Toyota, w przypadku modelu Mirai zasilanego wodorowymi ogniwami paliwowymi, mówi o punkcie zwrotnym w historii motoryzacji. Nie ma się co dziwić – to pierwsze, masowo produkowane auto, które może wprowadzić zupełnie nowy standard paliwowy do transportu. Czy będzie to rewolucja na miarę otwarcia pierwszej linii kolejowej albo debiutu samochodu z silnikiem spalinowym i czy jesteśmy gotowi na te zmiany?

Nad wykorzystaniem wodoru jako źródła energii elektrycznej Toyota pracowała około 20 lat. To obecnie najczystszy sposób napędzania samochodu. Sam wodór można pozyskiwać zarówno z zasobów naturalnych, jak i np. z przetwarzania odpadów ściekowych. Po sprężeniu ma zdecydowanie większą gęstość energetyczną od akumulatorów, do tego można go łatwo przechowywać i transportować. Technologia ta wydaje się łączyć najlepsze cechy obecnie znanych sposobów zasilania – spalinowego (duży zasięg, osiągi bez ograniczeń, szybkość napełniania zbiornika paliwa) i elektrycznego (zerowa emisja spalin).

Toyota, wykorzystując ogniwa paliwowe, po raz kolejny stawia krok milowy w kwestii rozwoju motoryzacji. Najpierw na wysoką skalę rozwinęła technologię hybrydową (źródłem zasilania jest silnik spalinowy współpracujący z elektrycznym), teraz zaś stawia na ogniwa wodorowe. W skład systemu ogniw TFCS (Toyota Fuel Cell System) wchodzą dwa zbiorniki na wodór o łącznej pojemności 122,4 litra – jeden zamontowano przed tylną osią (60 l), drugi tuż za nią (62,4 l). Mieszczą ok. 5 kg wodoru, są wyjątkowo lekkie i wytrzymałe – mogą magazynować wodór sprężony pod ciśnieniem aż 70 MPa (ok. 700 barów), a ich napełnienie trwa ok. 3 minut. Wykonano je z trzech warstw: z tworzywa sztucznego, z włókna węglowego i z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym.

Schemat działania układu napędowego jest stosunkowo prosty. Wodór ze zbiorników trafia do ogniw paliwowych zamontowanych pod podłogą samochodu. Tam łączy się z powietrzem – tlenem – pochodzącym wprost z wlotów w przednim zderzaku Mirai. W wyniku reakcji chemicznej, w ogniwach paliwowych powstaje prąd elektryczny, a produktem ubocznym jest czysta woda, której za naciśnięciem jednego przycisku możemy się pozbyć. Nas interesuje tylko i wyłącznie prąd, który trafia do silnika elektrycznego lub jest magazynowany w niklowo-metalowo-wodorkowych bateriach zamontowanych nad tylną osią.

Dzięki zastosowaniu wydajnego wzmacniacza, prąd przekazywany z ogniw do silnika elektrycznego zlokalizowanego z przodu pojazdu zyskuje napięcie 650 V. Pozwala to zminimalizować wielkość zarówno silnika jak i liczby ogniw. Tak jak w klasycznej hybrydzie czy samochodzie elektrycznym, tak też w Mirai zastosowano system odzyskiwania energii podczas hamowania – ta jest przekazywana do akumulatora, który wspomaga silnik elektryczny podczas przyspieszania. Część elementów swojego innowacyjnego napędu Mirai dzieli z hybrydowymi Toyotami znanymi od lat z naszych ulic (m.in. silnik elektryczny, akumulatory, sterownik mocy), dzięki czemu udało się zastosować sprawdzone, niezawodne rozwiązania. Elektryczna jednostka poruszająca przednie koła Toyoty osiąga moc 154 KM (113 kW) i zapewnia stały moment obrotowy na poziomie 335 Nm. Ważący 1850 Mirai rozpędza się od 0 do 100 km/h w czasie 9,6 sekundy i osiąga prędkość maksymalną 178 km/h. Jedynym odgłosem docierającym do uszu pasażerów jest szum turbiny tłoczącej powietrze do ogniw paliwowych. Japończycy zapewniają zużycie wodoru 0,8 kg na 100 km, co oznacza zasięg na jednym tankowaniu od 550 do nawet 750 km.

Produkowana w zakładach Motomachi – tych samych, w którym był wytwarzany Lexus LF-A – Toyota Mirai zadebiutowała na rynku japońskim i amerykańskim pod koniec 2014 roku. W pierwszym miesiącu zebrano 1500 zamówień, co przerosło wszelkie oczekiwania i założony plan produkcji w całym roku. W 2015 samochód zadebiutował w Europie (w Wielkiej Brytanii, Niemczech i Danii), a w tym roku jego sprzedaż rozpoczęto w Belgii, Norwegii, Szwecji i Holandii. Wszystkie kraje oferują przy zakupie Mirai pomoc finansową, zwolnienie z podatków drogowych, czy też specjalne dotacje. Popyt jest ogromny, ale Toyota założyła sprzedaż w Europie na poziomie zaledwie 100 sztuk, zaś produkcja w tym roku ma wynieść 2000 sztuk. W przyszłym roku ma wzrosnąć do 3000. Przeszkodą w zaspokojeniu popytu nie jest nawet cena samochodu wynosząca w Niemczech ponad 78 500 euro.

Główny problem na drodze do wzrostu sprzedaży Mirai tkwi w obecności stacji wodorowych – miejsc, gdzie można Toyotę zatankować. W samych Stanach Zjednoczonych jest ich ok. 80, większość zlokalizowano w Kalifornii. W Europie mamy 60 stacji – w Niemczech ponad 20, w Wielkiej Brytanii ok. 15, w Norwegii jest ich pięć, W Austrii dwie, ale przykładowo w Czechach jedna. Na całym świecie jest ich ok. 200, z czego połowa to tzw. stacje testowe lub należące do instytucji rządowych. W Polsce nie ma żadnej, ale jest plan Instytutu Transportu Samochodowego oraz PGE – Polskiej Grupy Energetycznej. W ramach projektu HIT-2-Corridors (tzw. korytarzy drogowych biegnących przez Europę) do 2020 roku powstaną stacje tankowania wodoru w Poznaniu i Warszawie, natomiast do 2030 roku w Trójmieście, Białymstoku, Katowicach, Krakowie, Wrocławiu i w Łodzi. Do tego czasu, na świecie powstanie 4000 podobnych punktów, a Toyota zakłada zwiększenie wówczas produkcji Mirai do 30 000 sztuk rocznie. Czy za kilkanaście lat wodorowa Toyota zdominuje nasze ulice? Tak naprawdę wszystko zależy od ceny i dostępności paliw kopalnianych.

Tekst: Grzegorz Skarbek, zdjęcia: Toyota