วันนี้เกือบทั้งโลกผู้ผลิตรถยนต์กำลังพัฒนายานยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าในอีก 15-20 ปีข้างหน้า โลกจะเปลี่ยนไปใช้ระบบขนส่งประเภทนี้โดยสิ้นเชิง ในขณะที่ความเป็นผู้นำในธุรกิจนี้ยังคงรักษาไว้โดยโตโยต้า หลังจากการเปิดตัว Primus อันโด่งดัง ชาวญี่ปุ่นตัดสินใจพัฒนารถยนต์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอีกรุ่นหนึ่ง นั่นคือ Toyota Mirai ที่มีเครื่องยนต์ไฮโดรเจน ในบทความของวันนี้ เราจะพิจารณาคุณสมบัติทั้งหมดของผลิตภัณฑ์ใหม่นี้ รวมถึงรายการข้อดีและข้อเสียทั้งหมดของการใช้เครื่องทำไฮโดรเจน
ลักษณะ
Toyota Mirai คือหนึ่งในซีดานรุ่นแรกๆผลิตในญี่ปุ่น ซึ่งบริษัทตัดสินใจผลิตเป็นจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม การตัดสินใจที่จะเรียกโมเดลนี้ว่า Mirai นั้นค่อนข้างสมเหตุสมผล เพราะในภาษาญี่ปุ่นคำนี้หมายถึง "อนาคตที่สะอาด"
ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ
ควรสังเกตว่ามิไรไม่ใช่คนแรกรถระดับโลกด้วยเครื่องยนต์ไฮโดรเจน Toyota ได้พัฒนารถยนต์ไฮบริดมาตั้งแต่ปี 1997 ตอนนั้นเองที่สาธารณชนทั่วโลกได้เห็นรถยนต์คันแรกที่ใช้เครื่องยนต์ไฮโดรเจนในรูปแบบของรถ SUV ต้นแบบรุ่น FCHV อย่างไรก็ตาม ญี่ปุ่นไม่กล้าเปิดตัวสู่การผลิตจำนวนมาก โดยมากแล้ว รถจี๊ปคันนี้สามารถพบได้ในหน่วยงานราชการและองค์กรที่ทำการทดสอบการขนส่งประเภทนี้ อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์ไฮโดรเจนรวม BMW และ Toyota ชาวเยอรมันได้ลงนามในสัญญากับวิศวกรชาวญี่ปุ่น และภายในปี 2020 พวกเขาวางแผนที่จะสร้างซีดาน BMW Hydrogen 7 Series ใหม่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
ข้อดีของรถยนต์ไฮโดรเจน
เริ่มจากประโยชน์กันก่อนในการเริ่มต้น เครื่องยนต์ไฮโดรเจนไม่ปล่อยมลพิษใดๆ ออกมา ต่างจากดีเซลและเบนซิน เป็นที่น่าสังเกตว่าต้นทุนต่ำในการดำเนินการขนส่งประเภทนี้ เชื้อเพลิง (ไฮโดรเจน) สามารถผลิตได้ทั้งในเครื่องชั่งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ สิ่งนี้จะทำให้สถานการณ์มีเสถียรภาพอย่างมีนัยสำคัญด้วยราคาเชื้อเพลิงที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาและกระจายทรัพยากรพลังงานในโลกอย่างมีเหตุผลมากขึ้น
อะไรคือข้อเสียของเครื่องยนต์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน?
ทีนี้มาพูดถึงข้อเสียกันข้อเสียเปรียบหลักของการขนส่งประเภทนี้คือเครื่องยนต์ไฮโดรเจน (รวมถึง Toyota FCV) มีการระเบิดมากกว่าดีเซลและเบนซินแบบคลาสสิก เนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีพิเศษของไฮโดรเจน นอกจากนั้น นอกจากการระเบิดแล้วยังมีความผันผวนสูงอีกด้วย ลักษณะนี้ทำให้การขนส่งและการเติมเชื้อเพลิงรถยนต์ด้วยไฮโดรเจนซับซ้อนมาก ผู้เชี่ยวชาญยังกล่าวด้วยว่าการบำรุงรักษาการติดตั้งดังกล่าวจะมีราคาแพงกว่าเช่นการซ่อมแซมเครื่องยนต์ดีเซล (เนื่องจากมีพนักงานจำนวนน้อยที่รู้เรื่องพื้นที่นี้มาก) และแน่นอนว่าขาดสถานีเติมไฮโดรเจน มีเพียงไม่กี่แห่งในโลกดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากที่จะใช้รถยนต์ดังกล่าวในขณะนี้ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากรถคันดังกล่าวสามารถเติมเชื้อเพลิงได้ด้วยอุปกรณ์พิเศษเท่านั้น)
ปัญหาอุปทาน
ปัญหาหลักของรถยนต์ไฮโดรเจนคือการขาดแคลนปั๊มน้ำมันที่สามารถเติมได้ นั่นคือเหตุผลที่รถยนต์ไฟฟ้ามีความเกี่ยวข้องกับโลกมากขึ้น เนื่องจากจะถูกชาร์จจากเต้ารับทั่วไปและแม้ในขณะเดินทาง หากมีแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคา แต่การผลิตสถานีไฮโดรเจนกำลังได้รับแรงผลักดันอยู่แล้ว เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วเกี่ยวกับแผนการสร้างสถานีบริการน้ำมัน 20 แห่งในแคลิฟอร์เนีย หากยอดขายยังคงเติบโต จำนวนสถานีบริการน้ำมันจะเพิ่มเป็นสองเท่า อย่างไรก็ตาม รัฐนี้ได้รับเลือกด้วยเหตุผล - ในแคลิฟอร์เนียที่การขายรถยนต์โตโยต้าที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนจะเริ่มขึ้น แต่เราจะพูดถึงการขายในตอนท้ายของบทความ แต่สำหรับตอนนี้ มาดูภายนอกของความแปลกใหม่กันดีกว่า
ออกแบบ
รูปลักษณ์ของ Toyota Mirai ใหม่นั้นยอดเยี่ยมมากประทับใจ. “ส่วนหน้า” อันดุดันขนาดใหญ่พร้อมกันชนกว้างอันดุดันและไฟหน้าที่ลาดเอียงดึงดูดสายตาคุณในทันที กระจังหน้าอาจเป็นองค์ประกอบที่เล็กที่สุดและไม่สำคัญที่สุดในภายนอก
ออกแบบตกแต่งภายใน
ภายในรถก็เหมือนอะไหล่ยานอวกาศ - ปุ่ม หน้าจอ เซนเซอร์ และสิ่งอื่น ๆ มากมาย ที่น่าสนใจคือ ชาวญี่ปุ่นไม่กล้าใช้เงินในการพัฒนาตัวเลือกการออกแบบภายในสองแบบ - สำหรับยุโรปและสำหรับตลาดในประเทศ พวกเขาแก้ไขปัญหาด้วยการจัดเรียงพวงมาลัยใหม่โดยการวางอุปกรณ์ข้อมูลสำคัญทั้งหมดไว้ตรงกลางตอร์ปิโด
ข้อกำหนดทางเทคนิค
โตโยต้าออกรถไฮโดรเจนเครื่องยนต์ที่มีกำลังสำรองขนาดใหญ่ โรงไฟฟ้าตามผู้ผลิตจะมีกำลัง 153 แรงม้าซึ่งเพียงพอสำหรับรถยนต์ระดับนี้ ชาวญี่ปุ่นไม่ได้พูดถึงเครื่องยนต์อื่น ๆ และเป็นไปได้มากว่าจะมีการดัดแปลงสิ่งแปลกใหม่ด้วยหน่วยที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม 153 แรงม้าเพียงหนึ่งครั้งเท่านั้นที่จะเข้าสู่ตลาด เครื่องยนต์ไฮโดรเจน (2015 Toyota Mirai) ทำงานบนเซลล์เชื้อเพลิงพิเศษ ภายในหลังเกิดปฏิกิริยาซึ่งไฮโดรเจนและออกซิเจนมีส่วนร่วม อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางเคมี พลังงานอันทรงพลังถูกสร้างขึ้นที่ป้อนมอเตอร์ไฟฟ้า
พลวัตและต้นทุนการดำเนินงาน
ผู้ผลิตกล่าวว่าตามไดนามิกลักษณะของโตโยต้าที่มีเครื่องยนต์ไฮโดรเจนนั้นไม่ต่างจากเครื่องยนต์เบนซิน การเร่งความเร็วจากศูนย์ถึง "หลายร้อย" อยู่ที่ประมาณ 9 วินาที ในเวลาเดียวกัน วิศวกรทราบถึงต้นทุนการเดินทางที่ต่ำ
เครื่องยนต์ไฮโดรเจนทำงานอย่างไร?
แน่นอนว่าเราแต่ละคนต่างก็นึกถึงหลักการทำงานของหน่วยนี้ มาดูกันว่าเครื่องยนต์ไฮโดรเจนทำงานอย่างไร
แรงผลักดันหลักเบื้องหลังเครื่องจักรเหล่านี้คือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเคมี (เซลล์เชื้อเพลิงบางชนิด) ชาวญี่ปุ่นเรียกว่า FC Stack ภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเคมีจะเกิดปฏิกิริยาขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากการออกซิไดซ์ของไฮโดรเจน ในช่วงเวลานี้จะมีการสร้างพลังงานที่จำเป็น ซึ่งจะเปลี่ยนเส้นทางไปยังแบตเตอรี่ขนาดกะทัดรัด หลังทำหน้าที่ในการจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งขับเคลื่อนเครื่อง เครื่องยนต์ไฮโดรเจนผลิตของเสียในรูปแบบใด? "โตโยต้ามิไร" ไม่ได้เรียกว่ารถที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอย่างไร้ประโยชน์เพราะไม่ใช่ก๊าซพิษที่ออกมาจากท่อไอเสีย แต่เป็นน้ำธรรมดา
ทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่ดีมาก แต่มีพลังขัดขวางการพัฒนาการขนส่งประเภทนี้ ปัญหาหลักคือกระบวนการผลิตเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ไฮโดรเจนในปัจจุบันยังด้อยพัฒนาและมีค่าใช้จ่ายสูง ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อสร้างไฮโดรเจน ส่วนประกอบเช่นถ่านหินและมีเทนก็มีส่วนเกี่ยวข้องด้วย พวกมันสร้างมลพิษในบรรยากาศอย่างมาก ดังนั้นจึงไม่มีประโยชน์ที่จะใช้เครื่องยนต์ดังกล่าวเพื่อ "รักษาสิ่งแวดล้อม" แน่นอนว่าไม่มีของเสียจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงนี้ (น้ำสะอาด) แต่เพื่อเตรียมความพร้อม คุณต้องทำให้บรรยากาศเสียด้วยการปล่อยมลพิษที่สกปรก ดังนั้น ผู้เชี่ยวชาญจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ จึงมองหาการเปลี่ยนเครื่องยนต์สันดาปภายในในปัจจุบันในแผงโซลาร์เซลล์
ยังไงก็ตาม ไฮโดรเจนไม่ได้เป็นของใครเชื้อเพลิงชนิดพิเศษที่สามารถใช้ได้กับเครื่องยนต์ประเภทเดียวเท่านั้น จากการศึกษาพบว่าผลิตภัณฑ์นี้สามารถใช้กับเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบคลาสสิกได้เช่นกัน อย่างไรก็ตามหลังจากเกิดปฏิกิริยาดังกล่าวก็มีผลตามมา ความจริงก็คือว่า เมื่อเผาไหม้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน จะปล่อยพลังงานเพียง 1/3 ของพลังงานที่จะผลิตในหน่วยเฉพาะ จริงอยู่วิศวกรสามารถแก้ไขข้อบกพร่องนี้ได้ ต้องขอบคุณระบบจุดระเบิดที่ดัดแปลงทำให้ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดังกล่าวไม่ลดลง แต่ในทางกลับกัน เพิ่มขึ้นเกือบ 1.5 เท่าจากเครื่องยนต์ปกติ ซึ่งทำให้การทำงานของเชื้อเพลิงนี้ดีขึ้นและสมเหตุสมผลมากขึ้นจากประเด็นด้านสิ่งแวดล้อมและการเงินของ ดู.
แต่ถึงกระนั้นก็สังเกตเห็นปัญหาไม่เฉพาะในพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพ และหากวิศวกรสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ด้วยการปรับปรุงระบบจุดระเบิด พวกเขาก็จะไม่สามารถรับมือกับปัญหาต่างๆ เช่น อุณหภูมิการเผาไหม้ในห้องเผาไหม้สูง ความเหนื่อยหน่ายของลูกสูบและวาล์ว อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการใช้งานเป็นเวลานาน ไฮโดรเจนสามารถทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบอื่นๆ ของมอเตอร์ได้ รวมถึงสารหล่อลื่น และถ้าไม่มีมัน เครื่องยนต์จะเสื่อมสภาพเร็วมาก นอกจากนี้ ไฮโดรเจนเนื่องจากความผันผวนสามารถเจาะท่อร่วมไอเสียและจุดไฟที่นั่นได้ สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบโรตารี่ เนื่องจากการออกแบบที่เรียบง่ายและระยะห่างระหว่างตัวสะสมที่มาก จึงนิยมใช้เชื้อเพลิงเป็นหลักมากกว่า สำหรับคำถามนี้ วิธีการทำงานของเครื่องยนต์ไฮโดรเจนนั้นถือว่าปิดได้
เกี่ยวกับต้นทุน
ผู้ผลิตระบุว่ายอดขายรถยนต์เริ่มต้นขึ้นToyota Mirai จะจัดขึ้นในฤดูใบไม้ผลิปี 2015 ในตอนแรก ความแปลกใหม่จะมีเฉพาะในตลาดภายในประเทศ และในฤดูร้อนจะปรากฏในตลาดยุโรปและอเมริกา ราคาเริ่มต้นของโตโยต้าที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนคือ 57,500 ดอลลาร์ นอกจากนี้ บริษัทเสนอให้ซื้อรถยนต์คันนี้ด้วยเงินเชื่อโดยชำระเป็นรายเดือน 500 ดอลลาร์สหรัฐ โบนัสนี้เป็นไปได้ในการเติมน้ำมันรถฟรีระหว่างปีที่ปั๊มน้ำมันในแคลิฟอร์เนีย
ในขณะที่โตโยต้าญี่ปุ่นไม่มีคู่แข่งในหมู่รถยนต์ไฮโดรเจน อย่างน้อยก็จะเป็นเช่นนั้นจนถึงปี 2559 ความจริงก็คือในเดือนมีนาคม 2559 รถยนต์ไฮโดรเจนใหม่ Honda FCV เข้าสู่ตลาด แต่เราจะไม่คาดเดาว่ารถรุ่นนี้จะได้รับความนิยมขนาดไหน แต่สำหรับตอนนี้ เราจะรอการเริ่มขาย Toyota Mirai ใหม่ก่อน
ข้อสรุป
เราก็เลยรู้ว่าทำไมเขาถึงพิเศษและเครื่องยนต์ไฮโดรเจนทำงานอย่างไร โตโยต้าเป็นหนึ่งในผู้ผลิตรถยนต์รายแรกๆ ที่พิจารณาการผลิตเป็นจำนวนมาก "ผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม" อย่างจริงจัง จริงอยู่ จนกว่าปัญหาปั๊มน้ำมันและวิธีการผลิตไฮโดรเจนที่ถูกกว่าจะคลี่คลาย บริษัทไม่น่าจะประสบความสำเร็จในการขายรถยนต์ประเภทนี้มากนัก
