Ноябрь 2013 года был ознаменован тем, что концерн «Toyota» представил на всеобщее обозрение новый автомобиль – презентабельный седан, который первым был разработан компанией как гибридное водородное авто на топливных элементах.
Презентация проводилась в одном из крупнейших автосалонов Токио, где президентом компании было объявлено название оригинального изобретения, «Toyota Mirai », а также были озвучены планы концерна на ближайшее будущее.
Параметры водородного автомобиля от Тойоты
В основу новой модели была взята «Toyota FCV». При этом основные системы и агрегаты качественно усовершенствовали и модернизировали, создав обособленный шедевр автомобильного производства. Оптимальный клиренс в 130 мм, уютные пропорции четырехместного седана и передний привод довершает базовая комплектация с легкосплавными дисками R17 и уникальной гибридной установкой FCA110.
Именно эта установка позволяет автомобилю производить действия и выполнять свои функции при помощи водородных топливных элементов – при химической реакции между кислородом и водородом, и выработанной вследствие этого электроэнергии.
Процесс горения при этом не происходит, а преобразование водорода в электрический ток осуществляется с максимальным КПД в 83% (это при среднем показателе КПД двигателей автомобилей «Toyota» - 23%).
Электродвигатель новой Toyota Mirai обладает максимальной мощностью в 154 лошадиные силы или 113 киловатт. Вырабатываемое при помощи топливных элементов электричество проходит через специальный повышающий преобразователь. Далее происходит преобразование постоянного тока в переменный, увеличивая напряжение до 650 вольт.
Toyota Mirai - безопасность на дороге и в атмосфере
О преимуществах нового автомобиля можно говорить достаточно долго. Особенно уверенно и выигрышно они выглядят в сравнении с любыми современными транспортными средствами, оснащенными двигателями внутреннего сгорания или гибридами. Основными достоинствами «Toyota Mirai» можно считать следующие:
- Быстрая заправка – не более чем три минуты уходят на заправку двух резервуаров;
- Нулевые выбросы вредных веществ в атмосферу;
- Запас хода на одной заправке (одного бака хватит на 650 км).
Даже в сравнении с электромобилями Mirai – более успешный агрегат, учитывая хотя бы то, что электромобили заряжаются несколько часов и проехать на одной подзарядке могут гораздо меньшее расстояние.
Серийные автомобили на водороде в Японии и мире
Стоимость водородных автомобилей нового поколения по приблизительным расчетам будет колебаться в пределах 57-70 тысяч долларов. Toyota Mirai поступит в «ин трейд» уже в декабре 2014 года (для автомобильного рынка Японии), а в странах Европы и Соединенных Штатах продажи водородной Тойоты стартуют в 2015 году.
Еще одним не до конца решенным вопросом остается проблема заправки водородных автомобилей при их массовой продаже. В некоторых странах водородные заправочные станции уже начинают появляться, однако широкого развития пока не наблюдается.
Например, по всей Европе таких заправок всего 82, в Америке – 124, в Китае можно насчитать 23 водородные заправочные станции.
Кстати, еще один японский производитель заявил на днях, что пускает в серию свой водородный автомобиль - Honda FCV (первый прототип Honda FCX Clarity был выпущен еще в 1999 году) и в 2016 новая Fuel Cell eXperimental Хонда будет продаваться в Японии, Европе и США.
Технологии
Представьте, что вместо того, чтобы выбрасывать вредную смесь двуокиси углерода, окиси углерода, углеводородов, бензола и различных твердых частиц, выхлопная труба Вашего автомобиля испускает только воду.
Это может звучать как научно-фантастический рассказ, но на самом деле является реальным новым автомобилем под названием Toyota Mirai, который появится на улицах уже в этом году.
Авто на водороде
В то время, как мы привыкли заполнять бензином или дизельным топливом свой автомобиль, новое "японское чудо" - Мирай – работает на наиболее распространенном элементе во вселенной - водороде.
Газообразный водород заправляют в бак автомобиля так же, как и бензин, а затем особый топливный элемент, производящий химическую реакцию за счет водорода и кислорода, преобразует электроэнергию, которая и является движущей силой машины. Что удивительно: единственным побочным продуктом этого процесса является вода.
Несомненно, Вы уже слышали про электромобили, которые далеко не могут уехать без подзарядки, а их максимальная скорость варьируется в пределах 70 км/ч. Однако Мирай на альтернативном виде топлива вне конкуренции.
Этот автомобиль может разогнаться до 179 км/ч, причем до 100 км/ч машина разгоняется за 9.6 секунд и, самое главное, она способна проехать без дополнительной дозаправки 482 км. Ультрасовременные баки из углеродного волокна заполняются примерно за десять минут.
При упоминании водорода в качестве топлива некоторые люди могут вспомнить о немецком дирижабле Гинденбурга, который сгорел над штатом Нью-Джерси, США в 1937 году.
Однако конструкторы Toyota Mirai заверяют, что на данном автомобиле такая ситуация сведена на "нет" благодаря пуленепробиваемым резервуарам, в которых размещены водородные топливные элементы. Поэтому у обычного бензинового бака гораздо больше шансов быть взорванным в результате ДТП.
В целом авто имеет амбиции покорить весь мир. Но компании Toyota нужно спешить, ибо в следующем году Honda, Ford и Nissan планируют выпустить на рынок автомобили с похожими технологиями.
Если бы все автомобили ездили на водороде, то воздух в наших городах был бы намного чище. К тому же всем известен факт, что нефть на планете заканчивается, а, следовательно, рано или поздно бензин будет стоить безумно дорого (хотя и сейчас это уже не дешевое удовольствие).
Получается, что если все люди пересядут на такие автомобили, то человечество может сделать шаг к избавлению от проблем, связанных с загрязнениями окружающей среды .
Недостатки автомобиля на водороде
Но, конечно же, не все так радужно, как хотелось бы. Существуют серьезные проблемы, которые могут стать камнем преткновения на пути к альтернативе бензиновых двигателей.
1. В настоящее время автомобили на водороде очень дорогие. Мирай, четырехдверный седан, должен поступить в продажу за 99 700 долларов. В то время как стоимость автомобиля с бензиновым двигателем такого же класса составляет приблизительно 30 000 долларов.
2. Следующая проблема - это заправка автомобиля будущего. Вам нужно будет найти ближайшую водородную заправочную станцию, чтобы ехать после того, как бак опустеет, а в настоящее время таких АЗС единицы в некоторых европейских странах и США, в то время как в большинстве стран водородных АЗС вообще нет. Предположительно к 2020 году количество водородных заправочных станций увеличат в разы, но и этого будет совершенно недостаточно.
3. Заправка полного бака Toyota Mirai будет стоить около 103 доллара, что примерно в два раза больше, чем заправить автомобиль на бензиновом двигателе того же класса, который проезжает те же 482 км.
Субсидии для авто на водороде
Конечно, вопросы стоимости инфраструктуры могут быть частично решены правительствами, которые в состоянии создать стимулы: предоставлять покупателям различные скидки или даже обеспечивать людей заправкой водородом бесплатно.
Это уже происходит в Японии – в стране, где беспокоятся о своей энергетической безопасности (особенно после ядерной катастрофы на Фукусиме).
Правительство Японии очень помогает населению субсидиями на покупку водородных автомобилей (сумма субсидии составляет почти 27 000 долларов) в рамках программы, для которой выделят 400 млн. долларов из государственного бюджета.
С помощью данной программы планируется помочь населению Японии закупить 6 000 частных транспортных средств, работающих на водороде.
Между тем в США комитет энергетики штата Калифорния пообещал 205 млн. долларов для обеспечения почти 70 АЗС водородным топливом к концу следующего года. В Калифорнии также выплачивают 12 000 долларов тем, кто покупает автомобили на водороде.
А вот в Великобритании такие автомобили будут стоить дороже, по той простой причине, что технологические компании, как правило, "раздувают" там цены. На туманном Альбионе люди готовы платить за такой товар традиционно больше, нежели жители других продвинутых стран.
Британское правительство, со своей стороны, пообещало 17 млн. долларов для постройки еще 15 водородных станций на Юго-Востоке страны.
Производство водорода
Еще одной проблемой таких машин является производство водорода, так как это довольно проблематичное мероприятие.
Наиболее распространенный метод называется паровой реформинг. Он заключается в том, что пар смешивается с природным газом, затем нагревается до определенной температуры с последующим добавлением катализатора, такого как никель, в результате чего получается водород и моноксид углерода (ядовитый газ). Около 95 % водорода в мире производится этим путем.
К сожалению, это не экологически чистый процесс, потому что результатом являются и побочные продукты. Таким образом, хотя сам по себе водород в автомобиле не загрязняет окружающую среду, производство данного топлива будет загрязнять наш с Вами воздух.
В результате даже защитники автомобилей на водородном топливе признаются, что производство водорода будет загрязнять окружающую среду в лучшем случае как автомобили на бензиновых двигателях, а в худшем – значительно больше.
Ученые сейчас разрабатывают "зеленые методы" производства водорода, такие как извлечение водорода из кукурузной шелухи или использование ветряных турбин для питания электролиза воды.
В настоящее время не было придумано экологически чистых и достаточно эффективных методов производства водородного топлива для каждодневной заправки миллионов автомобилей.
Конечно же, поклонники автомобилей, работающих на водородном топливе, непреклонны: они уверены, что мы должны продвигаться вперед, ибо наше будущее зависит от работы автотранспорта, который не будет причинять ущерб нашей планете.
Проблемы водородных автомобилей
Компания Toyota утверждает, что Mirai выделяет всего 100 мл воды на примерно 2 км пути. Подсчитано, что, например, в Великобритании все автомобили проезжают около 488 млрд. км в год. Это означает, что если бы каждый автомобиль был бы Toyota Mirai, то утечка от всех автомобилей составила бы 3 млрд. л воды и водяного пара каждый год.
Литр дизеля за один евро? В Гамбурге? Фантастика! Прекрасно помню, что год назад, когда я путешествовал на машине по Европе, солярка была ощутимо дороже. Но вот очередная АЗС - и тоже евро за литр… Просто в Германии, в отличие от России, цены на нефтепродукты оперативно переписывают вслед за ценой на нефть не только в бóльшую сторону, но и в меньшую.
Даже жаль, что ни дизель, ни бензин мне сегодня ни к чему - ведь я веду по окрестностям Гамбурга первый в мире серийный автомобиль на топливных элементах. Для заправки футуристического седана требуется исключительно водород.
ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Все происходит точь-в‑точь как на обычной АЗС. Через терминал я оплачиваю необходимое количество топлива, присоединяю штекер к заправочной горловине, и в течение трех-четырех минут водород заполняет топливные баки. Это два баллона высокого давления (700 бар) из углепластика с трехслойной структурой: 60‑литровый размещен под задним сиденьем, а другой (62,4 л) - ближе к задней подвеске. Суммарная емкость - пять килограммов водорода.
На всю Германию - лишь девятнадцать общедоступных водородных заправок. По заверению производителя, Toyota Mirai на полных баках может проехать 500 км, а тестовый маршрут проложен так, что в поле я не встану; но очевидно, что нынешняя водородная инфраструктура пока не в состоянии обеспечить комфортную жизнь владельцам водородомобилей.
Ситуация изменится к 2023 году, когда число водородных заправок в Германии перевалит за четыре сотни. Стоимость проекта - свыше 400 миллионов евро, по миллиону на каждую АЗС. Внушительную часть средств инвестируют фирмы Toyota, BMW, Volkswagen и Daimler.
В Японии к концу года будет функционировать около восьмидесяти водородных АЗС, тоже при участии автопроизводителей. В США - около тридцати.
Я же перехожу от теории к практике. Включаю (как непривычно применять этот термин!) автомобиль кнопкой Start/Stop, обнуляю трип-компьютер, маленьким джойстиком на консоли выбираю режим Drive и абсолютно бесшумно трогаюсь с места.
При заправке «до полного» в баки моей машины влез ровно килограмм водорода. До заправки трип-компьютер обещал 260 км пути. После - 330 км. Но я уверен, что смогу проехать все пятьсот!
КИЛО НАДЕЖДЫ
Toyota Mirai - по сути, электромобиль. Электричество вырабатывается в блоке топливных элементов при взаимодействии водорода и кислорода. Электрический ток проходит через инвертор (Fuel Cell Boost Converter), где преобразуется из постоянного в переменный, а напряжение увеличивается до 650 В.
Реакция происходит без процесса горения, а «выхлоп» - безвредный водяной пар.
Тяговый синхронный электродвигатель приводит в движение передние колеса. Питание - не только от топливных элементов, но и от расположенной в задней части машины никель-металлгидридной аккумуляторной батареи максимальной выходной мощностью 21 кВт: она подпитывается при рекуперативном торможении и отдает энергию при резких ускорениях. Максимальная отдача электромотора - 113 кВт (154 л.с.).
Mirai весит 1850 кг, и полторы сотни «лошадей» не сулили ничего интересного. Но водородомобиль оказался отнюдь не беззубым! Крутящий момент в 355 Н∙м, доступный во всем диапазоне оборотов, обеспечивает уверенный разгон. А ускорение в режиме Power (принудительно задействуется вторичная батарея) таково, что тебя вжимает в сиденье - поневоле веришь в заявленные 9,6 секунды разгона до сотни. На безлимитном автобане я играючи разогнал Mirai до 180 км/ч!
Благодаря низкому центру тяжести управляемость крупного седана очень надежна. А вот куража нет. Ездить нужно спокойно, наслаждаясь плавностью хода и тишиной. Лишь при интенсивных разгонах в салон прорывается едва уловимый троллейбусный гул.
Двухцветный интерьер приятен глазу и комфортен. Несмотря на экзотическую архитектуру панели, я не испытываю никаких неудобств - эргономика в порядке, а среди оснащения есть даже обогрев сидений заднего ряда и руля. Расстроила лишь безбожно тормозящая мультимедийная система с сенсорными кнопками.
По автобану я проехал буквально километров пять. Съехал на второстепенную дорогу, включил режим Eco и покатил предельно размеренно. А теперь представьте мое удивление, когда через 65 км трип-компьютер вновь стал показывать «предзаправочный» запас хода: 260 км. Выходит, несмотря на мои старания, на килограмме водорода удалось продержаться лишь обещанные электроникой 70 км - и в реальных условиях пробег на полных баках составит около 350 км. Никак не пятьсот.
ЖДЕМ СКИДОК
До сих пор я не обмолвился о главном: за этот самый килограмм водорода на гамбургской заправке я заплатил 9,5 евро. Даже если вычеркнуть автобан и допустить, что в пенсионерском темпе я проехал бы на этом килограмме около ста километров, получается неприлично дорого. Дизельный автомобиль схожей мощности в аналогичном режиме езды потребовал бы не больше пяти литров солярки, которая обошлась бы мне в пять евро - вдвое дешевле!
И выходит, что единственный резон в пользу покупки Mirai - забота об окружающей среде . Да и то весьма сомнительная. Ведь при получении водорода из природного газа с помощью реакции паровой конверсии (именно так производится около половины всего водорода) в качестве побочного продукта выделяется углекислый газ. А производство водорода путем электролиза воды - процесс более дорогой и энергозатратный.
Последний гвоздь в крышку гроба здравого смысла - цена. В Германии Toyota Mirai обойдется минимум в 66 тысяч евро! При нынешней стоимости водородного топлива я не вижу ни одной причины для покупки этого футуристического водородомобиля. Конечно, к электромобилям поначалу тоже относились скептически, а сейчас Tesla завоевала сердца и умы людей во всем мире. Но популярная появилась не сразу, к тому же по карману она лишь толстосумам.
Если однажды мы все-таки въедем в светлое водородное будущее, то отнюдь не на седане с красивым именем Мирай, а за рулем более доступной и эффективной машины. Но достижение японцев, запустивших в серию первый в мире водородомобиль, заслуживает аплодисментов. И, как положено в особо торжественных случаях, я аплодирую им стоя.
История
Официальным открывателем химического элемента, занимающего первую ячейку таблицы Менделеева, признан французский химик и естествоиспытатель Антуан Лоран Лавуазье. В 1783 году он установил, что водород входит в состав воды. Первый поршневой двигатель, работающий на водороде, построил франко-швейцарский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз в 1807 году. Водород он получал методом электролиза воды. А выхлопные газы представляли собой смесь водяного пара и азота.
Конкурент
В конце октября компания Honda показала мелкосерийный водородный седан Honda Clarity Fuel Cell . Принцип действия - точь- в‑точь как у Mirai. Мощность силовой установки составляет около 100 кВт (135 л.с.), заявленный запас хода - 700 км, время заправки не превышает трех минут. Начало производства намечено на весну 2016 года.
Продажи автомобиля Toyota Mirai («будущее» яп.) - первого в мире серийного автомобиля с водородным двигателем. Цена новинки составляет 7 236 000 иен (примерно $61 100), при этом правительство Японии субсидирует покупку на 2.02 млн иен (немногим более $17 000). Согласно планам компании продажи должны были начаться весной 2015 года, однако, поскольку число предварительных заказов превысило ожидание, было принято решение о переносе даты на ранний срок.
Mirai - это четырёхдверный седан, двигателем которого является электромотор с мощностью в 151 л. с., получающий энергию от конвертера, исходным веществом которого является водород, хранящийся в двух баках из углеродного волокна под давлением в 70 МПа. Требуемый для химической реакции кислород поступает прямо из радиатора автомобиля во время его движения. Одной заправки хватит на пробег в 480 км, а сама заправка 5 килограммами (170 литров) водорода длится около 3 минут. Максимальная скорость Mirai составляет 111 миль в час (около 180 км/ч), при этом для разгона до 100 км/ч потребуется 9 секунд.
Под капотом у Mirai
В Европе автомобиль официально презентуют на автосалоне в Женеве, а в Америке продажи начнутся в конце следующего года по цене в $57 500 (что сравнимо с детищем Илона Маска - электрокарами Tesla) только в Калифорнии и только в количестве 200 экземпляров - на данный момент водородные заправочные станции на территории США отсутствуют, и Toyota совместно с Air Liquide планирует их построить в количестве 12 штук к началу продаж - цена одной станции составляет $7.2 млн. Как ожидается, конечная цена на авто с учётом всех скидок и государственных субсидий может составить $45 000.
Внутри у Mirai
Помимо своего прямого предназначения, силовая установка автомобиля может служить еще и своеобразной домашней электростанцией для дома: инженеры утверждают, что при помощи разработанной ими системы отбора мощности (Power take off System) средний японский дом может питаться вырабатываемой электроэнергией в течение 5 дней. Интересно отметить, то мысль об этом нестандартном использовании автомобиля возникла из-за значительных рисков катастроф в Японии, когда из-за цунами целые города остаются без электричества.
Независимо от того, есть ли причины волноваться Илону Маску, ТАСС, ссылаясь на бывшего министра Саудовской Аравии Ахмеда Заки Ямани, отмечает , что «эпоха нефти подходит к концу»:
В результате распространения альтернативных источников спрос на нефть будет сокращаться. В сфере генерации электроэнергии ее уже замещают атомные и ветряные установки. Для транспорта нефть все еще нужна, однако спрос и там падает из-за растущего распространения гибридных и электрических машин. Нефтяная эра окончательно закончится, если удастся практически внедрить водородное топливо и дешево его производить".
говорит эксперт.
Экология потребления. Мотор: Toyota объявила о начале продаж на внутреннем рынке Японии первого серийного автомобиля на водородных топливных элементах - модели Mirai. Теперь инновационный седан выходит на международный рынок
В Японии во всю идут продажи первого в мире серийного автомобиля с - седана Mirai ("Будущее") производства компании Toyota Motor Corp.
Из-за большого интереса к новой модели в Японии количество предварительных заказов на уже превысило план продаж внутри страны. До конца минувшего года японский автоконцерн планировал выпустить 700 машин на топливных элементах, в которых электроэнергия для двигателя вырабатывается за счет соединения водорода из бака с атмосферным кислородом. 400 из них должны поступить на внутренний рынок, 200 - в США и 100 - в страны Западной Европы. В связи с этим объявила, что до конца 2016 года инвестирует ¥20 млрд (около $162 млн) в развитие производства автомобилей с водородными двигателями, увеличив выпуск седанов Mirai втрое (до 2,1 тыс. в год).
Часть инвестиций будет направлена на расширение экспорта таких машин в страны Западной Европы и США. Они, по мнению Toyota, должны стать основным внешним рынком сбыта автомобилей на водороде. Всего до конца 2017 года автоконцерн намерен поставить в Соединенные Штаты более 3 тыс. седанов Mirai.
Значительное увеличение производства машин на водороде (до 50 тыс. в год) будет достигнуто в 2020 году, когда в Токио пройдут летние Олимпийские игры. Они, по мнению местных властей, должны стать большим шагом на пути к расширению использования водорода не только в автомобилестроении, но и в энергетике. А в 2030 году уже каждый десятый проданный в Японии автомобиль будет на топливных элементах, что, по прогнозу консалтинговой компании Deloitte Tohmatsu Consulting Co., принесет японской экономике дополнительные ¥4,4 трлн прибыли (около $36,9 млрд).
Стоимость нового седана Mirai в Японии составляет ¥7,23 млн ($60,7 тыс.), при этом правительство выделяет субсидии в размере $17 тыс. каждому покупателю таких машин в стране. Кроме того, владельцам предлагается круглосуточная бесплатная помощь на дороге, а также восьмилетняя гарантия на электродвигатель и топливные элементы. Единственным продуктом работы двигателя Mirai является вода, никакие вредные вещества в атмосферу не выбрасываются. Бака водородного топлива хватает примерно на 650 км пути, а на его полную заправку необходимо около трех минут.
Другой крупный японский автопроизводитель Honda Motor Co. в следующем году также планирует начать продажи аналогичного с Mirai по характеристикам автомобиля с водородным двигателем. Компания Nissan Motor Co. представит свою модель на топливных элементах через три года.
Автомобиль наделён силовой установкой TFCS (Toyota Fuel Cell System) с максимальной производительностью 114 кВт, которая сочетает преимущества топливных водородных элементов и гибридного привода. Машина не производит вредных выбросов в атмосферу, поскольку единственным продуктом работы TFCS является вода.
Toyota особо подчёркивает, что Mirai предлагает высочайший уровень безопасности. Так, баки для хранения водорода изготавливаются исключительно на предприятии Toyota с максимальным контролем качества. Особая структура резервуара из нескольких слоёв полимерных материалов и углеродного волокна обеспечивает прочность и эффективное поглощение энергии в случае деформации.
Система Pre-collision System (PCS) отвечает за автоматическое торможение в случае высокого риска аварии. Если же бортовая электроника зафиксирует факт ДТП, подача водорода из бака мгновенно прекратится. При необходимости будут раскрыты одна или несколько из восьми подушек безопасности.
Инновационный седан обладает уникальным дизайном и хорошей управляемостью, достигнутой за счёт рекордно низкого центра тяжести.
По случаю появления Mirai на коммерческом рынке президент Toyota Акио Тойода отметил: «Мы представляли себе будущее, в котором человечество будет пользоваться экологичными автомобилями, позволяющими не полагаться целиком и полностью на запасы нефти. Это были смелые, вдохновенные мечты. Сегодня они стали реальностью. Мы готовы производить автомобили, о которых мечтали. И первый из них мы назвали Mirai. Я видел будущее. Оно совсем рядом». опубликовано
P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet
