Działo się w listopadowy weekend pod najstarszym i najdroższym hotelem w Warszawie. Na podjeździe przed wejściem do Bristolu rozgościła się kosmicznie wyglądająca Toyota Mirai. Na tyle kosmiczna, że przystawali przy niej nawet ci, co motoryzację mają w głębokim poważaniu. I zamęczali obsługę pytaniami: a co to za auto, co za premiera? Uwagę większości z nich przykuł wygląd, ale ja zwróciłbym na ich miejscu uwagę na mały cud, który dzieje się tam, gdzie nie możemy spojrzeć – we wnętrzu ogniw paliwowych, zasilanych wodorem. Jak auto wygląda? Osobliwie. Lepsze pytanie to: jak i dlaczego ono jeździ?

Przejażdżka była krótka, lecz treściwa. Pierwsze wrażenia? Jazda Toyotą Mirai nie różni się od podróży dowolnym samochodem elektrycznym. Różnica to świadomość faktu, że mamy tu samochód z napędem wodorowym. Zaskakuje też bardzo wysoką jakością projektu, wykonania i wykończenia wnętrza. Użyto bowiem materiałów zarezerwowanych wyłącznie dla Lexusa, dlatego można się tu poczuć jak w aucie premium. No i jeszcze prowadzenie. Naprawdę dobrze trzyma się drogi i komunikuje z kierowcą.

Mirai powstał z rozwinięcia koncepcyjnego samochodu Toyota FCV, który zaprezentowano w 2013 roku na Tokyo Motor Show. Dwa lata później, już jako seryjny model, Toyota Mirai została wprowadzona do sprzedaży w Niemczech, Wielkiej Brytanii i Danii. Podstawową różnicą w stosunku do wszystkich innych samochodów napędzanych silnikiem elektrycznym jest sposób wytwarzania prądu. Mirai ma dwa trójwarstwowe zbiorniki z wodorem o łącznej pojemności 122,4 l, wykonane z włókna węglowego i szklanego.

Dodajmy, że zbiorniki są bardzo mocne i szczelne, by gwarantować bezpieczeństwo podróżowania. Poddają się dopiero, gdy dostaną serię z karabinu, co przetestowano. - Są praktycznie niezniszczalne - dodaje publicysta techniczny, Michał Sedlak. Wodór jest w nich sprężony pod ciśnieniem 700 barów. Badania potwierdziły, że samochód na wodór jest bezpieczniejszy, niż zasilany benzyną czy LPG. Nawet gdyby doszło do rozszczelnienia zbiorników, 14-krotnie lżejszy od powietrza wodór ulotni się do góry, nie stwarzając bezpośredniego zagrożenia wybuchem czy pożarem. W przypadku zapłonu wodoru ulatniającego się ze zbiornika, płomień ma postać wąskiej, wysokiej kolumny, nie rozprzestrzeniającej się na boki.

Bezpieczeństwo

Wodór spala się, wytwarzając o wiele mniej promieniowania cieplnego. Zresztą, zrobiono ciekawy eksperyment. Wywołano pożar dwóch samochodów: wodorowego i takiego z silnikiem benzynowym. Wodór z pierwszego samochodu wypalił się w ciągu ok. 1,5 minuty ponad tylną częścią pojazdu, nie powodując żadnych zniszczeń: temperatura na powierzchni tylnej szyby sięgnęła 47 st. Celsjusza, tylnej półki: 19 st. Samochód z silnikiem benzynowym spłonął całkowicie, bo płomienie po chwili objęły wnętrze.

Wodorowe ogniwo paliwowe w Toyocie Mirai działa na zimno. Źródłem temperatury jest tylko wysokonapięciowa instalacja elektryczna w układzie napędowym. Gotowe do drogi auto waży 1850 kg i może zabrać na pokład 4 osoby. Tankowanie wodoru do pełna trwa zaledwie 3 min. i pozwala na pokonanie dystansu od 550 do maksymalnie 850 km. Na 0,8 kg wodoru można pokonać dystans 100 km. Na razie, za 1 kg wodoru (który pozwoli przejechać co najmniej 120 km), trzeba zapłacić - w zależności od kraju - od 6 (ok. 25,5 zł) do 10 euro (ok. 42,5 zł). Można się jednak spodziewać, że wraz z rozwojem sieci stacji i zwiększaniem się liczby zasilanych w ten sposób samochodów, wodór będzie tanieć.

Osiągi Miraia są wystarczające do sprawnej jazdy. Nie tylko w mieście. Prędkość maksymalna to 178 km/h, a przyspieszenie to setki trwa 9,6 s. Silnik elektryczny ma moc 154 KM i maksymalny moment 335 Nm. Zastosowana w aucie przetwornica zwiększa uzyskane z ogniw napięcie do 650 V, co pozwoliło zredukować ich liczbę. Dodatkowy akumulator NiMh pozwala gromadzić energię podczas hamowania, by użyć jej do wspomagania silnika elektrycznego w momencie przyspieszania.

Jazda pełna niespodzianek

Jeździe przez miasto towarzyszy dyskretny szum turbiny, zasysającej powietrze do ogniw paliwowych. Jest ono potrzebne do przeprowadzenia reakcji łączenia wodoru z tlenem. Produktem końcowym jest prąd, zasilający trakcyjny silnik elektryczny, a ubocznym - czysta woda, wylewana z rury wydechowej. Wielu sprawdzało jak smakuje. Dominuje opinia, że jak kranówka, ale to czysta woda. I to właśnie jest wspaniałe.

Miraia wyposażono w specjalny przycisk... do spuszczania wody, by zaparkowany w garażu samochód nie zostawiał po sobie kałuży. Spust wody odbywa się automatycznie lub na żądanie użytkownika, a układ wydechowy jest samoczynnie oczyszczany na każdym postoju, by zimą nie doszło do jego zamarznięcia.
Model Mirai bazuje konstrukcyjnie na wielu elementach układów hybrydowych Toyoty. To gwarantuje niezawodność, a zmiany dokonano z pomocą banalnie prostego zabiegu. Silnik spalinowy zastąpiono ogniwem paliwowym, a zbiornik benzyny - zbiornikami z wodorem. Na niemieckim rynku samochód kosztuje ok. 66 tys. euro (ok. 280 000 zł) i jest oferowany w leasingu. Podobnie będzie w Polsce, gdy powstaną tu pierwsze stacje tankowania wodoru. By przyspieszyć globalny proces rozwoju technologii wodorowej, Toyota udostępniła bezpłatnie swoje patenty wszystkim zainteresowanym producentom aut. Każdy kto chce, może z nich skorzystać.

Jak to działa?

Oto próba dokładniejszej odpowiedzi na to pytanie: - Ogniwo paliwowe składa się z trzech sekcji: dwóch elektrod i polimerowego separatora, przez który przenikają tylko ładunki dodanie. Zachodzi reakcja chemiczna w której wodór jest rozdzielany na cząstki dodatnie, które zamienią się w wodę i ujemne, wytwarzające prąd – wyjaśnia dr inż. Andrzej Szałek z Akademii Toyoty i Lexusa.

W ogniwach paliwowych, które wytwarzają prąd napędzający Toyotę Mirai, zastosowano nowatorską technikę: trójwymiarową strukturę kanałów przepływowych, która ułatwia odprowadzanie gromadzącej się tam wody, zapewniając sprawniejsze działanie elektrod. Przez anodę przepływa wodór, tłoczony przez pompę i regulator ciśnienia, a membrana polimerowa ma wewnętrzny system recyrkulacji wody nawilżającej. To pozwoliło zmniejszyć i odchudzić cały zestaw o 28 kg. Przez katodę przechodzi tlen, podany ze sprężarki. Produktem końcowym jest prąd, a ubocznym: woda destylowana i para wodna. - Na drodze ze zbiorników są 2 regulatory, które obniżają ciśnienie wodoru z 700 barów do roboczego. Z drugiej strony, przez dmuchawę, dostarczane jest odfiltrowane powietrze. W ten sposób wodór łączy się tlenem. Tę technologię po raz pierwszy wykorzystano podczas misji kosmicznej Apollo. Zasada działania wciąż ta sama, lecz technologia zupełnie już inna – dodał Michał Sedlak.

Wodór łatwo pozyskać z metanu, bioodpadów lub w procesie odwróconej elektrolizy. Dlatego stał się tak obiecującym paliwem przyszłości. Na razie samochody na wodór będą poligonem doświadczalnym. Inżynierowie i projektanci traktują jednak Miraia, jak każdy inny model: auto będzie mieć facelifting i za 4-5 lat powstanie nowa generacja. Sprzedano już 100 samochodów. Najwięcej w Niemczech, resztę w Wielkiej Brytanii i Danii. Cel to 30 tys. szt. rocznie.

Będziemy tankować wodór w Polsce

Na koniec mała sensacja, aż 9 stacji tankowania wodoru powstanie w Polsce! Pierwsza w ciągu 5 lat w Poznaniu. Po niej będą obiekty w Warszawie, Białymstoku, Szczecinie, okolicach Łodzi, Trójmiasta i Katowic oraz Wrocławiu i Krakowie. Taki zestaw powinien działać przy naszych drogach w roku 2030. Projekt koordynuje Instytut Transportu Samochodowego. Stacje powstaną dzięki unijnym funduszom. Koszt budowy jednej to ok. 1 mln euro. Żeby było na nich co tankować, przemysłowym wytwarzaniem wodoru interesują się ponoć polskie koncerny paliwowe Lotos i Orlen.
- Mamy świadomość, że samochody hybrydowe są jedynie przystankiem na drodze do zerowej emisji spalin – wyjaśnia dyrektor Instytutu Transportu Samochodowego, dr inż. Marcin Ślęzak.
Ma rację, bo Toyota Mirai była pierwszym seryjnym autem na wodór, ale do grona producentów dołączył też Hyundai z wodorowym modelem ix35, a już wkrótce produkcję seryjną takich aut rozpocznie Honda.

I jeszcze ciekawostka. Dlaczego wodór na stacjach będziemy tankować nie w litrach, a w kilogramach? Bo w zależności od temperatury, zmienia swoją objętość. Między północą a południem pojawiłyby się spore przekłamania. W miejscach o cieplejszym klimacie kierowcy płaciliby mniej. Chodzi więc o sprawiedliwą miarę, bo - biorąc pod uwagę nasz klimat - poszkodowana byłaby cała Polska.

Marek Wieliński
Motobiz.pl