заправиться с избытком, чтобы после остывания до обычной температуры давление было как раз 70 МПа. Так вот, ожидается, что в будущем ограничения по сверхзаправке будут смягчены, поэтому бак у Mirai сделан с расчетом на внутреннее давление до 85 МПа.

С целью установки бака на автотранспорт проведено его тщательнейшее укрепление. Сам водородный бак усилен углеволоконной броней и способен выдерживать внешнее давление до 150 МПа. Иначе говоря, конструкция настолько прочна, что даже при страшной автокатастрофе, когда машина разбита в лепешку, бак будет вести себя как ни в чем ни бывало и сохранит свою форму. Кстати, в случае повышения температуры внутри бака сработает клапан безопасности и выбросит в атмосферу излишки водорода; утечка водорода постоянно контролируется датчиками. Вообще-то, водород это самый легкий газ, он очень легко рассеивается в атмосфере, считается, что весьма непросто собрать его до взрывоопасной концентрации. Тем не менее, на то они и есть тойотовские нормы, чтобы отвечать на все риски, даже самые ничтожные.

Почему же водород и именно сейчас?

Планета Земля богата водородом, он легко вступает в химические реакции, в виде различных химических соединений окружает нас в повседневной жизни. Водород можно добывать из самых разных веществ, наиболее распространенное из них, пожалуй, это вода (h3O). То есть, если использовать такие экологически чистые источники энергии, как ветер, солнечный свет и т.п., то теоретически в будущем можно получать водород, не оказывая влияния на окружающую среду. К слову, сегодня в Японии водород производится как побочный газ в металлургии (коксовании), перегонке минерального горючего.

Не мне вам говорить, но для островной Японии проблема  низкого энергетического самообеспечения — вечная тема. Поэтому водород в схеме «природная энергия и вода — водород (энергия) — едет машина (кинетическая энергия) — водяной выхлоп» — это потенциал для реализации идеального энергетического цикла с нулевой нагрузкой на экологию.

Однако в ситуации, когда нет ни инфраструктуры для заправки водородом, ни автомашин, ни другой техники, использующей водород, — сколько ни жди, а дело с места не сдвинется. Поэтому инициативу взяли на себя государство и крупнейший мировой автомобильный производитель Тойота. Они увидели за топливными батареями большое будущее в качестве механического привода, способного заменить гибридные двигательные установки. Кстати, 17 ноября 2014 года в день презентации концепт-кара FCV, Хонда и Ниссан-Рено объявили, что Хонда выпустит на рынок топливно-батарейные автомобили в 2015 году, а Ниссан-Рено — в 2017-м . То ли причина в инициативе Тойоты, то ли в инициативе государства, но благодаря тому, что стали четко видны будущие коммерческие перспективы, начались подвижки в масштабах всей страны по производству, транспортировке и заправке водорода.

Трудно предсказать, как все будет развиваться дальше. Пока можно лишь засвидетельствовать тот факт, что сегодня немного опаздывает программа строительства водородных заправок. Но я хочу верить в технологию мечты, способную создать автомобильное общество, дружественное к природной среде и не зависимое от ископаемых источников энергии. И я уже ощутил очарование этой машины и испытал глубокое удовольствие от ее вождения. Внутри меня бурлит желание стать группой поддержки и помогать в силу моих скромных возможностей продвижению информации о ней.

Технические характеристики Toyota Mirai
Габариты (длина×ширина×высота) 4890x1815x1535 мм
Колесная база 2780 мм
Вес 1850 кг
Тип привода передний
Элементы FC(топл. бат.) полимерный электролитный (PEFC)
Максимальная мощность элемента FC(топл. бат.) 114 кВ (155 л.с.)
Максимальная мощность электродвигателя 113 кВ (154 л.с.)
Максимальный крутящий момент 335 Нм (34,2 кгм.)
Водородный бак высокого давления передний: 60.0 л.; задний: 62,4 л. (нормативное давление = 70 МПа.)
Размер шин 215/55R17 (один размер для задней и передней оси)
Максимальная скорость 175 км/ч
Стоимость базовой модели 6,7 млн иен
Дата начала продаж 15 декабря 2014 года

Автор: Ясутака Гоми Фото: Такаюки Кикути

Источник: Carview

Перевод: Drom.ru

Фотобонус

www.drom.ru

Водородный двигатель, «Тойота». Toyota Mirai с водородным двигателем

На сегодняшний день практически все мировые автопроизводители ведут активные разработки машин, работающих на экологически чистом виде топлива. Специалисты говорят, что уже через 15-20 лет мир полностью перейдет на такой вид транспорта. Пока лидерство в этом деле сохраняет компания «Тойота». После выпуска знаменитого «Примуса» японцы решили пойти дальше и разработать еще один экологически чистый автомобиль - Toyota Mirai с водородным двигателем. В сегодняшней статье мы рассмотрим все особенности данной новинки, а также перечислим все преимущества и недостатки использования водородных машин.

Характеристика

«Тойота Мирай» - это один из первых седанов японского производства, который компания решила выпускать в серийном масштабе. Кстати, решение назвать данную модель Mirai было вполне оправданным, ведь в переводе с японского это слово означает «Чистое будущее». Производитель утверждает, что первая серийная водородная Toyota отличится от своих аналогов большим запасом хода, который составит 480 километров. Этого вполне хватит как для повседневной эксплуатации в черте города, так и для семейных путешествий на большие расстояния. Но что касается дальних поездок, пока совершить их на таком авто не удастся. И здесь вопрос не в надежности конструкции (как всегда, японцы сделали машину качественно и «на века»), а в отсутствии нужных АЗС. Но об этом мы поговорим несколько позже.

Стоит отметить, что «Мирай» не самый первый в мире автомобиль с водородным двигателем. «Тойота» занимается разработкой гибридных моделей авто начиная с 1997 года. Именно тогда мировая публика увидела первый автомобиль с водородным двигателем в виде концепт-внедорожника модели FCHV. Однако запускать его в масштабное серийное производство японцы так и не решились. Чаще всего данный джип можно было встретить в госучреждениях и организациях, которые занимались тестированием данного вида транспорта. Кстати, водородный двигатель объединяет BMW и Toyota. Немцы заключили контракт с японскими инженерами и до 2020 года планируют создать новый экологически чистый седан BMW Hydrogen 7-й серии.

Плюсы водородного автомобиля

Для начала о преимуществах. Начнем с того, что двигатель на водородном топливе не выделяет никаких загрязняющих веществ, в отличие от дизеля и бензина. Стоит отметить и низкую себестоимость эксплуатации данного вида транспорта. Само топливо (водород) можно получать как в малых, так и крупных масштабах. Это позволит значительно стабилизировать ситуацию с постоянно меняющимися ценами на горючее и более рационально распределять энергетические ресурсы в мире.

Какие имеет минусы двигатель на водородном топливе?

Теперь поговорим о недостатках. Основной минус данного вида транспорта заключается в том, что водородный двигатель («Тойота FCV» в том числе) более взрывоопасен, чем классические дизельные и бензиновые аналоги. Это объясняется особым химическим составом водорода. Кстати, кроме взрывоопасности он отличается высокой летучестью. Эта характеристика значительно усложняет транспортировку и заправку автомобилей водородом. Также эксперты говорят, что обслуживание подобной установки будет более затратным, чем например ремонт дизельного ДВС (в силу малого количества работников, знающих толк в данной сфере). Ну и, конечно же, отсутствие водородных заправочных станций. В мире таких лишь единицы, потому использовать сейчас такие автомобили весьма трудно (тем более что заправить такую машину можно только при помощи специального оборудования).

Основная проблема водородных авто – отсутствие АЗС, на которых их можно было бы заправлять. Именно поэтому миру более актуальны электрокары, так как они заряжаются от обыкновенной розетки и даже на ходу, если на крыше есть солнечная батарея. Но производство водородных станций уже набирает темпы. Уже известно о планах строительства 20 таких АЗС в Калифорнии. Если продажи будут расти, количество заправок увеличат вдвое. Кстати, этот штат был выбран неспроста – именно в Калифорнии начнутся старты продаж водородных «Тойот». Но о продажах мы поговорим в конце статьи, а пока давайте рассмотрим экстерьер новинки.

Дизайн

Внешний облик новой «Тойоты Мирай» весьма впечатляющий. Сразу в глаза бросается массивный агрессивный «передок» с суровым широким бампером и раскосыми фарами. Решетка радиатора – это, пожалуй, самый мелкий и незначительный элемент в экстерьере. Но даже на таком маленьком кусочке пластика японцам удалось разместить свою фирменную эмблему, выполненную в хромированном стиле. Машина имеет хорошую площадь остекления. Особенно это касается лобового стекла. Водитель не будет чувствовать «мертвых зон», так как все события вокруг видны теперь как на ладони. Кузов имеет как угловатые, так и сглаженные, аэродинамические черты. Все это делает внешний облик седана очень свежим, современным и уникальным.

Интерьер

Внутренняя часть автомобиля словно часть космического корабля – масса кнопок, экранов, датчиков и всякой другой всячины. Что интересно, японцы не решились тратить деньги на разработку двух вариантов компоновки интерьера – для европейского и для внутреннего рынка. Проблему с перестановкой руля они решили очень просто, разместив все важные информационные приборы посредине торпеды. Сама панель размещена впритык к лобовому стеклу и растянута по всей его ширине. Дальше от нее размещен массивный бортовой компьютер, который оснащен встроенной функцией навигатора. Ниже него есть еще один дисплей. А разделяют их два широких воздуховода. Такие же дублируются по бокам у зеркал, только с хромированной окантовкой в углу. Рулевое колесо тоже оснащено кнопками дистанционного управления. Ручки КПП в салоне нет – вероятнее всего, используется вариатор или АКПП. Динамики размещены в дверях, также как и кнопки управления электростеклоподъемниками. Рулевое колесо имеет удобный хват. В целом, компоновка салона очень эргономичная. И даже невзирая на массу кнопок (тем более что половина из них сенсорные), он не перегружен лишними элементами и в некоторой степени кажется аскетичным.

Технические характеристики

«Тойота» выпустила машину с водородным двигателем, имеющим большой запас мощности. Силовая установка, по словам производителей, будет иметь 153 лошадиные силы, чего вполне достаточно как для автомобиля такого класса. О других двигателях японцы не говорят, и, скорее всего, на рынок выйдет только одна модификация новинки со 153-сильным экологически чистым агрегатом. Водородный двигатель («Тойота Мирай» 2015 года выпуска) работает на специальных топливных ячейках. Внутри последней происходит реакция, в которой принимают участие водород и кислород. В результате химического взаимодействия вырабатывается мощная энергия, которая питает электромотор.

Динамика и затраты эксплуатации

Производитель говорит, что по динамическим характеристикам Toyota с водородным двигателем ничем не отличается от своих бензиновых аналогов. Разгон с нуля до «сотни» оценивается в 9 секунд. При этом инженеры отмечают низкую себестоимость поездок.Цена заправки бака за 1 километр составит всего 10 центов. Таким образом, чтобы проехать машине сотню километров, нужно потратить всего 10 долларов. А заправить авто можно всего за 5 минут.

Наверняка каждый из нас задумывался о принципе действия данного агрегата. Что же, давайте рассмотрим, как работает водородный двигатель на самом деле.

Основной движущей силой данных машин является электрохимический генератор (некий топливный элемент). У японцев он называется FC Stack. Внутри электрохимического генератора происходит реакция, в результате которой происходит окисление водорода. Именно в этот период вырабатывается нужная энергия, которая потом перенаправляется в компактный аккумулятор. Последний выполняет функцию питания электродвигателя, который и приводит машину в действие. В каком виде вырабатывает отходы водородный двигатель? «Тойота Мирай» не зря называется экологически чистой машиной, так как из ее выхлопной трубы исходят вовсе не ядовитые газы, а обыкновенная вода.

Все это очень хорошо, однако есть сила, препятствующая развитию данного вида транспорта. Основная проблема заключается в том, что процессы изготовления топлива для водородных авто на данный момент недостаточно развиты и требуют больших денежных затрат. Тем более что при создании водорода задействуются такие компоненты, как уголь и метан. Они очень сильно загрязняют атмосферу, а потому смысла в использовании таких двигателей ради «сохранения окружающей среды» нет. Конечно, отходов от сгорания данного топлива нет (чистая вода), но чтобы его приготовить, нужно значительно испортить атмосферу грязными выбросами. Поэтому все больше специалистов ищут замену теперешним ДВС в солнечных батареях.

Кстати, водород не относится к какому-либо уникальному виду топлива, который может использоваться только на одном типе двигателей. Исследования показали, что этот продукт вполне реально применять и на классических моторах с внутренним сгоранием. Однако после такой реакции есть последствия. Дело в том, что водород при сгорании в ДВС выделяет лишь 1/3 от той энергии, которую он произвел бы на специализированном агрегате. Правда, инженерам удалось исправить этот недостаток. Благодаря измененной системе зажигания КПД таких двигателей не снижается, а, напротив, увеличивается почти в 1,5 раза от обычного, что делает эксплуатацию этого топлива более благоприятной и разумной с экологической и финансовой точки зрения.

Но все же неприятности были подмечены не только в области КПД. И если коэффициент полезного действия инженерам удалось увеличить методом усовершенствования системы зажигания, то с такими проблемами, как высокая температура горения в камере, прогар поршней и клапанов, они справиться не в силах. Кстати, при длительной работе водород способен вступать в реакцию с другими составляющими мотора, в том числе и со смазкой. А без нее двигатель очень быстро изнашивается. Кроме этого, водород в силу своей летучести может проникать в выпускной коллектор и там воспламеняться. Что касается роторных ДВС, они в силу простой конструкции и большого расстояния между коллекторами являются более благоприятными для использования подобного топлива в качестве основного. На этом вопрос, как работает водородный двигатель, можно считать закрытым.

О стоимости

По словам производителя, старт продаж автомобилей «Тойота Мирай» состоится весной 2015 года. Сначала новинка будет доступна только на внутреннем рынке, а уже летом она появится на европейском и американском рынках. Стартовая цена водородной «Тойоты» составляет 57,5 тысячи долларов. Кроме этого, компания предлагает приобрести данное авто в кредит с ежемесячной оплатой в 500 долларов США. Бонусом станет возможность бесплатной заправки автомобиля в течение года на АЗС Калифорнии.

Пока у японской «Тойоты» нет конкурентов среди водородных автомобилей. По крайнее мерее, так будет до 2016 года. Дело в том, что в марте 2016-го на рынок выходит новый водородный автомобиль Honda FCV. Но насколько популярным она будет, мы прогнозировать не станем, а пока дождемся старта продаж новой «Тойоты Мирай».

Заключение

Итак, мы выяснили, почему он такой особенный и как работает водородный двигатель. «Тойота» - один из первых автопроизводителей, который всерьез задумывается запустить в массовое производство свой «экологически чистый продукт». Правда, пока не будет решена проблема с заправочными станциями и более дешевым способом получения водорода, компанию вряд ли ждет большой успех в сфере продажи подобных машин.

fb.ru

Альтернативные альтернативным: почему Toyota, Nissan и Honda делают ставку на водородные автомобили — Сообщество «Электромобили» на DRIVE2

Или чем им не угодили традиционные электрокары

В июле Toyota, Nissan и Honda сообщили, что готовы финансово поддерживать развитие национальной инфраструктуры для водородных автомобилей. Автогиганты собираются покрывать треть расходов (до $90 000) на открытие каждой конкретной водородной АЗС. Всего в рамках программы, расписанной до 2020 года, они планируют потратить до $50 млн. Сейчас в Японии действуют не более 30 водородных заправочных станций. Они расположены вблизи Токио, Нагойи, Осаки, а также на некоторых автобанах. До конца года планируется открыть еще сотню таких станций.

Водородня заправка Фото: newsroom.toyota.co.jp

По современным меркам альтернативного транспорта автомобили на водороде – что-то из области научной фантастики. Такие автомобили возможны теоретически и практически, некоторые из проектов даже пошли в серию, но пока куда дешевле и проще выпускать «традиционные альтернативные машины». То есть электрокары с литий-ионными тяговыми батареями, которые сейчас есть в модельном ряду почти каждого крупного автопроизводителя.По прогнозам экспертов Международного энергетического агентства IEA, к 2020 году цена литий-ионных батарей упадет в 2,8 раз – до $175 за 1 кВт*ч емкости. Когда аккумуляторы подешевеют до $150 за кВт*ч, электромобили сравняются в цене с обычными машинами. Постепенный отказ от двигателей внутреннего сгорания – вопрос самого ближайшего будущего. Тогда к чему все эти японские игры в водородные машинки?На то есть две причины. Первая касается изменения правил игры в автопроме. Революционер и романтик от бизнеса, а по совместительству глава Tesla Motors Илон Маск продвигает новую идею взаимоотношений человека и его автомобиля.

Во-первых, продажи должны осуществляться напрямую, от производителя к клиенту, без участия дилера. Во-вторых, компания Tesla активно продвигает идею минимально зависимого от городской сети дома. Недавно выпущенная домашняя батарея Tesla Powerwall в тандеме с солнечными панелями позволяет крайне скромно закупать у поставщика электроэнергии киловатт-часы. Уже сейчас житель солнечной Калифорнии теоретически может полностью отключиться от сети и сам производить электричество, в том числе для зарядки своего электрокара. Просто это пока стоит немалых денег.

Tesla Model S рядом с домашней батареей Tesla Powerwall Фото: teslamotors.com

Что касается водородных технологий в автопроме, Маск неоднократно отзывался о них крайне критически: «Автомобили на водородных топливных элементах – это полная чушь. Производить водород, транспортировать его и использовать в автомобиле – чрезвычайно сложная и затратная задача. Водород в данном случае не является источником энергии, а лишь посредником для ее передачи, так что непонятно, зачем это делать. Ведь можно просто поставить солнечную панель, подключить ее к электромобилю и зарядить его батарею напрямую».Идеи Маска очень нравятся рядовым потребителям. Но современных игроков авторынка идеальный новый мир без автосалонов и привычных заправок вряд ли устроит. Потому-то автогиганты Honda, Toyota и Nissan и включились так активно в развитие водородного топлива еще на стадии зарождения системы. Для них это шанс сделать то, что не удавалось осуществить в XX веке: контролировать и производство автомобилей, и продажу топлива для них.Вторая причина пристального внимания к авто на водороде – проблема ресурсов. В отличие от нефти, которая скоро закончится, водород – ресурс возобновляемый. Он практически не встречается в чистой форме в природе, но может быть произведен из других широко распространенных на планете Земля веществ. Например, из воды.

Существует около десятка промышленных способов получения водорода: паровая конверсия (из метана и других газов, самый дешевый на данный момент способ), газификация угля (необходимо сырье: уголь, торф, дрова), пиролиз, частичное окисление, биотехнологический метод (используются водоросли), электролиз воды. Последний способ – самый простой, но не самый дешевый и низкоэффективный. Грубо говоря, это пропускание через воду электрического тока и расщепление ее на кислород и водород. В топливных элементах Toyota Mirai водород соединяется с кислородом из атмосферы, на выходе получаются электрический ток и вода.

Toyota Mirai Фото: newsroom.toyota.co.jp

Как и в случае с нефтью, запасы лития, используемого для производства литий-ионных тяговых батарей электромобилей, также не безграничны. Разведанные мировые запасы этого химически активного металла составляют 13 млн тонн. Это немало. Но если все человечество разом начнет пересаживаться на электрокары, не отказывая себе в ноутбуках, смартфонах и других гаджетах, в которых используются литий-ионные аккумуляторы, рано или поздно наступит «литиевый кризис».Японцы в лице Toyota, Nissan и Honda смотрят на несколько шагов вперед, предлагая транспорт на действительно неисчерпаемом и экологически чистом топливе.

За чистое будущее

Электромобили были изобретены еще в середине XIX века, но только сейчас становятся массовыми. Причины нужно искать не в истощении запасов нефти, а в законах, продвигаемых в развитых обществах. Правительства США, Японии, Франции, Германии и других стран постоянно ужесточают нормы содержания вредных веществ в выхлопах автомобилей. Так, в 2001 году средний расход бензина новой легковушки, продаваемой в Штатах, составлял 9,6 л/100 км. Сейчас он колеблется в районе 7,4 л на «сотню», а к 2025 году не должен превышать 4,3 л/100 км. Евросоюз не отстает от США: к 2025 году средние выбросы СО2 на транспорте должны составлять 68–78 г/км. Для справки: сейчас средний европейский автомобиль отдает атмосфере 123 г углекислого газа на 1 км.Одновременно развитые страны стимулируют покупку экологически чистых электромобилей, предоставляя прямые субсидии на покупку либо снижая налоги. Так, В США за покупку электрокара правительство предоставляет налоговые гранты на сумму от $2500 до 7500. В Норвегии электромобили освобождены от уплаты НДС и разового регистрационного налога, который в этой стране очень высок. Благодаря такому комплексу мер мировые продажи электромобилей ежегодно как минимум удваиваются. В 2011 году было продано 45 000 автомобилей на электротяге, в 2013-м – уже больше 200 000.

Водородные автомобили к этим процессам имеют непосредственное отношение: ведь это те же электрокары, у которых вместо литий-ионной батареи – бак с водородом и топливные элементы для производства электричества. Водородную машину было бы правильнее назвать «автомобилем с топливными элементами» (FCV – Fuel Cell Vehicle). Это транспортное средство приводит в движение электромотор, который получает электроэнергию вследствие химической реакции в специальных генераторах – топливных элементах. Их пакуют в единый и довольно компактный блок, который на входе получает сжатый водород и воздух из атмосферы и отдает на выходе электричество и обычную воду.

Водородный первенец

Единственный на данный момент серийный автомобиль с топливными элементами – Toyota Mirai. В конце прошлого года его начали продавать за солидные $57 400 в Японии, в ближайшее время Mirai выйдет на рынки США, Канады и Европы. Этот сопоставимый по размерам с Toyota Camry седан скомпонован так: электромотор и контроллер – на передней оси, за ним – блок топливных ячеек с конвертером, под пассажирским диваном и в багажнике – два бака с водородом и небольшая литий-ионная батарея, необходимая для рекуперативного торможения. Все эти элементы установлены максимально низко, что гарантирует достаточно много места в салоне.

Чтобы Mirai ездил, его нужно заправлять как и обычное авто. Только не бензином, а сжатым водородом. Процесс заправки занимает несколько минут, а не минимум полчаса-час, как у современных электрокаров. Запас хода водородного автомобиля – более 500 км на одном баке, что лучше, чем у самого навороченного электрокара современности Tesla Model S (около 430 км). Электромобили попроще проезжают на одной зарядке около 200 км.На данный момент большой запас хода и быстрое время заправки – единственные преимущества водородных электромобилей перед традиционными электрокарами на литий-ионных аккумуляторах. Потери электроэнергии в связке «электросеть – зарядное устройство – литий-ионный аккумулятор – электромобиль» составляют не более 15%. В случае с водородным автомобилем потери энергии (электролиз воды, сжатие водорода, его транспортировка, производство электроэнергии в топливных ячейках) достигают немыслимых 60%.Для производства 1 кг сжатого водорода (по объему он равнозначен 1 галлону, либо же 3,8 л) путем электролиза воды нужно потратить от 50 до 80 кВт*ч электроэнергии. КПД процесса на данный момент – не более 70%. Два бака Toyota Mirai рассчитаны на 5 галлонов водорода, соответственно, на преодоление каждых 100 км пути нужно «вложить» минимум 50 кВт*ч электроэнергии. Это значительно больше, чем средние 20 кВт*ч на «сотню» у Tesla Model S.

Хранение и транспортировка сжатого водорода – также непростая и затратная задача. Это топливо перевозят цистернами, выдерживающими давление до 690 атмосфер (для сравнения: популярный на наших АЗС пропан-бутан транспортируют под давлением 16 атмосфер). Водород – крайне взрывоопасное вещество, поэтому чтобы открыть водородную АЗС или выпустить на рынок автомобиль на топливных ячейках, нужно вложить намного больше средств, чем в случае с электрокаром на литий-ионных батареях.

Honda FCV Concept

Инвестиции Toyota, Nissan и Honda в инфраструктуру для водородных автомобилей говорят о том, что они все же видят в таких машинах будущее. Точнее – источник прибыли. Сейчас галлон водорода на американской АЗС стоит около $10. Средняя цена бензина по Штатам – $2,8 за галлон. В переводе на обычный 95-й Mirai потребляет примерно 13 л/100 км, что вполне адекватно как для массивного седана. Экологи спокойны, ведь Mirai не вредит окружающей среде. Японские автогиганты рады, ведь их автомобили все так же требуют регулярных финансовых вливаний в виде заправки. На контролируемых ими АЗС.По данным ресурса h3Stations.org, в мире действуют или вот-вот должны быть запущены более 600 водородных заправочных станций. Они установлены в США, Западной Европе, Китае и Японии. Это пока чересчур много как для единственного серийного пассажирского автомобиля на топливных элементах Toyota Mirai. Но уже скоро у него могут появиться конкуренты: концепты подобных транспортных средств есть у Honda, Nissan, Volkswagen, Mercedes-Benz и других крупных производителей.

Mersedes Benz F015

источник

www.drive2.ru

Toyota сделала ставку на водородные автомобили. Не прогадала ли?

Три года назад глава корпорации Toyota Тоёда Акио представил серийный водородный автомобиль Toyota Mirai, который выбрасывает в атмосферу не выхлопные газы, а водяные пары. Но чуда не произошло. За три года было продано едва ли 5000 машин (в Японии, Калифорнии и Европе), в то время как незатейливый электромобиль Nissan Leaf за тот же период разошёлся тиражом в 300 000 штук.

Toyota, вкладывающая значительные усилия в развитие водородных машин, сталкивается с простой проблемой: чтобы развивать инфраструктуру для водородомобилей, нужно продавать больше водородомобилей. А этого не происходит. Спрос в мире переключается на электромобили. Если суммировать все проданные водородомобили Toyota, Honda и Hyundai с 2014 года, то получится всего 5900 штук.

Впрочем, Toyota думает развить продажи водородомобилей через коммерческий транспорт. По словам Томоямы Сигэки, старшего менеджера компании Toyota, коммерческий транспорт на водородных топливных элементах можно массово продавать, а это стимулирует развитие инфраструктуры.

Цель у Toyota пока остаётся прежней: продавать 30 000 водородомобилей в год к 2020 году. Для этого компания продолжает работы по исследованию новых технологий в области производства и хранения водорода.

news.drom.ru


Смотрите также


Оцените статьюПлохая статьяСредненькая статьяНормальная статьяНеплохая статьяОтличная статья (проголосовало 13 средний балл: 5,00 из 5)
Загрузка...