Κινητήρας υδρογόνου, Toyota. Toyota Mirai με κινητήρα υδρογόνου

Σήμερα, σχεδόν σε όλο τον κόσμοΟι κατασκευαστές αυτοκινήτων αναπτύσσουν ενεργά αυτοκίνητα που λειτουργούν με φιλικά προς το περιβάλλον καύσιμα. Οι ειδικοί λένε ότι σε 15-20 χρόνια ο κόσμος θα στραφεί εντελώς σε αυτόν τον τύπο μεταφοράς. Προς το παρόν, η Toyota παραμένει ο ηγέτης σε αυτό το θέμα. Μετά την κυκλοφορία του διάσημου "Primus", οι Ιάπωνες αποφάσισαν να προχωρήσουν περαιτέρω και να αναπτύξουν ένα άλλο φιλικό προς το περιβάλλον αυτοκίνητο - το Toyota Mirai με κινητήρα υδρογόνου. Στο σημερινό άρθρο θα εξετάσουμε όλα τα χαρακτηριστικά αυτού του νέου προϊόντος, καθώς και όλα τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της χρήσης μηχανών υδρογόνου.

Χαρακτηριστικά

Το Toyota Mirai είναι ένα από τα πρώτα σεντάνΙαπωνική παραγωγή, την οποία η εταιρεία αποφάσισε να παράγει σε σειριακή κλίμακα. Παρεμπιπτόντως, η απόφαση να ονομάσουμε αυτό το μοντέλο Mirai ήταν αρκετά δικαιολογημένη, διότι στη μετάφραση από τα Ιαπωνικά αυτή η λέξη σημαίνει "Καθαρό μέλλον".

Ο κατασκευαστής ισχυρίζεται ότι η πρώτη σειράτο υδρογόνο Toyota θα διαφέρει από τα αντίστοιχα με ένα μεγάλο απόθεμα ισχύος, το οποίο θα είναι 480 χιλιόμετρα. Αυτό είναι αρκετό για καθημερινή χρήση στην πόλη και για οικογενειακά ταξίδια σε μεγάλες αποστάσεις. Όμως για τα ταξίδια μεγάλων αποστάσεων, ενώ δεν θα είναι δυνατόν να τα κάνετε σε ένα τέτοιο αυτοκίνητο. Και εδώ το ζήτημα δεν είναι η αξιοπιστία του σχεδιασμού (όπως πάντα, οι Ιάπωνες έφτιαξαν το αυτοκίνητο με υψηλή ποιότητα και «για αιώνες»), αλλά απουσία των απαραίτητων βενζινάδικων. Αλλά θα το συζητήσουμε λίγο αργότερα.

Ένα ενδιαφέρον γεγονός

Αξίζει να σημειωθεί ότι η Mirai δεν είναι η πρώτηπαγκόσμιο αυτοκίνητο με κινητήρα υδρογόνου. Η Toyota αναπτύσσει μοντέλα υβριδικών αυτοκινήτων από το 1997. Τότε ήταν που το παγκόσμιο κοινό είδε το πρώτο υδροκίνητο αυτοκίνητο με τη μορφή του FCHV concept SUV. Ωστόσο, οι Ιάπωνες δεν τολμούσαν να το ξεκινήσουν σε μεγάλη παραγωγή σειριακής παραγωγής. Τις περισσότερες φορές, αυτό το τζιπ μπορεί να βρεθεί σε κυβερνητικές υπηρεσίες και οργανισμούς που δοκιμάζουν αυτόν τον τύπο μεταφοράς. Παρεμπιπτόντως, ο κινητήρας υδρογόνου ενώνει τη BMW και την Toyota. Οι Γερμανοί έχουν υπογράψει σύμβαση με Ιάπωνες μηχανικούς και μέχρι το 2020 σκοπεύουν να δημιουργήσουν ένα νέο φιλικό προς το περιβάλλον sedan BMW Hydrogen 7 Series.

Πλεονεκτήματα ενός αυτοκινήτου υδρογόνου

Πρώτον, σχετικά με τα οφέλη.Κατ 'αρχάς, ένας κινητήρας με υδρογόνο δεν εκπέμπει ρύπους, σε αντίθεση με το ντίζελ και τη βενζίνη. Αξίζει να σημειωθεί το χαμηλό κόστος λειτουργίας αυτού του τύπου μεταφοράς. Το ίδιο το καύσιμο (υδρογόνο) μπορεί να παραχθεί σε μικρή ή μεγάλη κλίμακα. Αυτό θα σταθεροποιήσει σημαντικά την κατάσταση με τις συνεχώς μεταβαλλόμενες τιμές των καυσίμων και την αποτελεσματικότερη διανομή ενεργειακών πόρων στον κόσμο.

Ποια είναι τα μειονεκτήματα ενός κινητήρα καυσίμου υδρογόνου;

Τώρα ας μιλήσουμε για τα μειονεκτήματα.Το κύριο μειονέκτημα αυτού του τύπου μεταφοράς είναι ότι ένας κινητήρας υδρογόνου (συμπεριλαμβανομένης της Toyota FCV) είναι πιο εκρηκτικός από τους κλασικούς ομολόγους ντίζελ και βενζίνης. Αυτό οφείλεται στην ειδική χημική σύνθεση του υδρογόνου. Παρεμπιπτόντως, εκτός από την εκρηκτικότητά του, είναι εξαιρετικά ευμετάβλητο. Αυτό το χαρακτηριστικό περιπλέκει σημαντικά τη μεταφορά και τον ανεφοδιασμό των οχημάτων με υδρογόνο. Οι ειδικοί λένε επίσης ότι η συντήρηση μιας τέτοιας εγκατάστασης θα είναι πιο δαπανηρή από, για παράδειγμα, την επισκευή ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης ντίζελ (λόγω του μικρού αριθμού εργαζομένων που γνωρίζουν πολλά για αυτήν την περιοχή). Και, φυσικά, η έλλειψη σταθμών πλήρωσης υδρογόνου. Υπάρχουν μόνο μερικά από αυτά στον κόσμο, επομένως είναι πολύ δύσκολο να χρησιμοποιηθούν τέτοια αυτοκίνητα τώρα (ειδικά επειδή ένα τέτοιο αυτοκίνητο μπορεί να ανεφοδιαστεί μόνο με τη βοήθεια ειδικού εξοπλισμού).

Ζητήματα εφοδιασμού

Το κύριο πρόβλημα με τα αυτοκίνητα υδρογόνου είναι η έλλειψηΒενζινάδικα όπου θα μπορούσαν να ανεφοδιαστούν. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα σχετίζονται περισσότερο με τον κόσμο, καθώς φορτίζονται από μια συνηθισμένη πρίζα και ακόμη και εν κινήσει, εάν υπάρχει ηλιακή μπαταρία στην οροφή. Όμως η παραγωγή υδρογόνων αυξάνεται ήδη. Είναι ήδη γνωστό για τα σχέδια κατασκευής 20 τέτοιων βενζινάδικων στην Καλιφόρνια. Εάν οι πωλήσεις συνεχίσουν να αυξάνονται, ο αριθμός των βενζινάδικων θα διπλασιαστεί. Παρεμπιπτόντως, αυτή η πολιτεία επιλέχθηκε για έναν λόγο - στην Καλιφόρνια θα ξεκινήσουν οι πωλήσεις της υδρογονοκίνητης Toyota. Αλλά θα μιλήσουμε για τις πωλήσεις στο τέλος του άρθρου, αλλά προς το παρόν ας δούμε το εξωτερικό του νέου προϊόντος.

Σχεδιασμός

Η εμφάνιση του νέου Toyota Mirai είναι πολύΕΝΤΥΠΩΣΙΑΚΟ. Ένα τεράστιο επιθετικό "εμπρόσθιο άκρο" με έναν σοβαρό φαρδύ προφυλακτήρα και κεκλιμένους προβολείς τραβά αμέσως το μάτι. Η σχάρα καλοριφέρ είναι ίσως το μικρότερο και πιο ασήμαντο στοιχείο στο εξωτερικό.

Αλλά ακόμη και σε ένα τόσο μικρό κομμάτι πλαστικούΟι Ιάπωνες κατάφεραν να τοποθετήσουν το εταιρικό τους λογότυπο, φτιαγμένο σε στιλ χρώμιο. Το μηχάνημα έχει καλή περιοχή υαλοπινάκων. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για το παρμπρίζ. Ο οδηγός δεν θα αισθανθεί τα «τυφλά σημεία», καθώς όλα τα γεγονότα γύρω είναι τώρα ορατά με μια ματιά. Το σώμα έχει γωνιακά και λεία αεροδυναμικά χαρακτηριστικά. Όλα αυτά κάνουν την εμφάνιση του sedan πολύ φρέσκια, μοντέρνα και μοναδική.

Σχεδιασμός εσωτερικών χώρων

Το εσωτερικό του αυτοκινήτου είναι σαν τμήμαδιαστημόπλοιο - πολλά κουμπιά, οθόνες, αισθητήρες και κάθε είδους άλλα πράγματα. Είναι ενδιαφέρον ότι οι Ιάπωνες δεν τόλμησαν να ξοδέψουν χρήματα για την ανάπτυξη δύο επιλογών εσωτερικής διάταξης - για την ευρωπαϊκή και την εγχώρια αγορά. Έλυσαν το πρόβλημα με την αναδιάταξη του πηδαλίου πολύ απλά τοποθετώντας όλες τις σημαντικές συσκευές πληροφοριών στη μέση της τορπίλης.

Το ίδιο το πλαίσιο τοποθετείται κοντά στο παρμπρίζ καιτεντωμένο σε όλο το πλάτος του. Πιο μακριά είναι ένας τεράστιος ενσωματωμένος υπολογιστής, ο οποίος είναι εξοπλισμένος με ενσωματωμένη λειτουργία πλοήγησης. Υπάρχει μια άλλη οθόνη κάτω από αυτήν. Και χωρίζονται από δύο μεγάλους αγωγούς αέρα. Τα ίδια επαναλαμβάνονται στις πλευρές των καθρεπτών, μόνο με ένα χρώμιο στην άκρη. Το τιμόνι είναι επίσης εξοπλισμένο με κουμπιά τηλεχειριστηρίου. Δεν υπάρχει κουμπί αλλαγής ταχυτήτων στην καμπίνα - πιθανότατα χρησιμοποιείται μεταβλητής ή αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων. Τα ηχεία βρίσκονται στις πόρτες, όπως και τα κουμπιά ελέγχου του ηλεκτρικού παραθύρου. Το τιμόνι έχει άνετη λαβή. Συνολικά, η διάταξη είναι πολύ εργονομική. Ακόμα και παρά τη μάζα των κουμπιών (ειδικά επειδή τα μισά από αυτά είναι ευαίσθητα στην αφή), δεν είναι υπερφορτωμένο με περιττά στοιχεία και φαίνεται σε κάποιο βαθμό ασκητικό.

Τεχνικές προδιαγραφές

Η Toyota κυκλοφόρησε ένα αυτοκίνητο με υδρογόνοκινητήρα με μεγάλο απόθεμα ισχύος. Ο σταθμός παραγωγής ενέργειας, σύμφωνα με τους κατασκευαστές, θα έχει 153 ιπποδύναμη, η οποία είναι αρκετή για ένα αυτοκίνητο αυτής της κατηγορίας. Οι Ιάπωνες δεν μιλούν για άλλους κινητήρες και, πιθανότατα, μόνο μία τροποποίηση της καινοτομίας με μια φιλική προς το περιβάλλον μονάδα 153 ίππων θα εισέλθει στην αγορά. Ο κινητήρας υδρογόνου (Toyota Mirai 2015) λειτουργεί σε ειδικά στοιχεία καυσίμου. Μέσα στο τελευταίο, λαμβάνει χώρα αντίδραση στην οποία συμμετέχουν υδρογόνο και οξυγόνο. Ως αποτέλεσμα της χημικής αλληλεπίδρασης, παράγεται ισχυρή ενέργεια που τροφοδοτεί τον ηλεκτρικό κινητήρα.

Δυναμική και λειτουργικό κόστος

Ο κατασκευαστής το λέει αυτό για δυναμικήΤα χαρακτηριστικά απόδοσης του υδρογονοκίνητου Toyota δεν διαφέρουν από τα αντίστοιχα βενζίνης. Η επιτάχυνση από μηδέν σε "εκατοντάδες" υπολογίζεται σε 9 δευτερόλεπτα. Ταυτόχρονα, οι μηχανικοί σημειώνουν το χαμηλό κόστος ταξιδιού.

Η τιμή πλήρωσης μιας δεξαμενής για 1 χιλιόμετρο θα είναι μόνο 10 σεντ. Έτσι, για να οδηγήσετε ένα αυτοκίνητο εκατό χιλιόμετρα, πρέπει να ξοδέψετε μόνο 10 δολάρια. Και μπορείτε να ανεφοδιάσετε ένα αυτοκίνητο σε μόλις 5 λεπτά.

Πώς λειτουργεί ένας κινητήρας υδρογόνου;

Σίγουρα όλοι μας σκεφτήκαμε την αρχή λειτουργίας αυτής της μονάδας. Λοιπόν, ας ρίξουμε μια ματιά στο πώς λειτουργεί ένας κινητήρας υδρογόνου.

Η κύρια κινητήρια δύναμη πίσω από αυτά τα μηχανήματα είναιμια ηλεκτροχημική γεννήτρια (ένα είδος κυψέλης καυσίμου). Οι Ιάπωνες το αποκαλούν FC Stack. Μια αντίδραση λαμβάνει χώρα μέσα στην ηλεκτροχημική γεννήτρια, με αποτέλεσμα την οξείδωση του υδρογόνου. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου παράγεται η απαραίτητη ενέργεια, η οποία στη συνέχεια ανακατευθύνεται σε μια συμπαγή μπαταρία. Το τελευταίο χρησιμεύει ως τροφοδοτικό για τον ηλεκτρικό κινητήρα, ο οποίος οδηγεί τη μηχανή. Πώς παράγει απόβλητα ο κινητήρας υδρογόνου; Δεν είναι για τίποτα το Toyota Mirai που ονομάζεται φιλικό προς το περιβάλλον αυτοκίνητο, καθώς δεν είναι δηλητηριώδη αέρια που προέρχονται από τον σωλήνα εξάτμισης, αλλά συνηθισμένο νερό.

Όλα αυτά είναι πολύ καλά, αλλά υπάρχει δύναμηεμποδίζει την ανάπτυξη αυτού του τύπου μεταφορών. Το κύριο πρόβλημα είναι ότι οι διαδικασίες παραγωγής καυσίμων για αυτοκίνητα υδρογόνου είναι επί του παρόντος ανεπτυγμένες και απαιτούν πολλά χρήματα. Επιπλέον, κατά τη δημιουργία υδρογόνου, εμπλέκονται συστατικά όπως ο άνθρακας και το μεθάνιο. Μολύνουν πολύ την ατμόσφαιρα, και ως εκ τούτου δεν έχει νόημα η χρήση τέτοιων κινητήρων για χάρη της «προστασίας του περιβάλλοντος». Φυσικά, δεν υπάρχει απόβλητο από την καύση αυτού του καυσίμου (καθαρό νερό), αλλά για να το προετοιμάσετε, πρέπει να χαλάσετε σημαντικά την ατμόσφαιρα με βρώμικες εκπομπές. Επομένως, όλο και περισσότεροι ειδικοί αναζητούν αντικατάσταση του τρέχοντος ICE στα ηλιακά πάνελ.

Παρεμπιπτόντως, το υδρογόνο δεν ανήκει σε κανέναέναν μοναδικό τύπο καυσίμου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε έναν τύπο κινητήρα. Μελέτες έχουν δείξει ότι αυτό το προϊόν είναι αρκετά εφικτό για χρήση σε κλασικούς κινητήρες εσωτερικής καύσης. Ωστόσο, υπάρχουν συνέπειες μετά από μια τέτοια αντίδραση. Το γεγονός είναι ότι το υδρογόνο, όταν καίγεται σε έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης, απελευθερώνει μόνο το 1/3 της ενέργειας που θα παράγει σε μια εξειδικευμένη μονάδα. Είναι αλήθεια ότι οι μηχανικοί κατάφεραν να διορθώσουν αυτήν την ανεπάρκεια. Χάρη στο τροποποιημένο σύστημα ανάφλεξης, η απόδοση τέτοιων κινητήρων δεν μειώνεται, αλλά, αντίθετα, αυξάνεται σχεδόν 1,5 φορές από το συνηθισμένο, γεγονός που καθιστά τη λειτουργία αυτού του καυσίμου πιο ευνοϊκή και λογική από περιβαλλοντικό και οικονομικό σημείο θέα.

Ωστόσο, παρατηρήθηκαν προβλήματα όχι μόνο στοτομέα αποτελεσματικότητας. Και αν οι μηχανικοί κατάφεραν να αυξήσουν την απόδοση βελτιώνοντας το σύστημα ανάφλεξης, τότε δεν είναι σε θέση να αντιμετωπίσουν προβλήματα όπως η υψηλή θερμοκρασία καύσης στο θάλαμο, η εξάντληση των εμβόλων και των βαλβίδων. Παρεμπιπτόντως, κατά τη διάρκεια παρατεταμένης λειτουργίας, το υδρογόνο μπορεί να αντιδράσει με άλλα εξαρτήματα του κινητήρα, συμπεριλαμβανομένης της λίπανσης. Και χωρίς αυτό, ο κινητήρας φθείρεται πολύ γρήγορα. Επιπλέον, το υδρογόνο, λόγω της πτητικότητάς του, μπορεί να διεισδύσει στην πολλαπλή εξαγωγής και να αναφλεγεί εκεί. Όσο για τους περιστροφικούς κινητήρες εσωτερικής καύσης, λόγω του απλού σχεδιασμού τους και της μεγάλης απόστασης μεταξύ των πολλαπλών, είναι πιο ευνοϊκοί για τη χρήση ενός τέτοιου καυσίμου ως το κύριο. Σε αυτό το ερώτημα, πώς λειτουργεί ένας κινητήρας υδρογόνου, μπορεί να θεωρηθεί κλειστός.

Σχετικά με το κόστος

Σύμφωνα με τον κατασκευαστή, η έναρξη των πωλήσεων αυτοκινήτωνΤο Toyota Mirai θα πραγματοποιηθεί την άνοιξη του 2015. Αρχικά, η καινοτομία θα είναι διαθέσιμη μόνο στην εγχώρια αγορά και το καλοκαίρι θα εμφανίζεται στην ευρωπαϊκή και αμερικανική αγορά. Η τιμή εκκίνησης ενός υδρογόνου Toyota είναι 57,5 ​​χιλιάδες δολάρια. Επιπλέον, η εταιρεία προσφέρει να αγοράσει αυτό το αυτοκίνητο με πίστωση με μηνιαία πληρωμή 500 $. Το μπόνους θα είναι η ευκαιρία ανεφοδιασμού του αυτοκινήτου δωρεάν κατά τη διάρκεια του έτους σε ένα βενζινάδικο στην Καλιφόρνια.

Μέχρι στιγμής, η Ιαπωνική Toyota δεν έχει ανταγωνιστέςαυτοκίνητα υδρογόνου. Τουλάχιστον αυτό θα ισχύει μέχρι το 2016. Το γεγονός είναι ότι τον Μάρτιο του 2016, το νέο αυτοκίνητο υδρογόνου Honda FCV εισέρχεται στην αγορά. Αλλά δεν θα προβλέψουμε πόσο δημοφιλές θα είναι, αλλά προς το παρόν θα περιμένουμε την έναρξη των πωλήσεων του νέου Toyota Mirai.

Συμπέρασμα

Έτσι καταλάβαμε γιατί είναι τόσο ξεχωριστός καιπώς λειτουργεί ένας κινητήρας υδρογόνου. Η Toyota είναι ένας από τους πρώτους κατασκευαστές αυτοκινήτων που σκέφτεται σοβαρά να κυκλοφορήσει το "φιλικό προς το περιβάλλον προϊόν" της στη μαζική παραγωγή. Είναι αλήθεια, έως ότου επιλυθεί το πρόβλημα με τα πρατήρια καυσίμων και έναν φθηνότερο τρόπο παραγωγής υδρογόνου, η εταιρεία είναι απίθανο να αναμένει μεγάλη επιτυχία στην πώληση τέτοιων μηχανημάτων.