Taka jest nowa Toyota Mirai - oczyszcza powietrze podczas jazdy, wreszcie nieźle wygląda i ma duży zasięg

Wodór ma potencjał, by przyspieszyć dekarbonizację transportu, nie tylko drogowego, lecz także kolejowego, morskiego i lotniczego. Może stanowić także atrakcyjne źródło energii dla przemysłu, biznesu i prywatnych domów, które można transportować i dostarczać tam, gdzie jest potrzebny. Kiedy pierwsza Toyota Mirai oficjalnie pojawiła się w 2014 roku, świadomość świata na temat wodorowych technologii, nowych możliwości i zrównoważonego transportu drastycznie wzrosła. Choć wyróżnikiem tego modelu była nowatorska technologia napędu, japońscy inżynierowie poświęcili wiele uwagi praktyczności codziennego użytkowania. Tym sposobem Mirai pierwszej generacji miał zasięg ok. 500 kilometrów, a tankowanie zajmowało zaledwie kilka minut. 

Sprawdź: Pierwsze auto na wodór jest w Polsce, ale tankować trzeba w Niemczech. Walka o rejestrację Mirai trwała 8 miesięcy

Toyota Mirai nowej generacji wynosi na wyższy poziom technologię elektrycznego napędu zasilanego ogniwami paliwowymi. Pojazd zdecydowanie bardziej atrakcyjny stylistycznie, ma dynamiczny i w pełni bezemisyjny napęd. Całkowicie przebudowany zestaw ogniw paliwowych, inteligentne rozłożenie elementów na platformie oraz opływowe nadwozie o niskim współczynniku oporu powietrza składają się na to, że nowy Mirai zużywa o 10% mniej wodoru od poprzednika, a jego zasięg wzrósł do około 650 km. Samochód nie emituje przy tym żadnych spalin, a jedynie czystą parę wodną.

Toyota Mirai teraz 5-osobowa

Architektura TNGA umożliwiła znacznie lepsze rozłożenie komponentów napędu nowego Mirai w taki sposób, aby wygospodarować więcej miejsca we wnętrzu oraz optymalnie rozłożyć masę auta między przodem a tyłem. Zestaw ogniw paliwowych został przesunięty do przodu spod kabiny do przedniej części auta, co zwiększyło ilość miejsca dla pasażerów oraz pozwoliło zamontować z tyłu trzyosobową kanapę zamiast dotychczasowych dwóch miejsc siedzących i podłokietnika. 

Zobacz: Ma 306 koni mechanicznych! Toyota RAV4 Plug-in Hybrid dla Europy

Mirai oparta o platformę GA-L ma teraz zdecydowanie bardziej atrakcyjne proporcje. Jego wysokość została obniżona o 65 mm do 1470 mm, a rozstaw osi zwiększył się o 140 mm do 2920 mm. Tylny zwis został wydłużony o 85 mm, a długość auta wzrosła do 4975 mm. Niżej położony środek ciężkości, rozstaw kół większy o 75 mm oraz większe, 19- lub 20-calowe koła sprawiają, że samochód wygląda bardziej dynamicznie i sportowo.

Masa rozłożona w proporcji 50:50

Dzięki platformie GA-L inżynierom udało się wygospodarować miejsce na trzeci zbiornik wodoru, co przyczyniło się do zwiększenia zasięgu auta. Zbiorniki są ułożone w literę T. Najdłuższy jest zamocowany pod podłogą, po środku platformy, na osi pojazdu, zaś dwa mniejsze zostały umieszczone poprzecznie pod tylnymi siedzeniami i bagażnikiem. Łącznie mieści się w nich 5,6 kg wodoru, czyli o 1 kg więcej niż w pierwszym modelu. Miejsce ich zamocowania przyczynia się do obniżenia środka ciężkości samochodu.

Architektura TNGA umożliwiła przesunięcie zestawu ogniw paliwowych z dotychczasowego miejsca pod podłogą kabiny do przedniej części samochodu pod maską. Bardziej kompaktowa bateria trakcyjna oraz silnik elektryczny umieszczono nad tylną osią. Rozmieszczenie tych elementów zoptymalizowano w taki sposób, by uzyskać rozłożenie masy między przodem i tyłem w proporcji 50:50. Zbiorniki wodoru mają mocniejszą, wielowarstwową konstrukcję i są bardzo lekkie. Wodór stanowi 6% łącznej masy paliwa i zbiorników.

Nowy zestaw ogniw paliwowych

Zestaw ogniw paliwowych Toyoty do nowego Mirai oraz konwerter FCPC (fuel cell power converter) zostały opracowane specjalnie z myślą o montażu na platformie GA-L. Inżynierowie umieścili w jednej zwartej obudowie wszystkie elementy zestawu ogniw paliwowych – pompy wody, intercooler, klimatyzator, kompresory powietrza i pompę recyrkulacji wodoru. Każda z tych części jest mniejsza i lżejsza, a jednocześnie bardziej wydajna niż w poprzedniej generacji Mirai. Obudowa ogniw paliwowych także jest mniejsza dzięki technice zgrzewania tarciowego z przemieszaniem, która umożliwiła zmniejszenie odstępu między ogniwami a obudową.

W ogniwach paliwowych użyto polimeru w stanie stałym, tak jak w poprzednim modelu. Zestaw jest mniejszy i użyto w nim mniej ogniw (330 zamiast 370). Mimo to jego maksymalna moc wzrosła ze 114 kW do 128 kW. Było to możliwe dzięki większej gęstości mocy, która wzrosła z 3,1 kW/l do 5,4 kW/l (z wyjątkiem krańcowych ogniw). Toyota poprawiła także odporność napędu na niskie temperatury powietrza. Teraz samochód szybciej uzyskuje pełną moc nawet przy temperaturze -30 stopni Celsjusza. Dzięki umieszczeniu wewnątrz obudowy zestawu większej liczby urządzeń wspomagających pracę ogniw, układ napędowy Mirai ma mniej osobnych elementów, co oszczędza miejsce i obniża masę.

Innowacje i udoskonalenia każdego komponentu układu napędowego zaowocowały redukcją jego masy o 50% przy zwiększeniu mocy o 12%. Przeniesiono kolektor, zmniejszono rozmiar i wagę ogniw, zoptymalizowano kształt separatora kanału gazowego i zastosowano innowacyjne materiały w elektrodach. W urządzeniu dodano także konwerter DC-DC ogniw paliwowych (FDC) oraz inne modułowe wysokonapięciowe części, a jednocześnie zmniejszono wielkość zestawu o 21% w porównaniu z aktualnym. Masa modułu ogniw paliwowych została zmniejszona o 2,9 kg do 25,5 kg. Inżynierowie Toyoty oszczędzili sporo miejsca przez zastosowanie nowej generacji półprzewodnika z węglika krzemu w tranzystorach IPM (intelligent power model). To pozwoliło zwiększyć moc i obniżyć zużycie energii przy użyciu mniejszej liczby tranzystorów, dzięki czemu zmniejszyły się wymiary konwertera FCPC.

Dążenie do ograniczenia masy i wymiarów wpłynęło także na konstrukcję innych elementów zestawu ogniw paliwowych. Wlot powietrza został zaprojektowany z myślą o niskich stratach ciśnienia i zawiera materiał dźwiękochłonny, dzięki czemu hałas wlotów powietrza nie dociera do kabiny. W układzie wydechowym zastosowano rurę z żywicy i zaprojektowano go tak, aby umożliwić odprowadzanie dużej ilości powietrza i wedy. Tłumik o większej pojemności przyczynia się do wyciszenia kabiny. System poboru powietrza jest o prawie 30% mniejszy niż w obecnym Mirai i waży o ponad jedną trzecią (34,4%) mniej.

Bateria litowo-jonowa

Nowy Mirai jest wyposażony w wysokonapięciowy akumulator litowo-jonowy, który zastąpił baterię niklowo-wodorkową. Nowa bateria jest mniejsza, bardziej energooszczędna i wydajna oraz bardziej ekologiczna. Zawiera 84 ogniwa, a jej napięcie znamionowe wzrosło do 310,8 V z 244,8 V, zaś pojemność wynosi 4.0 Ah (pojemność baterii w Mirai pierwszej generacji to 6,5 Ah). Całkowita masa akumulatora została zmniejszona z 46,9 do 44,6 kg. Moc wzrosła z 25,5 kW x 10 sekund do 31,5ekW x 10 sekund. Mniejsze wymiary baterii eozwoliły przenieść ją za oparcie tylnej kanapy, gdzie nie ogranicza miejsca w kabinie ani w bagażniku. System jej chłodzenia został zoptymalizowany, a jego dyskretne wloty zostały ukryte po bokach tylnej kanapy.

Nowa platforma otrzymała także zawieszenie wielowahaczowe z przodu i z tyłu, zamiast kolumn MacPhersona z przodu i belki skrętnej z tyłu, zastosowanych w poprzednim modelu. Taka konfiguracja zapewnia wysoką stabilność i komfort jazdy oraz precyzję prowadzenia. W zawieszeniu nowego Mirai zastosowano grubsze stabilizatory, zoptymalizowano położenie górnego i dolnego łożyska kulkowego oraz zwiększono sztywność zawieszenia, co przełożyło się na szybsze reakcje na ruchy kierownicy oraz przyczyniło się do większej stabilności. Koła do wyboru będą 19- i 20-calowe, wyposażone odpowiednio w opony 235/55 R19 i 245/45 R20 o niskim oporze toczenia i cichej pracy.

Oczyszczanie powietrza podczas jazdy

Mirai nie tylko nie emituje żadnych spalin, ale oczyszcza powietrze podczas jazdy, zgodnie ze dewizą Toyoty „beyond zero emissions”. To pierwszy taki elektryczny samochód. Nowy model został wyposażony w innowacyjny katalityczny filtr wbudowany we wloty powietrza, które jest doprowadzane do ogniw paliwowych. Filtr z włókniny wychwytuje mikroskopijne cząsteczki zanieczyszczeń, w tym dwutlenek siarki (SO2), tlenki azotu (NOx) i cząstki stałe PM 2.5. Rozwiązanie to usuwa od 90 do 100% zanieczyszczeń o średnicy od 0 do 2,5 mikonu z powietrza przelatującego przez system ogniw paliwowych.

Pisaliśmy: Toyota Motor Poland i PGNiG podpisały umowę. W Polsce powstanie pierwsza stacja tankowania wodorem

Wraz z wprowadzeniem na rynek nowego modelu Toyota planuje dziesięciokrotnie zwiększyć sprzedaż Mirai. Marka przewiduje, że wzrost jego popularności będzie wynikiem większych możliwości produkcyjnych, a także atrakcyjności samochodu dla klientów, opierającej się na wysublimowanej stylistyce, bardzo dobrych osiągach, większej przyjemności z jazdy i obniżonej o około 20% cenie. Na razie Toyota nie podzieliła się jeszcze oficjalnymi cenami tego samochodu.

Posiadanie wodorowego samochodu będzie coraz bardziej praktyczne w miarę rozwoju potrzebnej infrastruktury i rosnącej liczby stacji tankowania wodoru. Wzrostowi sprzedaży sprzyjają także zachęty i ulgi wprowadzane przez kolejne władze publiczne, służące wspieraniu bezemisyjnego transportu.