Toyota Mirai – viitorul mobilitatii cu hidrogen
Solutia de propulsie cu pile de combustie are o istorie indelungata, care nu a trecut insa de prea multe ori de stadiul experimental. Toyota Mirai a dovedit cu succes viabilitatea acestei alternative cu emisii zero, ajungand deja la a doua generatie, mai rafinata, mai performanta, mai atractiva decat oricand.
Pionier al mobilitatii cu pile de combustie, modelul Mirai mobilizeaza resursele si creativitatea Toyota in efortul global de dezvoltare a unor tehnologii avansate pe baza de hidrogen.
Dupa cum ii spune si numele, Mirai („viitor” in limba japoneza) exprima angajamentului Toyota in explorarea solutiilor alternative care sa asigure pe termen lung accesul la optiuni de mobilitate responsabila si eficienta. Mai mult decat atat, maturizarea deplina a conceptului aflat la baza tehnologiilor inglobate de Mirai demonstreaza viabilitatea unei abordari pe termen lung a modului in care pot fi depasite provocarile tehnologiilor aflate la inceput de drum.
Prezentarea la salonul auto de la Tokyo din 2013 a conceptului FCV a adus in fata publicului rezultatul concret al programului de dezvoltare a tehnologiilor cu hidrogen demarat de Toyota in 1992. In egala masura, conceptul FCV a prefigurat versiunea de serie a celui mai avansat automobil ecologic, Mirai, care foloseste pilele de combustie cu hidrogen pentru alimentarea propulsiei electrice, generand doar apa ca produs rezidual al acestui proces.
Explicatia simplificata a reactiei chimice porneste de la interactiunea combustibilului (hidrogen) cu oxigenul din aer intr-o pila de combustie, alcatuita dintr-un anod, catod si o membrana electrolitica. Anodul este alimentat cu hidrogen, atomii sai fiind separati in protoni si electroni cu ajutorul unui catalizator. Protonii trec prin membrana electrolitica catre catod, iar electronii urmeaza calea unui circuit pentru a genera electricitate. Catodul este locul unde oxigenul se combina cu electroni si protonii de hidrogen pentru a forma apa.
O pila de combustie nu produce o cantitate mare de electricitate, astfel ca Mirai combina mai multe celule pentru alimentarea motorului electric de propulsie. Procesul este extrem de eficient, peste 80% din energia hidrogenului fiind convertita in electricitate, mai mult decat dublu fata de performanta unui motor termic care iroseste in ardere o buna parte din energia combustibilului.
Pe cat de elementar este principiul de functionare a pilelor de combustie cu hidrogen, pe atat de complexa este tehnologia utilizata pentru implementarea solutiei intr-un vehicul, de la dezvoltarea si constructia unitatii de pile de combustie pana la conceperea si realizarea unor rezervoare de hidrogen capabile sa reziste la presiuni extrem de mari (700 bari), avand un grad ridicat de impermeabilitate.
Prin lansarea in 2014 a modelului de serie Mirai, Toyota a dovedit ca stapaneste toate componentele acestui sistem alternativ de propulsie, insa, mai important, a demonstrat intelegerea unui element esential pentru evolutia tehnologica: calea de succes catre viitor nu este o aventura individuala, ci un efort comun. Odata cu aparitia lui Mirai pe sosele, Toyota a oferit acces gratuit pentru 5.600 de brevete legate de tehnologia pilelor de combustie cu hidrogen celor implicati in acest domeniu de dezvoltare. Dintre aceste brevete, aproximativ 70 priveau productia si furnizarea de hidrogen, 290 se refereau la rezervoarele de inalta presiune, 1.970 se concentrau pe celulele de combustie si nu mai putin de 3.350 erau legate de sistemul de procesare a controlului pilelor de combustie.
Asteptari confirmate
Inca de la inceput, Mirai nu a fost un vehicul experimental, ci o propunere coerenta de mobilitate alternativa, cu un design distinct, cu un nivel de confort si performante la inaltime. Puterea maxima de 154 CP si cuplul de 335 Nm sustineau o acceleratie de la 0 la 100 km/h in 9,6 secunde, iar comportamentul dinamic agreabil profita de distributia optima a maselor si centrul de greutate apropiat de sol: motorul electric si unitatea electronica de control erau plasate pe puntea fata, pilele de combustibil si un rezervor de hidrogen sub scaune, al doilea rezervor si bateria suplimentara pentru stocarea energiei regenerabile pe puntea spate.
Caracteristicile dinamice si de confort, specificitatea solutiei de propulsie, posibilitatea alimentarii cu hidrogen intr-un interval apropiat de o masina conventionala (3-5 minute) si autonomia de circa 500 km au atras atentia institutiilor publice si companiilor interesate de mobilitate „verde”.
Entitati precum Muzeul de Istorie Naturala din Marea Britanie sau Imperial College London au ales Mirai pentru programe de cercetare si transporturi speciale, iar Green Tomato Car a fost prima companie din Europa care a testat inca din 2015 potentialul masinii ca optiune de transport corporate. Raspunsul pozitiv al pietei a facut ca flota companiei sa creasca de la 2 unitati Mirai la 27 de exemplare, care au parcurs in 18 luni mai mult de 1,6 milioane de kilometri, transportand peste 80.000 de clienti cu costuri de operare comparabile cu cele inregistrate de Toyota Prius. Se estimeaza ca acest regim intens de utilizare a condus la eliminarea din atmosfera a peste 200 de tone de CO2 cu ajutorul flotei Mirai gestionate de Green Tomato Car.
Eficienta si fiabilitatea primei generatii Toyota Fuel Cell System a fost dovedita in Germania de furnizorul de servicii personalizate de transport CleverShuttle, a carui flota de 45 de exemplare Mirai a parcurs fara niciun incident mecanic o distanta de 5 milioane de kilometri, adica de sase ori si jumatate distanta pana la Luna si inapoi. Distanța medie parcursă de automobilele din această flotă a depășit deja 180.000 km.
Rafinarea conceptului
Prezentarea in 2020 a celei de-a doua generatii Mirai a marcat maturitatea deplina a intregului concept, prin optimizarea pachetului tehnologic si revizuirea profunda a configuratiei masinii.
Construita pe platforma modulara GA-L, noua Toyota Mirai adopta schimbari semnificative fata de generatia precedenta. Designul integreaza linii armonioase intr-o silueta atletica si eleganta, plafonul fiind coborat cu 65 mm (inaltime: 1.470 mm) si ampatamentul majorat cu 140 mm (2.920 mm). Ecartamentul marit cu 75 mm si rotile cu diametru generos (19” si 20”) accentueaza prezenta distincta a masinii, subliniata de grila impunatoare si blocurile optice inguste.
La interior, plansa de bord ordoneaza comenzile in mod intuitiv in cadrul unei arhitecturi clar structurate, cu instrumentar digital perfect lizibil si un ecran multimedia central amplu cu diagonala de 12,3”.
In functie de nivelul de echipare, confortul ireprosabil al celor cinci pasageri (fata de patru la primul Mirai) se articuleaza in jurul unor repere demne de un model premium: scaune ample si confortabile cu incalzire si ventilatie, materiale de calitate prelucrate ingrijit (tapiterie din piele naturala sau sintetica pentru versiunile superioare), sistem audio JBL cu 14 incinte acustice, aer conditionat automat pe doua sau trei zone, reglaje individuale pentru locurile laterale din spate. Pachetul este intregit de gama completa de siguranta si asistenta la conducere Toyota Safety Sense, alaturi de optiunile de conectivitate MyT.
Dar schimbarea cea mai profunda este adusa de a doua generatie a tehnologiei Toyota Fuel Cell System. Totul a fost revizuit, adaptat, optimizat. Gratie noii platforme modulare, Mirai integreaza acum un rezervor suplimentar de hidrogen de-a lungul tunelului central (spre deosebire de prima generatie, care avea doua unitati de stocare, acum sunt trei rezervoare cu o capacitate totala de 142,2 litri), ceea ce asigura cresterea autonomiei cu 30%, la peste 650 km parcursi cu un plin.
Principalele componente ale sistemului de pile de combustie sunt mai compacte, mai usoare, ,mai eficiente. Numarul pilelor de combustie a scazut de la 370 la 330 (iar masa lor a fost redusa cu 50%), insa densitatea energetica este mai mare, drept urmare puterea motorului electric propulsor a urcat la 182 CP.
Bateria electrica de nichel si hidrura metalica prezenta pe prima serie Mirai a fost inlocuita cu o baterie litiu-ion de 310,8V (anterior 244.8V), cu o capacitate de 4 Ah.
Si mai impresionant este ca datorita sistemului avansat de filtrare a aerului noul Mirai practic curata atmosfera in jurul sau, catalizatorul retinand microparticulele poluante inainte de a trimite aerul catre pilele de combustie si spre habitaclu.
Insa pentru Toyota evolutia si progresul inseamna si altceva: experienta acumulata in 30 de ani de dezvoltare a tehnologiilor pe baza de hidrogen a dus la reduceri de costuri si rentabilizarea unor componente la un nivel care permite scaderea pretului de baza pentru noul Mirai cu circa 20% fata de modelul pe care il inlocuieste. Deloc intamplator, drept urmare, Toyota tinteste majorarea vanzarilor Mirai de zece ori fata de valorile inregistrate de prima generatie.
Electromobilitatea cu pile de combustie pe hidrogen
Afla cat de importanta este experienta Mirai in dezvoltarea de noi tehnologii si produse
Afla mai multe
Platforma de crestere
Poate ca Mirai nu a avut vreodata ambitia de a inregistra recorduri de vanzari, dar asta nu inseamna ca vanzarile au fost modeste pentru un model de nisa. Nici ca s-a ferit de recorduri.
In 2022, Mirai are in vizor un prag de vanzari important, 20.000 de unitati pentru ambele generatii (pana la sfarsitul lunii martie 2022 au fost fost comercializate peste 19.300 de exemplare), in conditiile in care la nivelul anului 2020 erau contabilizate la nivel mondial circa 34.800 de automobile cu pile de combustieOpens in new window.
Insa mai relevant este altceva. Daca primele 10.000 de unitati Mirai si-au gasit clienti in decursul a sase ani, urmatoarele 10.000 au reusit performanta in doar trei ani, in special dupa lansarea celei de-a doua generatii. De fapt, primul an complet de comercializare a noului Mirai a depasit oricare dintre vanzarile anuale de dinainte, confirmand astfel valoarea schimbarilor substantiale adoptate de acest model.
Blazonul Mirai s-a imbogatit intre timp cu o performanta remarcabila: la mijlocul anului 2021, a devenit modelul cu pile de combustie cu hidrogen care a parcurs cea mai lunga distanta fara realimentare: 1360,378 km, titlu certificat de Guiness World Records.
Atuurile noului Mirai in directia eficientei, confortului si usurintei in utilizare justifica expansiunea sa in flotele din tari precum Suedia si Danemarca. Dupa ce Kinto, marca globala Toyota pentru servicii evoluate de mobilitate a inclus Mirai in flota de automobile disponibile in regim car-sharing in Suedia, serviciul de taximetrie DRIVR din Copenhaga a adoptat o flota de 100 exemplare Mirai, sprijinind astfel obiectivul capitalei daneze de a avea toate taxiurile din oras cu emisii zero până în 2030.
O evolutie importanta se deruleaza in prezent in Franta, unde Toyota a pus bazele societatii mixte HysetCo, in asociere cu companiile Air Liquide, Idex si STEP. Acest parteneriat opereaza pe doua planuri: extinderea retelei de distributie a hidrogenului si sustinerea mobilitatii pe baza de hidrogen prin oferirea unor servicii de taximetrie bazate exclusiv pe aceasta tehnologie. Astfel, obiectivul societatii mixte este de a avea pana anul viitor o flota de 700 de taxiuri alimentate cu hidrogen, cea mai mare flota de acest tip din lume, dintre care 600 de exemplare Toyota Mirai de a doua generatie (Toyota a furnizat in 2018 partenerului STEP o flota de 25 de unitati Mirai pentru serviciul de taximetrie Hype).
Acest impuls vine in avanpremiera pregatirilor pentru Olimpiada de la Paris din 2024. Toyota, in calitate de partener olimpic global inca din 2015, va contribui la asigurarea solutiilor sustenabile de mobilitate pe parcursul jocurilor olimpice din capitala Frantei, la fel cum a facut-o cu ocazia Olimpiadei de la Tokyo. Evenimentul olimpic de la Paris va deveni astfel catalizatorul pentru extinderea parteneriatului HysetCo si in alte tari europene, cu potentialul de a ajunge pana in 2025 la o flota impresionanta de 40.000 de masini.
Intr-o perspectiva mai ampla care raspunde viziunii Toyota pe termen lung, Mirai este un actor important in initiativele europene de explorare si dezvoltare a mobilitatii pe baza de hidrogen. Proiectele derulate la nivelul Uniunii Europene, cum sunt Hydrogen Mobility Europe sau Zero Emission Fleet vehicles for European Rollout, dar si cele promovate la nivel national (precum consortiul britanic UK H2Mobility) beneficiaza de sustinerea Toyota si incurajeaza adoptarea acestei solutii de mobilitate concomitent cu dezvoltarea unei retele adecvate de alimentare cu hidrogen. De altfel, harta dinamica a statiilor de alimentare din Europa reflecta fidel evolutia unui segment auto in care Mirai este fara indoiala modelul de referinta.
Societate bazata pe hidrogen
Ce inseamna societatea bazata pe hidrogen? Toyota are cateva raspunsuri.
Afla mai multe