Mirai nowej generacji to przykład auta, do którego napędu użyto elektrycznego silnika zasilanego wodorem. Mirai może przejechać około 650 km, a jego tankowanie trwa chwilę. Samochód nie emituje podczas jazdy żadnych spalin, a jedynie czystą parę wodną, oczyszczając powietrze…
Dlaczego wodór?
Wodór to optymalny nośnik energii. Ma potencjał, by przyspieszyć dekarbonizację transportu, nie tylko drogowego, lecz także kolejowego, morskiego i lotniczego. Może stanowić atrakcyjne źródło i magazyn energii dla przemysłu, biznesu i prywatnych domów. Można go produkować, transportować i dostarczać tam, gdzie jest potrzebny. Toyota rozpoczęła prace rozwojowe nad elektrycznymi samochodami na wodorowe ogniwa paliwowe (FCEV) w 1992 roku, a w 2014 roku wprowadziła do sprzedaży sedana Mirai. To osiągnięcie było możliwe dzięki doświadczeniom, jakie Toyota zebrała przy opracowywaniu, produkcji i sprzedaży samochodów hybrydowych. Układy hybrydowe są bowiem kluczową technologią dla wszystkich rodzajów zelektryfikowanych napędów Toyoty. Wiele istotnych komponentów napędu na ogniwa paliwowe pochodzi z hybryd czwartej generacji oraz z seryjnych aut elektrycznych koncernu. Należy do nich jednostka sterująca PCU, bateria trakcyjna z Lexusa LS 500h czy silnik elektryczny z Lexusa UX 300e.
Układ napędowy Mirai
Platforma GA-L oparta na konstrukcji podłogi Lexusa LS umożliwiła zmianę Mirai z czteroosobowego auta z napędem na przód na komfortową pięcioosobową limuzynę z tylnym napędem. Na nowej platformie wygospodarowano miejsce na trzeci zbiornik wodoru, co przyczyniło się do zwiększenia zasięgu auta. Łącznie mieści się w nich 5,6 kg wodoru, czyli o 1 kg więcej niż w pierwszym modelu. Architektura TNGA umożliwiła przesunięcie zestawu ogniw paliwowych z dotychczasowego miejsca pod podłogą kabiny do przedniej części samochodu pod maską. Bardziej kompaktowa bateria trakcyjna oraz silnik elektryczny umieszczono nad tylną osią.
W ogniwach paliwowych użyto polimeru w stanie stałym, tak jak w poprzednim modelu. Zestaw jest mniejszy i użyto w nim mniej ogniw (330 zamiast 370), a jego masa została zmniejszona z 56 do 52 kg. Udało się przy tym osiągnąć nowy rekord gęstości mocy w porównaniu do 3,1 kW/l w poprzedniej generacji (4,4 kW/l z wyjątkiem krańcowych ogniw). W wyniku tego maksymalna moc zestawu wzrosła ze 155 KM (114 kW) do 174 KM (128 kW). Toyota poprawiła także odporność napędu na niskie temperatury powietrza. Teraz samochód szybciej uzyskuje pełną moc nawet przy temperaturze -30 stopni Celsjusza. Układ napędowy jest o 42% lżejszy i ma większą o 12% moc od poprzednika.
Nowy Mirai jest wyposażony w wysokonapięciowy akumulator litowo-jonowy z hybrydowej wersji Lexusa LS, który zastąpił baterię niklowo-wodorkową z poprzedniego modelu. Jej pojemność wynosi 4,0 Ah (6,5 Ah w Mirai pierwszej generacji). Mniejsze wymiary baterii pozwoliły przenieść ją za oparcie tylnej kanapy, gdzie nie ogranicza miejsca w kabinie ani w bagażniku. System jej chłodzenia został zoptymalizowany, a jego dyskretne wloty zostały ukryte po bokach tylnej kanapy.
Osiągi Toyoty Mirai
Zastosowanie platformy modułowej pozwoliło na obniżenie środka ciężkości, poprawiło charakterystykę bezwładności i w znacznym stopniu zwiększyło sztywność nadwozia. Nowy Mirai ma większą moc, a tym samym przyspieszenie od 0 do 100 km/h poprawiło się o 0,6 sekundy i wynosi 9 sekund. Prędkość maksymalna to 175 km/h. Wzrost mocy nie przyczynił się do zwiększenia zużycia wodoru. Co więcej, samochód jest oszczędniejszy od poprzednika. W cyklu mieszanym WLTP auto wyposażone w 19-calowe koła zużywa 0,79 kg/100 km wodoru, a wariant na 20-calowych kołach osiąga wynik 0,89 kg/100 km. Efektywniejszy napęd oraz zwiększona pojemność trzech zbiorników wodoru z 4,6 do 5,6 kg sprawiają, że nowy Mirai może pokonać bez tankowania około 650 km. Uzupełnienie wodoru jest proste i trwa maksymalnie pięć minut.
Czy to bezpieczne?
W konstrukcję nowej Toyoty Mirai jest wbudowana struktura zabezpieczająca w razie wypadku zarówno pasażerów auta, jak i zestaw ogniw paliwowych oraz zbiorniki wodoru. Wzmocnione nadwozie minimalizuje ryzyko deformacji kabiny, absorbując i rozpraszając siłę uderzenia. Zabezpieczenia obejmują czujniki, osłony i zawór bezpieczeństwa w zbiornikach wodoru.
Mirai oczyszcza powietrze podczas jazdy
Nowy model został wyposażony w katalityczny filtr wbudowany we wloty powietrza, które jest doprowadzane do ogniw paliwowych. Filtr z włókniny wychwytuje mikroskopijne cząsteczki zanieczyszczeń, w tym dwutlenek siarki (SO2), tlenki azotu (NOx) i cząstki stałe PM 2.5. Rozwiązanie to usuwa od 90 do 100% zanieczyszczeń o średnicy od 0 do 2,5 mikronu z powietrza przelatującego przez system ogniw paliwowych. Mirai pierwszej generacji również był wyposażony w tego typu rozwiązanie. W modelu drugiej generacji filtr jest bardziej wyspecjalizowany i skuteczny (wyłapuje 99,9% cząstek zanieczyszczeń). Z tego powodu uprawnione jest stwierdzenie, że powietrze opuszczające układ napędowy Mirai jest czystsze niż pobierane z otoczenia. Przejechanie 10 tysięcy km oczyszcza powietrze dla jednej osoby na 1 rok.
Wydech? Tak, ale tylko wody
Woda jest jedynym produktem ubocznym pracy ogniw paliwowych i jest automatycznie odprowadzana rurą wydechową. Kierowca może także aktywować odpływ wody za pomocą przycisku H2O. System można skoordynować z nawigacją w samochodzie, aby zapobiec wypuszczaniu wody w nieodpowiednich miejscach, takich jak parkingi.
Szczytny cel
Równocześnie z premierą Mirai w Europie Toyota podejmuje nowe działania, by przyspieszyć rozwój gospodarki wodorowej poprzez szerokie udostępnienie technologii ogniw paliwowych do wielu różnych zastosowań. Toyota planuje w krótkim czasie 10-krotnie zwiększyć sprzedaż zestawów ogniw paliwowych. Większa sprzedaż Mirai będzie wynikiem lepszych osiągów i większej atrakcyjności nowego modelu, a także o około 20% niższej ceny w porównaniu do poprzedniej generacji.