První vodíkové Toyoty Hilux se už testují na silnicích
12-06-2024
Britské zastoupení automobilky Toyota ve svém závodu v anglickém hrabství Derbyshire už vyrobilo celkem 10 prototypů modelu Hilux poháněných palivovými články. Pět vozidel v současnosti absolvuje přísné provozní zkoušky na bezpečnost, jízdní schopnosti, funkčnost a odolnost včetně shromažďování údajů z testovacích jízd za reálných provozních podmínek.
Pět dalších vozidel bylo nasazeno do poloprovozu se zapojením zákazníků a zástupců médií včetně uplatnění během nadcházejících olympijských a paralympijských her v Paříži 2024.
Palivové články nové generace po 30 letech výzkumu a vývoje nabídnou delší životní cyklus, delší reálný dojezd vozidel a výrazně nižší náklady.
Průkopnický projekt slavného pick-upu Hilux tak postoupil do poslední a konečné fáze, představující další milník Toyoty na její cestě do budoucnosti bez uhlíkových emisí.
Po uvedení prvního prototypu vozidla v září 2023 Toyota ve spolupráci s dalšími členy konsorcia za finanční podpory britské vlády dospěla do fáze intenzivního vyhodnocování a poloprovozního nasazení prototypů.
Evropa má být jedním z největších trhů s vodíkem
Toyota prosazuje široký multi-technologický přístup k uhlíkové neutralitě s využitím různorodých řešení pohonu – hybridního elektrického, plug-in hybridního, bateriového elektrického, palivových článků a e-paliv.
Podle předpokladů Toyoty bude Evropa do roku 2030 jedním z největších trhů s vodíkovými palivovými články včetně stabilního rozvoje různých aplikací v oblasti mobility a výroby elektrické energie.
V prosinci 2023 Toyota Motor Europe (TME) oznámila zahájení činnosti podniku Hydrogen Factory Europe, představujícího koordinované obchodní využívání vodíkové technologie a systémů se zahrnutím všech aktivit od vývoje a výroby přes prodej až po poprodejní činnosti.
Projekt zahrnující prototypy modelu Hilux na palivové články je důležitým odrazovým můstkem k dalšímu rozvoji vodíkové technologie a podpoře rozběhu vodíkových ekosystémů a infrastruktury po celé Evropě.
Profil vozidla
Prototyp Toyoty Hilux na vodíkové palivové články, vycházející z legendární Toyoty Hilux s neotřesitelnou pověstí kvality, odolnosti a spolehlivosti i za nejnáročnějších podmínek na této planetě, má ambice představit možnosti začlenění technologie palivových článků do vozů kategorie pick-up.
Hilux již od své premiéry v roce 1968 mnohokrát prokázal svoji neporazitelnost, ať již při úspěšném dobývání severního pólu, zdolávání sopek Islandu, překonávání Antarktidy či třech vítězných taženích na Rallye Dakar. Hilux poháněný palivovými články si zachoval svoji nekompromisní genetickou výbavu a zároveň nahlíží do budoucnosti bez uhlíkových emisí.
Z vnějšího pohledu má Hilux na palivové články tytéž rozměry a robustní vzhled jako nejnovější model Toyoty Hilux. V karosářském provedení Extra Cab je 5325 mm dlouhý, 1855 mm široký a 1810 mm vysoký, ale pod povrchem se ukrývá průkopnická technologie palivových článků od Toyoty.
Výkon zajišťují hlavní komponenty technologie pohonu Toyoty Mirai – vozu, jenž za bezmála dekádu komerční výroby jednoznačně prokázal své kvality (celosvětově první sériově vyráběný sedan na vodíkové palivové články uvedla Toyota v roce 2015).
Hilux na palivové články by měl mít dojezd až 600 km – tedy více, než by bylo možné dosáhnout s bateriovým systémem pohonu. Další výhodou je, že díky nízké hmotnosti vodíku má vůz vyšší užitečnou hmotnost a vyšší tažnou kapacitu než jiné bezemisní alternativy.
Vodík je uložen ve třech vysokotlakých zásobnících s kapacitou po 2,6 kg; celková kapacita tak činí 7,8 kg. Zásobníky jsou zabudovány do žebřinového rámu vozidla.
Sada palivových článků na bázi polymerního elektrolytu obsahuje 330 článků a je upevněna nad přední nápravou. Hilux s palivovými články má pohon zadních kol prostřednictvím elektromotoru na zadní nápravě; ústrojí disponuje maximálním výkonem 134 kW (182 k) a nejvyšším točivým momentem 300 Nm. Vůz poháněný palivovými články za jízdy neprodukuje žádné výfukové emise, pouze čistou vodu.
Lithium-iontová hybridní baterie, do níž se ukládá elektřina vyráběná pomocí palivových článků, je zabudována pod ložnou plochu pick-upu nad vodíkovými zásobníky. Nezabírá tak žádné místo v kabině.
Projekt běží už dva roky
Projekt prototypu modelu Hilux na vodíkové palivové články byl zahájen na začátku roku 2022 zpracováním studie proveditelnosti. Podílely se na ní společnosti TMUK a TME a podařilo se podařilo získat finanční dotaci britské vlády prostřednictvím Centra pro pokročilé pohony (APC), neziskové organizace podporující vývoj čistších technologií a nových koncepcí v oblasti mobility.
Od července 2022 od ledna 2023 pak probíhal intenzivní program konstrukce a vývoje s dalšími partnery konsorcia – společnostmi Ricardo, ETL, D2H Advanced Technologies, Thatcham Research – a za dodatečné podpory ze strany Toyota Motor Corporation.
Od února do května 2023 probíhala výroba dílů včetně svařování podvozkového rámu a následně byl vyroben prototyp v souladu se zásadami systému výroby TPS (Toyota Production System) ve vyhrazených prostorách závodu TMUK. Firma Ricardo zajistila přípravu výroby prototypu v podobě konstrukčních a vývojových úloh, resp. ověření kompletního výrobního postupu společně s týmy TMUK.
Od června do července 2023 probíhala výroba prototypu a již za tři týdny bylo dokončeno první vozidlo. Od července do prosince 2023 vzniklo devět dalších prototypů a následovala důkladná fáze vyhodnocování včetně zkušební stolice a testování na testovací trati.
Uvedená desítka prototypů nyní absolvuje provozní zkoušky se spoluúčastí zákazníků; testováním Hiluxu s palivovými články bude poslední fáze výzkumného a poloprovozního projektu uzavřena.
Toyota začala vývoj vodíkových palivových článků v roce 1992
Toyota již od zahájení vývoje vodíkových palivových článků v roce 1992 rozšiřuje know-how související s touto technologií a podporuje její nasazení napříč různými oblastmi mobility, kam spadá i více než 20 aktuálně probíhajících projektů spolupráce na poli vodíku s dalšími partnery.
Jedná se například o pětiletý zkušební projekt vodíkových nákladních vozidel VDL s cílem dekarbonizovat logistické operace Toyoty a podpořit další rozvoj udržitelné vodíkové infrastruktury napříč Evropou.
Od července 2021 pak Toyota pod společnou značkou s partnerskou firmou CaetanoBus vyrábí autobusy poháněné palivovými články; francouzský specialista na čistou mobilitu GCK s využitím modulů palivových článků od Toyoty konvertuje deset naftových dálkových autobusů na autobusy s nulovými výfukovými emisemi, aby zajistil dopravu pro více než 5000 návštěvníků během olympijských a paralympijských her Paříž 2024.
Výsledkem partnerské spolupráce s norskou společností Corvus je jeden z nejbezpečnějších a nejpokročilejších systémů palivových článků v odvětví námořní dopravy. Toyota dále ve spolupráci se společností Energy Observer vytvořila první vodíkem poháněné bezemisní plavidlo nezávislé na vnějším zdroji energie.
Palivové články Toyota se používají i mimo oblast mobility; jedná se například o modulární palivové články, na nichž jsou postaveny generátory GEH2 partnerského výrobce EODev. V květnu 2021 byly tyto generátory použity k osvětlení Eiffelovy věže v Paříži zeleným udržitelným světlem.
Vývoj vodíkových palivových článků od Toyoty šel až k Mirai
Toyota na základě svých bohatých zkušeností vyvíjí vodíkové palivové články příští generace, které by díky delšímu životnímu cyklu a nižším nákladům měly dosahovat nejlepších parametrů v oboru.
Tuto technologii Toyota průběžně zdokonaluje již od roku 1992, v roce 2015 se model Mirai stal celosvětově prvním sériově vyráběným sedanem na vodíkové palivové články (články Toyota první generace). V novém modelu Mirai, uvedeném o pět let později, se představila druhá generace palivových článků, která přispěla k prodloužení dojezdu o 30 procent, tedy přibližně na 650 km.
Toyota dále přestavěla palivové články do podoby kompaktních modulů s cílem rozšířit potenciál vodíku i mimo svět automobilů. Hlavní komponenty – sada palivových článků a prvky zajišťující přívod vzduchu, přívod vodíku, chlazení a regulaci výkonu – jsou součástí jediného kompaktního formátu, který lze snadno přizpůsobit požadavkům různých produktů a aplikací. Moduly v podobě kvádru nebo plochého obdélníkového tělesa se dokáží flexibilně a snáze přizpůsobit v závislosti na konkrétním způsobu použití.
Uvedené moduly palivových článků se montují přímo v Evropě v prostorách belgického výzkumného a vývojového centra TME, kde se nachází montážní linka disponující moderními technologiemi k zajištění vysoké kvality montáže. V podniku Hydrogen Factory Europe se postupně budou vyrábět další systémy palivových článků. Provoz uvedeného podniku je úzce provázán s dalšími aktivitami Toyoty na poli vodíkových technologií s cílem zajistit celosvětové pokrytí a obslužnost.
Klíčovou součástí plánů Toyoty v souvislosti se širším uplatňováním vodíku je nová technologie palivových článků třetí generace, která je nyní ve fázi vývoje s plánovaným zahájením prodeje v letech 2026–27. Nové moduly s vyšší energetickou hustotou by měly prodloužit dojezd o 20 %. Vylepšené technologie a vyšší objemy výroby mají napomoci ke snížení nákladů o více než třetinu.
Další výzkum se dále zaměří na potenciál přizpůsobitelných sad palivových článků o různých výkonech, resp. návrh vodíkových zásobníků složitějších tvarů, kompatibilních s vozidly různé velikosti.
Informace o členech konsorcia:
Toyota Motor Manufacturing UK (TMUK) ve svém závodu v Burnastonu v hrabství Derbyshire vyrábí modely Corolla Hatchback, Corolla Touring Sports a užitková vozidla; v závodu Deeside v severním Walesu dále vyrábí hybridní motory. Společnost TMUK zahájila výrobu v roce 1992 jako první evropský výrobní podnik ve stoprocentním vlastnictví Toyoty, který se následně stal prvním místem výroby hybridních elektromobilů mimo území Japonska. Toyota do výrobních provozů ve Velké Británii doposud investovala přes 2,75 mld. liber; TMUK dnes zaměstnává přes 3000 lidí a nepřímo podporuje řadu dalších pracovních míst v rámci široké sítě britských dodavatelů.
Ricardo je globální společnost poskytující strategické poradenství v technických oborech a oblasti životního prostředí se specializací na dopravu, energetiku a vzácné zdroje. Společnost zajišťovala technické začlenění komponent palivových článků do podvozku Toyoty Hilux.
ETL (European Thermodynamics) se zasazuje poskytovat vysoce integrovaná termální řešení založená na špičkových konstrukcích a inovacích. ETL zjišťovala možnosti uspořádání s vratnými ventilátory a použitím více ventilátorů.
D2H Advanced Technologies poskytuje špičkové inženýrské služby v oblasti simulace, modelování, aerodynamiky, termodynamiky a konstrukce v oblasti motoristického sportu a dalších vysoce náročných odvětvích. D2H provedla analýzu výpočetní dynamiky kapalin (CFD) s cílem odhalit možnosti dalšího zlepšování.
Thatcham Research je specialistou na odhalování rizik v automobilovém odvětví, zaměřujícím se na hledání příležitostí a rizik nových technologií vozidel. Společnost v rámci tohoto projektu poskytuje poradenství v otázkách udržitelných oprav a zajišťuje přípravy školení na téma vodíkového pohonu pro opravárenské společnosti.
Fotografie
