Toyota realizuje ambitne plany rozwoju bezemisyjnego transportu opartego na wodorze. Jak donosi Reuters, firma podwaja inwestycje w samochody z wodorowymi ogniwami paliwowymi (FCV). W planach są nowe modele aut osobowych i SUV-ów, udoskonalenie technologii i obniżenie kosztów produkcji, a także rozwój bezemisyjnych autobusów i ciężarówek na wodór, które pozwolą wykorzystać efekt skali.

 

Toyota prowadzi badania nad samochodami elektrycznymi zasilanymi ogniwami paliwowymi od początku lat 90. Efektem tych prac jest Toyota Mirai – średniej wielkości bezemisyjny sedan o mocy 154 KM i zasięgu ponad 500 km, którego tankowanie trwa kilka minut. Model został wprowadzony na rynek w 2014 roku, a w 2015 roku trafił do Europy i USA.

Choć Mirai ma pionierski charakter, a jego sprzedaż jest ograniczona do terenów, na których funkcjonują stacje tankowania wodoru, do dziś łączna sprzedaż Toyoty Mirai sięgnęła prawie 6000 egzemplarzy, a lista oczekujących jest wciąż długa. W Europie funkcjonują już duże floty wodorowych sedanów Toyoty – 100 taksówek jeździ po Paryżu, 52 auta pracują w wypożyczalni w Londynie, zaś w Hamburgu 35 egzemplarzy wozi pasażerów w serwisie ridesharingowym.

Aby zgodnie z planem zwiększyć w 2020 roku sprzedaż Mirai do 30 000 aut rocznie, Toyota musi pokonać kilka istotnych trudności – zautomatyzować produkcję, która obecnie odbywa się w dużej mierze ręcznie, w technice znanej z produkcji najbardziej luksusowych Lexusów, a także obniżyć koszty materiałów i montażu oraz dalej wspierać rozwój infrastruktury tankowania wodoru. Istotne dla obniżenia kosztów jest uzyskanie efektu skali, do czego niezbędne jest wprowadzenie na rynek kolejnych wodorowych modeli, w tym ciężarówek i aut dostawczych.

Toyota Mirai jak Lexus LFA

Obecnie egzemplarze Mirai są montowane ręcznie w fabryce Motomachi w Toyota City – tej samej, w której – również ręcznie –był produkowany supersamochód Lexus LFA. Przy budowie każdego egzemplarza wodorowej Toyoty pracuje 13 techników. Proces pozwala wyprodukować tylko 6,5 samochodu dziennie – ułamek krajowej produkcji Toyoty, wynoszącej średnio około 13400 pojazdów na dobę.

Według szacunków firmy Strategic Analysis Inc, która przeanalizowała koszty pojazdów z ogniwami paliwowymi łącznie z Mirai, wyprodukowanie jednego zespołu ogniw paliwowych, będącego najdroższym elementem samochodu, kosztuje Toyotę około 11 tysięcy dolarów.

Wysokie koszty produkcji Mirai są spowodowane w dużym stopniu wykorzystaniem drogich materiałów, w tym platyny, tytanu i włókien węglowych, używanych w ogniwach paliwowych i zbiornikach wodoru. Inżynierom udało się je nieco obniżyć przez ulepszenie platynowego katalizatora, stanowiącego kluczowy element 370 warstwowych ogniw paliwowych pracujących w każdym aucie. Katalizator ułatwia reakcję wodoru z tlenem, w wyniku której powstaje prąd elektryczny.

„Udało nam się zmniejszyć ilość platyny o 10 procent, zachowując tę samą wydajność” – powiedział Eri Ichikawa, inżynier z należącej do Toyoty firmy Cataler Corp., która specjalizuje się w reaktorach katalitycznych.

Według Strategic Analysis, zmniejszenie wykorzystania szlachetnego metalu pozwoli zaoszczędzić na każdym zestawie ogniw paliwowych około 300 dolarów, biorąc pod uwagę, że obecnie Toyota wykorzystuje w każdej jednostce około 30 gramów platyny.

Aby przyspieszyć redukcję kosztów, Toyota rozbudowuje potencjał produkcyjny, spodziewając się wzrostu globalnej sprzedaży pojazdów z ogniwami paliwowymi z około 3 tysięcy do 30 tysięcy egzemplarzy po roku 2020. Strategic Analysis ocenia, że pozwoli to Toyocie zmniejszyć koszt zestawu ogniw paliwowych do około 8 tysięcy dolarów.

Wodór rozwiązaniem dla dużych pojazdów

Z nieoficjalnych doniesień wynika także, że od połowy przyszłej dekady Toyota zamierza stopniowo wprowadzać na rynek nowe modele zasilane ogniwami paliwowymi, w tym SUV-y, pick-upy i samochody ciężarowe. Obecnie firma jest aktywna na rynku miejskich autobusów, oferując w Japonii wodorowy model Sora.

„Toyocie będzie trudno zmniejszyć koszty produkcji pojazdów z ogniwami paliwowymi, jeśli będzie produkować tylko Mirai” – cytuje swojego informatora Reuters. – „Wykorzystując system ogniw paliwowych w większych modelach, Toyota chce obniżyć koszty przez masową produkcję i wykorzystanie wspólnych części w pojazdach różnych klas”.

Toyota nie skomentowała doniesień w sprawie planów dotyczących planowanych produktów. Wiadomo jednak, że opracowała prototypy wodorowych samochodów dostawczych i dużych ciężarówek, oparte na konstrukcji już produkowanych modeli. Jeden z nich jest testowany w porcie morskim w Long Beach w Kalifornii, zaś w Japonii rozpoczęły się testy wodorowych samochodów dostawczych w sieci sklepów Seven-Eleven.

„W ciężarówkach z wodorowymi ogniwami paliwowymi zamierzamy wykorzystać jak najwięcej części istniejących modeli. W przeciwnym razie nie odniesiemy korzyści z masowej produkcji” – mówi Ikuo Ota, szef planowania nowych wodorowych projektów Toyoty.

Nowa generacja Mirai

Dziesięciokrotne zwiększenie produkcji Toyoty Mirai wymaga zmian w konstrukcji auta, dlatego na początku przyszłej dekady pojawi się prawdopodobnie druga generacja tego modelu. Firma przewiduje m.in. poprawę osiągów i wydajności. Nieoficjalne źródła podają, że do roku 2025 zasięg Mirai osiągnie aż 1000 kilometrów na jednym tankowaniu.

„Zamierzamy przejść od produkcji w ograniczonej skali do produkcji masowej, ograniczyć ilość drogich materiałów takich jak platyna, używanych w elementach samochodów wodorowych, a także zmniejszyć wymiary i zwiększyć moc systemu” – powiedział w rozmowie z Reuters Yoshikazu Tanaka, główny inżynier Mirai.

Sposób na elektromobilność – wodór czy baterie?

Toyota przewiduje, że w ciągu następnych stu lat wodór będzie kluczowym źródłem czystej energii. Wodór pozwala przechowywać więcej energii niż akumulator o tej samej masie. Japoński producent uważa, że popyt wzrośnie, bo wiele krajów, w tym Chiny i Japonia, jest pozytywnie nastawionych do technologii ogniw paliwowych. Firma postrzega też ogniwa paliwowe jako rozwiązanie problemu deficytu surowców kluczowych dla produkcji akumulatorów, takich jak kobalt. Obecnie samochody elektryczne na ogniwa paliwowe produkują także Honda Motor Co. i Hyundai Motor Co.

Która technologia wygra na rynku? Na tym etapie trudno to przewidzieć – zarówno ogniwa paliwowe jak i baterie wymagają intensywnych prac rozwojowych, w które angażuje się wiele podmiotów. Międzynarodowa Agencja Energii prognozuje, że auta na wodór i na baterie będą się rozwijały równolegle, ale do roku 2040 będzie mniej samochodów z ogniwami paliwowymi, niż samochodów elektrycznych zasilanych akumulatorami i hybryd plug-in. Toyota widzi w wodorze ogromny potencjał szczególnie w segmencie dużych samochodów, takich jak SUV-y, auta dostawcze i ciężarowe ze względu na to, że układ wodorowy jest znacznie mniejszy i lżejszy w porównaniu do baterii, które znacząco ograniczają możliwości ładunkowe dużych pojazdów.