Samochód na wodór – jak to działa? Film

Samochody na wodór to przyszłość motoryzacji. Dziś przybliżamy najważniejsze informacje na ten temat.

Więcej o paliwach alternatywnych przeczytasz tu.

Gdyby zapytać inżynierów motoryzacyjnych, jaki rodzaj silnika będzie napędzał samochody przyszłości, wszyscy bez wahania odpowiedzą: elektryczny. W stosunku do silników spalinowych ma on mnóstwo zalet: bardzo duży moment obrotowy, możliwość pracy w niezwykle szerokim zakresie obrotów, prostota i trwałość wynikająca z minimalnej liczby części ruchomych, łatwość i precyzja sterowania parametrami, niewielkie wymiary i masa, wreszcie sprawność sięgająca 98% (dla typowych silników spalinowych to zaledwie ok. 33%).

Dlaczego więc samochody z napędem elektrycznym nie zdominowały jeszcze rynku, choć silniki elektryczne są powszechnie wykorzystywane we wszelkich dziedzinach techniki, od gospodarstwa domowego po kolej, metro i tramwaje? Problemem wciąż pozostaje zapewnienie autonomicznego źródła energii elektrycznej o pojemności umożliwiającej podróżowanie na większe odległości i szybkie doładowanie po jej wyczerpaniu. Mimo ogromnego postępu w technologii akumulatorów, są one wciąż spore i ciężkie, a choć można je doładowywać ze zwykłego gniazdka elektrycznego, odnowienie zapasu energii oznacza co najmniej kilkudziesięciominutową przerwę w podróży. I to tylko w przypadku, jeśli używamy do tego celu superładowarek, których nie da się podłączyć do zwykłego gniazdka i które powodują szybką degradację baterii. Przy zwykłej, ogólnodostępnej technologii ładowania zajmuje ono kilka godzin. O ile wygodniej podjechać na kilka minut na stację benzynową!

Paliwo i ogniwa wodorowe – skąd się wzięły? Historię poznasz tu.

Pierwszy seryjny model na wodorowe ogniwa paliwowe – Toyota Mirai (we wrześniu będzie można zobaczyć Mirai na własne oczy w wybranych salonach Toyoty w Niemczech, Wielkiej Brytanii i Danii) – jest już w sprzedaży, a mimo to podstawowa wiedza na temat działania napędu wodorowego wciąż nie jest rozpowszechniona.

Prąd z wodoru
Rozwiązaniem tego problemu może być zastosowanie ogniw paliwowych. Urządzenia te wytwarzają prąd elektryczny jako bezpośredni efekt reakcji paliwa z tlenem z powietrza, bez tłoków, cylindrów i innych ruchomych elementów. Najwydajniejszym paliwem dla ogniw paliwowych jest czysty wodór. Brzmi to kosmicznie – wodór, spalający się w silnikach rakietowych w temperaturze niemal 3000 stopni Celsjusza? Tak, ten sam wodór, tyle że w ogniwie paliwowym utlenianie zachodzi na zimno, dzięki obecności katalizatora. Nawiasem mówiąc, wodorowe ogniwa paliwowe opracowano właśnie z myślą o wytwarzaniu prądu w statkach kosmicznych.

Wydawać by się mogło, że tak wyrafinowane rozwiązanie długo jeszcze pozostanie domeną pojazdów studyjnych, które można podziwiać jedynie podczas wystaw motoryzacyjnych. Tymczasem na rynku jest już dostępny seryjny samochód osobowy, zasilany ogniwami paliwowymi – to Toyota Mirai.

Top 8 rozwiązań, dzięki którym auto zużywa mniej paliwa.

Elektryczna przyszłość
Seryjny model Mirai (po japońsku „przyszłość”) powstał jako rozwinięcie zaprezentowanego w 2013 roku koncepcyjnego pojazdu Toyota FCV (Fuel Cell Vehicle). Choć zewnętrznie jest do niego bardzo podobny, zawiera wiele udoskonaleń, które znacząco poprawiły jego osiągi. W konstrukcji zespołu napędowego wykorzystano też szereg produkowanych wielkoseryjnie elementów pochodzących z hybrydowego napędu Toyota Hybrid Synergy Drive (HSD), co z jednej strony wpływa korzystnie na niezawodność, a z drugiej pozwala znacząco obniżyć koszty dzięki ekonomii skali.

Mirai to czterodrzwiowy sedan o wielkości porównywalnej z Toyotą Camry. Napęd przenoszony na przednią oś zapewnia sprawdzony w jednostkach HSD silnik elektryczny o mocy 113 kW (154 KM), zapewniający moment obrotowy 335 N·m. Z jednostek HSD wzięto również sterujący silnikiem elektroniczny układ PCU (Power Control Unit). Przy niewielkim zapotrzebowaniu na moc prąd jest dostarczany z akumulatora niklowo-metalowo-wodorkowego o pojemności 1,6 kWh, który magazynuje też energię odzyskiwaną podczas hamowania rekuperacyjnego (silnik elektryczny pracuje wówczas jako generator). Przy większych prędkościach energię elektryczną wytwarza zestaw ogniw paliwowych.

Kosmiczna technologia?
Użyty w Mirai zestaw ogniw paliwowych z elektrolitem polimerowym to zupełnie nowa konstrukcja o mocy 114 kW (155 KM). Zastosowane w nim rozwiązania zasługują na osobny artykuł; o ich wartości niech świadczy fakt, że konstruktorom Toyoty udało się osiągnąć rekordową gęstość mocy wynoszącą 3,1 kW/dm³ – dwukrotnie większą, niż w studyjnym modelu FCHV-adv. Dla poprawy wydajności systemu, między zestawem ogniw paliwowych a sterownikiem mocy zainstalowano elektroniczny przekształtnik, którego zadaniem jest podwyższanie napięcia do 650 woltów. Jego użycie umożliwiło zmniejszenie liczby ogniw paliwowych i obniżenie masy całego systemu. W chwilach największego zapotrzebowania na moc, czyli podczas gwałtownego przyspieszania, ogniwa paliwowe wspomagane są przez akumulator.

Zestaw ogniw paliwowych ma masę jedynie 56 kg i ma objętość zaledwie 37 dm³, dzięki czemu udało się go umieścić pod podłogą pojazdu, tak by nie ograniczał przestrzeni użytkowej nadwozia. Pod podłogą umieszczono także dwa zbiorniki wodoru (przedni mieszczący 60 l i tylny o pojemności 62,4 l), które same w sobie są prawdziwym cudem techniki. Wykonane z wielowarstwowego kompozytu, wytrzymują ogromne ciśnienie 70 MPa, a przy tym są bardzo lekkie, zaś rekordowy współczynnik pojemności sprawia, że aż 5,7% masy pełnych zbiorników to wodorowe paliwo. Wewnętrzna nylonowa wyściółka zapewnia wymaganą szczelność, następna warstwa kompozytu o zbrojeniu z włókien węglowych daje wytrzymałość na ciśnienie, wreszcie zewnętrzna warstwa kompozytu o zbrojeniu z włókien szklanych gwarantuje odporność na uszkodzenia mechaniczne. Zastosowanie włókien szklanych pozwoliło ograniczyć zużycie bardzo drogich włókien węglowych i tym samym obniżyć cenę zbiorników przy zachowaniu wymaganych parametrów.

Czysto, cicho, szybko
Konsekwencją zastosowania wodorowego paliwa jest absolutna czystość gazów wydechowych – to po prostu para wodna; czyściej się już nie da. Wodór może być przy tym paliwem całkowicie odnawialnym – sceptycy powiedzą, że do jego uzyskania np. poprzez elektrolizę wody potrzebny jest prąd wytwarzany przez elektrownie, ale może on pochodzić z elektrowni wodnych, wiatrowych bądź słonecznych. Wodór można produkować także kilkoma innymi metodami, co rozwiązuje problem dywersyfikacji źródeł energii. Inne ekologiczne aspekty Mirai to mniejsze obciążenie środowiska przez czynności eksploatacyjne – nie trzeba zmieniać oleju silnikowego i pasków klinowych, hamowanie rekuperacyjne zmniejsza zużycie okładzin hamulcowych. Inną cenną zaletą jest doskonała cisza, jaką zapewnia napęd elektryczny i bezgłośna praca ogniw paliwowych.

Elektryczny napęd może rozpędzić Mirai do prędkości maksymalnej 178 km/h, a zawarty w zbiornikach wodór umożliwia przejechanie na jednym tankowaniu 480 km (przy tankowaniu na stacjach nowej generacji nawet 700 km). Uzupełnienie paliwa trwa jedynie trzy minuty – porównywalnie z tankowaniem na stacji benzynowej.

Toyotę Mirai można już kupić w Japonii, lada moment samochód trafi na rynek amerykański. Rozpoczęcie sprzedaży w Europie ma nastąpić we wrześniu, początkowo w Wielkiej Brytanii, Danii i Niemczech (przewidywana cena netto na rynku niemieckim to ok. 60 tys. euro), a później również w innych krajach, w miarę rozwoju infrastruktury tankowania wodoru.

Najnowsze

Audi pracuje nad łazikiem księżycowym z napędem quattro

Producenci samochodów co jakiś czas próbują wyjść poza schemat i zainteresować się pracami nad różnymi kwestiami okołomotoryzacyjnymi. Audi postanowiło postawić poprzeczkę powyżej stratosfery.

Koncern z Ingolstadt zaprosił do współpracy grupę niemieckich inżynierów, by stworzyć księżycowy łazik z napędem quattro. Pojazd będzie startował w projekcie Google Lunax XPRIZE.

Projekt zostanie wykonany w całości z aluminium i będzie zasilany baterią litowo-jonową, która będzie doładowywana przy pomocy panelu słonecznego. Za napędzanie pojazdu odpowiadają cztery silniki elektryczne, które zapewnią prędkość maksymalną 3,6 km/h. Na dachu zostaną zainstalowane stereoskopowe kamery oraz kamera naukowa, pozwalająca badać powierzchnię księżyca. 

Jeżeli wszystko pójdzie zgodnie z planem projekt Audi powinien zostać „wystrzelony w kosmos” w 2017 roku. Ma on do pokonania jakieś 380 tysięcy kilometrów, by finalnie znaleźć się na księżycu. Wyląduje niedaleko miejsca, gdzie po raz pierwszy na księżycu pojawiła się ekipa Apollo 17.

Żeby zdobyć główną nagrodę w postaci 30 milionów dolarów w Google Lunar XPRIZE, łazik quattro będzie musiał nie tylko wylądować na księżycu, ale przejechać co najmniej 500 metrów po jego powierzchni. Urządzenie będzie transmitować wideo w wysokiej rozdzielczości oraz zdjęcia do ekipy sterującej pojazdem na ziemi.

Najnowsze

Bentley prezentuje nowy… telefon

W Wielkiej Brytanii startuje właśnie słynny Festiwal Szybkości w Goodwood. Pojawi się tam mnóstwo szybkich i bardzo drogich samochodów oraz tysiące entuzjastów motoryzacji. Bentley postanowił wykorzystać tę imprezę jako miejsce prezentacji swojego nowego telefonu komórkowego.

Oczywiście inżynierowie Bentleya nie stworzyli go sami. Zaprosili do pomocy specjalistów z Vertu, którzy opracowali model o nazwie „Vertu Signature for Bentley”. Telefon czerpie inspiracje z modelu Mulsanne Speed i jest to już drugi model projektowany w ramach pięcioletniego partnerstwa pomiędzy firmami Bentley oraz Vertu.

Całość została wykonana z połączenia włókna węglowego, wysokogatunkowej skóry oraz polerowanej stali nierdzewnej. Jeżeli to nie wystarczy wielbicielom unikatowych, drogich gadżetów, mają oni możliwość zaprojektowania telefonu, który będzie idealnie odzwierciedlał wyposażenie ich samochodu. Do wyboru będzie kolor przeszycia z nici użytych w samochodzie klienta, czarne lub szafirowe przyciski oraz przycisk wyboru w różnych kolorach.

Właściciele telefonu będą mieli całodobowy dostęp do usług concierge (prywatny opiekun „od wszystkiego”).

Producent nie podał ceny telefonu, ale zakładamy, że będzie kosztować tyle co dobry samochód klasy średniej. Vertu Signature for Bentley jest już dostępny w przedsprzedaży. Pierwsi klienci dostaną go do rąk 18 września.

Najnowsze

Chiny mają ogromny apetyt na Maybacha

Państwo Środka to bardzo lukratywny rynek dla wielu producentów samochodów. Zapotrzebowanie na dobra luksusowe jest tam naprawdę ogromne. Doskonałym przykładem jest świetna sprzedaż ekskluzywnego Maybacha.

Mercedes wprowadził kilka miesięcy temu do swojej gamy Maybacha jako submodel. Niemiecki producent musiał szybko reagować na duże zapotrzebowanie właśnie na ten model w Chinach. Okazało się, że każdego miesiąca sprzedaje się tam około 500 egzemplarzy nowego Maybacha. Dla szybkiego porównania – poprzednie wcielenie luksusowej limuzyny sprzedawało się w takiej liczbie przez cały rok. I w dodatku na całym świecie, a nie tylko Chinach.

Luksusowa wersja S-Klasy kosztuje na rynku azjatyckim od 230 tysięcy dolarów. W 2003 roku Maybach 57 kosztował około 350 tysięcy dolarów. W pierwszym roku produkcji sprzedano wtedy 600 egzemplarzy. 

W lutym tego roku na rynku chińskim pojawił się Mercedes-Maybach S500 oraz S600, który miał powalczyć z takimi tuzami motoryzacyjnego luksusu jak Rolls-Royce czy Bentley. W stosunku do standardowej wersji auta, wariant ze znaczkiem Maybach oferuje więcej miejsca dla pasażerów siedzących z tyłu oraz jeszcze bardziej ekskluzywne wyposażenie. 

W najbliższych latach celem Mercedesa jest przeskoczenie liczby sprzedaży i zdystansowanie wyników rywali – marki BMW i Audi – w globalnej sprzedaży. Rynek chiński może pomóc w zrealizowaniu tego celu. Mercedes-Maybach ma być w Chinach pierwszym wyborem wśród zamożnych ludzi poszukujących samochodu dla siebie.

Najnowsze

Muzyczna jazda przez epoki – polska wersja!

Kilka miesięcy temu prezentowałyśmy świetny klip nagrany przez trio SketchShe. Właśnie w sieci pojawiła się polska odpowiedź! Przypomnijcie sobie najbardziej popularne kawałki muzyczne z ostatnich dekad.

Daria, Marcelina i Ewa to trójka dziewczyn z grupy JNW, które nagrały polską wersję „Mime Through Time”. Zagraniczną, pierwotną wersję tego filmiku, nakręconą przez ekipę z grupy SketchShe! pokazywałyśmy na naszym portalu kilka miesięcy temu (kliknij tu). Filmik zrobił furorę na całym świecie.

Polskie dziewczyny obrały identyczną konwencję. Siedząc w samochodzie bardzo płynnie przechodzą przez historię polskiej muzyki, odpowiednio się stylizując i dobierając akcesoria. 

Zobaczcie efekt. Jesteście w stanie rozpoznać bezbłędnie wszystkie kawałki, które zostały wykorzystane w tym filmiku?

https://www.youtube.com/watch?v=I5dWWkceddM 

A tak wyglądała produkcja przygotowana przez SketchShe!

 

Najnowsze