Toyota FCV - koncept na palivové články
Na ženevském autosalonu 2014 se v evropské premiéře představil koncept Toyota FCV v roli „předjezdce“ modelu Toyota s vodíkovými palivovými články, jenž by se měl v roce 2015 objevit na trhu. Toyota zde opět vystupuje jako průkopník v oblasti vývoje automobilů na vodíkový pohon.
Yoshikazu Tanaka je generálním produktovým manažerem v rámci skupiny produktového plánování. Po absolvování inženýrského programu technické fakulty na Kjótské univerzitě nastoupil v roce 1987 do automobilky Toyota. Byl mu svěřen úkol v oblasti vývoje automatických převodovek, jako např. čtyřstupňové samočinné převodovky pro 1. generaci modelu Yaris. Od března 2006 se zabýval plánováním a vývojem hybridního vozu s technologií Plug-in; v roce 2007 se pak stal vedoucím plánování a vývoje projektu Prius Plug-in. Od ledna 2012 dohlíží na plánování a vývoj vozů poháněných palivovými články.
Pane Tanako, začněme technologií palivových článků z obecného hlediska. Proč se Toyota domnívá, že palivové články jsou do budoucna tím nejlepším řešení mobility?
Vozy poháněné palivovými články považujeme do budoucna za slibné řešení šetrné k životnímu prostředí, s vysokou celkovou energetickou účinností „well-to-wheel“, tj. „od zdroje až po kola“. Vodík je důležitým energetickým zdrojem budoucnosti, neboť jej můžeme vyrábět pomocí energie slunce, větru a dalších přírodních zdrojů. Vykazuje vyšší energetickou hustotu než elektřina ukládaná do baterií a také se snadno skladuje. Mezi výhody vozidel poháněných palivovými články patří diverzifikace energetických zdrojů, nulové emise a stejná využitelnost jako u automobilů na benzín.
Mohl byste popsat vizi/filozofii automobilky Toyota ohledně mobility?
Toyota vychází z přesvědčení, že ekologicky šetrná vozidla mohou mít skutečně pozitivní dopady jen v případě, že dokáží oslovit širokou veřejnost. Z pohledu mobility na základě dojezdových vzdáleností se hybridní vozidla i hybridní automobily s technologií Plug-in dokáží vyrovnat svojí každodenní použitelností dnešním automobilům se spalovacím motorem, a stát se tak mainstreamovým dopravním prostředkem šetrným k životnímu prostředí. Elektromobil je vhodný pro dojíždění na krátké vzdálenosti, kvůli krátkému dojezdu a dlouhé době dobíjení. Vozidla poháněná palivovými články jsou na druhé straně nesmírně všestranná, neboť vykazují dostatečný dojezd a umožňují rychlé tankování. Je však zapotřebí vybudovat vodíkovou infrastrukturu. V současnosti mají všechna vozidla šetrná k životnímu prostředí nějaké nedostatky, a je na zákaznících rozhodnout se, jaký typ automobilu je pro ně nejlepší. Naším cílem je poskytnout těmto zákazníkům v rozumném časovém horizontu takový typ automobilu, jaký si přejí, a proto se intenzivně věnujeme vývoji široké škály technologií – včetně technologie Plug-in Hybrid, elektromobilů a vozů na palivové články, v souladu s potřebnou diverzifikací energetických zdrojů.’
Toyota zahájila práce na technologii palivových článků v roce 1992 a svůj první vůz FCV uvede na trh v roce 2015. Můžete prozradit, s jakými největšími problémy jste se museli vypořádat a jaké byly největší technologické posuny?
Z hlediska uvedení vozu poháněného palivovými články na trh bylo nejdůležitější otázkou snížit náklady na soustavu palivových článků, a tedy i cenu vozidla. Soustavy palivových článků musí být více konkurenceschopné; výkonnější, menší, lehčí a levnější. Naše současná soustava vykazuje špičkovou výkonovou hustotu 3,0 kW/l, což je více než dvojnásobek v porovnání se sadou používanou v minulosti u Toyoty FCHV-adv. Kromě toho výkon činí více než 100 kW, a to i přes výrazné zmenšení rozměrů této jednotky. Navrhli jsme novou sadu palivových článků, v níž může voda cirkulovat mezi katodou a anodou, což je zapotřebí k zavodňování uvnitř sady a správnému vyrovnávání vlhkosti. Jelikož jsme odbourali potřebu zvlhčovače, mohli jsme konstrukci soustavy palivových článků zjednodušit, a tak je nyní lehčí, menší a cenově dostupnější. Při uvedení na trh v roce 2015 budou náklady na soustavu palivových článků o 95 % nižší než v případě Toyoty FCHV-adv.
Jak se zkušenosti Toyoty na poli hybridních technologií uplatňují v případě vozů poháněných palivovými články (FCV)? Pomohly vám zkušenosti s hybridními pohony při vývoji vozů typu FCV?
Naše hybridní systémy považujeme za klíčovou dílčí technologii nezbytnou při vývoji ekologických automobilů, jako jsou hybridní vozy typu Plug-in, elektromobily a vozy typu FCV. Technické know-how, které jsme si vybudovali během vývoje hybridních technologií, jsme dokázali rychle využít i ve vývoji dalších ekologických vozů. V případě konceptu FCV jsme použili elektromotor a jednotku řízení energie ze současné soustavy hybridního pohonu, ale i další součásti a komponenty. Využitím existujících součástí chceme zvýšit spolehlivost a současně minimalizovat náklady.
Domníváte se, že vozidla s palivovými články se již mohou vyrovnat co do každodenní použitelnosti dnešním vozům se spalovacími motory?
Vůz typu FCV vykazuje stejnou dojezdovou vzdálenost – přes 500 km – jako automobil spalující benzín, a stejně rychle natankujete palivo – přibližně za 3 minuty, a tak je po všech stránkách stejně pohodlný pro každodenní život jako dnešní vozy na benzín. A kromě toho je možné technologii FCV díky dlouhé dojezdové vzdálenosti aplikovat i u větších vozidel, jako jsou autobusy nebo velké nákladní automobily.
Jak vidíte vývoj technologie palivových článků v letech 2015 až 2020?[/b]
V rámci příprav na období masového nasazení technologie FCV po roce 2020 jsme přiřadili vysokou prioritu výzkumu a vývoji vozů poháněných palivovými články, abychom dokázali prodávat několik desítek tisíc vozů ročně. Naše úsilí ještě zintenzivníme, abychom zvýšili atraktivitu vozů s palivovými články i z obchodního hlediska, tedy abychom snížili cenu těchto automobilů snižováním nákladů na soustavu palivových článků, prodlužováním životnosti apod.
Probíhají v rámci skupiny Toyota i další iniciativy související s technologií palivových článků?[/b]
Společnosti v rámci skupiny Toyota se budou věnovat výzkumu a vývoji autobusů poháněných palivovými články (Hino Motors, Ltd.), pevných kogeneračních systémů s palivovými články pro využití v domácnostech (Aisin Seiki Co., Ltd.) a vysokozdvižných vozíků s palivovými články i dalších průmyslových vozidel (Toyota Industries Corporation). V roce 2016 uvedeme na trh autobus poháněný palivovými články, vzešlý ze společného vývoje automobilky Toyota a Hino Motors.
Jak vidíte vývoj výroby vodíku v příštích letech?
Vodík lze produkovat z nejrůznějších přírodních zdrojů energie. K jeho výrobě bychom měli volit nákladově nejefektivnější metodu s nejnižšími emisemi CO2, vždy s ohledem na konkrétní podmínky daného regionu.
Jaký je váš názor na rozvoj infrastruktury pro tankování?
V americké Kalifornii probíhají první kroky k vybudování infrastruktury pro tankování vodíku. Určitý pokrok byl zaznamenán i v Evropě, zejména v Německu a Skandinávii. Rozvoj vodíkové infrastruktury bude pro širší přijetí vozů na palivové články zásadní, a očekáváme, že budování infrastruktury bude probíhat v rámci společného úsilí firem podnikajících v oblasti infrastruktury za podpory vlády. Toyota bude i nadále vyvíjet takové vozy poháněné palivovými články, které dokáží zajistit vysokou spokojenost zákazníků, a bude tato vozidla představovat zejména v těch regionech, kde se buduje i vodíková infrastruktura.
Neexistence dostatečné sítě pro dobíjení vozidel je v současnosti brzdou vývoje elektromobilů. Nedomníváte se, že stejný problém nastane i v případě technologie palivových článků?
Jelikož vozy s palivovými články vykazují podobný dojezd jako klasické vozy spalující benzín a lze je stejně rychle natankovat, situace je odlišná od elektromobilů. Z pohledu rozvoje vodíkové infrastruktury je rozmístění tankovacích míst důležitější než jejich počet. Čerpací stanice nabízející vodík by měly být rozmístěny strategicky, aby zajistily maximální pokrytí bez nutnosti budovat jich příliš vysoký počet. Takže můžeme prohlásit, že v Evropě dnes stačí pouhých 77* stanic a něco přes 100* v příštím roce k pokrytí velké oblasti Evropy, například k propojení Norska se Švýcarskem přes Švédsko, Dánsko a Německo. Přestože to neznamená takový komfort jako u dnešních čerpacích stanic nabízejících benzín a naftu, přibližně 200 až 300 km mezi jednotlivými stanicemi představuje rozumný výchozí bod.
Existují nějaké bezpečnostní problémy související s použitím vodíku v automobilech?
Nebezpečí výbuchu je v případě vodíku poměrně nízké, s výjimkou nahromadění plynu v uzavřeném prostoru. Základní bezpečnostní koncepce Toyoty v otázkách vodíku a vozů poháněných palivovými články je v první řadě zabránit únikům plynu vhodnou konstrukcí a volbou materiálů. V případě úniku vodíku je tento plyn detekován a okamžitě se uzavírají hlavní ventily vodíkové nádrže, aby se zabránilo většímu úniku. Naše konstrukce nedovoluje, aby se unikající vodík hromadil, resp. pronikal do kabiny vozu. Realizovali jsme nejrůznější přísné testy, včetně nárazových zkoušek, a bezpečnost tohoto systému již byla potvrzena.
Mohou nastat nějaké problémy s recyklací?
Co se týče komponent, které využíváme ze stávající hybridní soustavy pohonu, budeme je recyklovat stejným způsobem jako předtím. O stejnou úroveň recyklace budeme usilovat i v případě všech komponent palivových článků.
Podíváme-li se na koncept FCV, jaké jsou přednosti vozidla typu FCV?
Automobil s palivovými články má čtyři hlavní přednosti: za prvé je to využitelnost – dlouhý dojezd přes 500 km a rychlé tankování během 3 minut; za druhé potěšení za volantem – silný zátah, hladké zrychlení a tichý chod; za třetí, nulové emise; a konečně i diverzifikace energetických zdrojů.’
Jaké jsou hlavní designové rysy konceptu Toyota FCV?
Ve snaze vytvořit vůz zhmotňující hodnoty, které dřív doposud nikdy nebyly k dispozici, jsme chtěli přijít s takovým designem, aby každý okamžitě rozpoznal, že vůz nabízí praktičnost sedanu, radost z řízení, zážitek z ekologické jízdy a nové přínosy FCV. Stavěli jsme na myšlence „moudré realizace předností palivových článků“ a hledali nový druh designu. Prostřednictvím čelních partií vozu jsme se snažili vyjádřit ideu „nasává vzduchu a produkuje vodu“ a použít zde design s akcentem na dvě masky chladiče, jednu vlevo a druhou vpravo.
Je tvar karoserie konceptu FCV nějak podmíněn technickými potřebami sady palivových článků, např. co se týče velikosti přívodů vzduchu?
Čtyřmístný koncept Toyota FCV používá malou a lehkou sadu palivových článků (FC Stack) z vlastní produkce Toyoty a dvě vysokotlaké nádrže na vodík (70 MPa) umístěné ve spodní části speciálně řešené karoserie. U směle ztvárněných čelních partií jsme použili výrazné přívody vzduchu s poukazem na sadu palivových článků.
Jaký je stav vývoje sedanu poháněného palivovými články, jenž plánujete uvést na trh v roce 2015?
Nacházíme se v poslední fázi vývoje, provádíme nejrůznější typy zkoušek, na běžných silnicích i ve velmi chladném počasí, nebo za extrémních veder. Na základě dalších silničních zkoušek i dalšího testování budeme pokračovat ve vývoji tak dlouho, dokud nedosáhneme výsledků, které uspokojí spotřebitele a přispějí ke zvýšení spolehlivosti tohoto vozu.
Využijete karoserii nebo podvozek Toyoty FCV Concept i pro vozidlo na palivové články, které se má v roce 2015 představit na trhu?
Rozmýšlíme využití karoserie převzaté z Toyoty FCV Concept. Design exteriéru koncepčního vozidla určitě umožňuje využití u komerční verze, nicméně jsou zde některé designové prvky, které jsou spojeny pouze s ukázkovým modelem. FCV jako takové se na trhu neobjeví přesně v té podobě, v jaké se prezentuje na autosalonu v Ženevě.
20.3.2014
Líbil se vám článek? Zalinkujte jej!
Tisknout
