Η Toyota εγκαταλείπει το υδρογόνο για ένα μέλλον με μπαταρία

By | November 30, 2023

Η Toyota παρουσίασε το πολυτελές EV Lexus LF-ZC concept στην Ιαπωνία Mobility Show, παρουσιάζοντας τις προτεινόμενες νέες κυψέλες μπαταριών της – SOPA Images

Οι λαμπρές ιδέες στα περίπτερα της Toyota και της Lexus στη φετινή Έκθεση Κινητικότητας της Ιαπωνίας κυμαίνονταν από τεράστια πολυτελή μονόχωρα έως SUV crossover και κομψά μοντέλα κουπέ, αλλά όλα είχαν ένα κοινό χαρακτηριστικό: ήταν όλα με μπαταρία.

Αυτό δεν θα ήταν έκπληξη από τη θέση οποιουδήποτε άλλου κατασκευαστή, αλλά η Toyota, για δεκαετίες, χτυπά το τύμπανο της ενέργειας του υδρογόνου, επενδύοντας χρήματα και πόρους για να τροφοδοτήσει τα αυτοκίνητα κυψελών καυσίμου. Οι διαδοχές των πρωτοτύπων Krüger FCEV γέννησαν το Mirai, το οποίο, μετά τη Honda Clarity (μια άλλη εταιρεία που απέφυγε το υδρογόνο για την ισχύ της μπαταρίας), ήταν το πιο επιτυχημένο σεντάν υδρογόνου στον κόσμο. Ωστόσο, σε επίπεδο ταμπλό της Toyota, το Mirai θεωρείται πλέον αποτυχημένο.

Το Mirai των 63.500 λιρών έχει πουληθεί αποσπασματικά σε όλο τον κόσμο, και παρόλο που θα υπάρχουν 500 στους δρόμους του Παρισιού κατά τη διάρκεια των Ολυμπιακών Αγώνων του επόμενου έτους, αυτό το πρωτοποριακό αυτοκίνητο έχει αποδειχθεί ότι είναι μια οικονομική καταστροφή, που μόλις και μετά βίας αναπλήρωσε το κόστος του πόσο μάλλον το υψηλό κόστος της ανάπτυξης 700 κατά παραγγελία. δεξαμενές υδρογόνου, κυψέλες καυσίμου και συστήματα ελέγχου.

Καμία επιτυχία υδρογόνου

Μιλώντας στην έκθεση, ο Hiroki Nakajima, εκτελεστικός αντιπρόεδρος και τεχνικός διευθυντής της Toyota, είπε ότι το Mirai δεν είχε επιτυχία. «Δοκιμάσαμε ήδη με το Mirai», αναφέρει, «αλλά δυστυχώς δεν πέτυχε γιατί από πλευράς σταθμών ανεφοδιασμού υδρογόνου είναι λίγοι… Γι’ αυτό αλλάξαμε τη στρατηγική μας από επιβατικά αυτοκίνητα σε εμπορικά».

Η βιομηχανία υδρογόνου αρχικά περιέγραψε την εισαγωγή αυτοκινήτων και φορτηγών υδρογόνου ως «κατάσταση κότας και αυγών». Το κοτόπουλο (υποδομή ανεφοδιασμού) ήταν τόσο απαραίτητο όσο και τα αυγά (οχήματα κυψελών καυσίμου) και θα έπρεπε να αναπτυχθούν και τα δύο ταυτόχρονα. Δεν ήταν. Τώρα το κοτόπουλο έχει προκαλέσει την εξαφάνιση του αυγού.

Η ανάπτυξη κυψελών καυσίμου θα συνεχιστεί, αλλά η Toyota βλέπει πλέον τις εφαρμογές βαρέων μεταφορών, θαλάσσιων μεταφορών, λεωφορείων και τρένων ως φυσική εφαρμογή της τεχνολογίας, αν και διατηρεί τη δέσμευσή της για τα φορτηγά και τη σύνδεση υδρογόνου με την BMW.

Η Nakajima λέει ότι οι συσκευασίες κυψελών καυσίμου θα εξακολουθούν να έχουν σχήμα και μέγεθος, ώστε να μπορούν να εγκατασταθούν σε επιβατικό αυτοκίνητο εάν είναι απαραίτητο, και μας έδειξε μια σειρά από χυτευμένες δεξαμενές πίεσης 10.000 psi στις οποίες εργάζεται η Toyota. Είναι επίπεδα, που μπορούν να εγκατασταθούν στη θέση μιας μπαταρίας σε ηλεκτρικό όχημα, και αντικείμενα σε σχήμα σέλας, τα οποία βρίσκονται εκατέρωθεν του άξονα της προπέλας σε ένα αυτοκίνητο με κίνηση στους πίσω τροχούς ή ένα φορτηγό. Οι μηχανικοί λένε ότι στοχεύουν να έχουν διάρκεια ζωής όσο τα τρέχοντα στρογγυλά αντικείμενα, η οποία στην Ιαπωνία είναι 15 χρόνια από το νόμο (αν και η Toyota πιέζει τις αρχές να επιτρέψουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής).

Η Toyota θα συνεχίσει να αναπτύσσει τα πακέτα κυψελών καυσίμου υδρογόνου για ορισμένα μοντέλα, συμπεριλαμβανομένου αυτού του πρωτοτύπου ενός ηλεκτρικού φορτηγού Toyota HiluxΗ Toyota θα συνεχίσει να αναπτύσσει τα πακέτα κυψελών καυσίμου υδρογόνου για ορισμένα μοντέλα, συμπεριλαμβανομένου αυτού του πρωτοτύπου ενός ηλεκτρικού φορτηγού Toyota Hilux

Η Toyota θα συνεχίσει να αναπτύσσει τα πακέτα κυψελών καυσίμου υδρογόνου για ορισμένα μοντέλα, συμπεριλαμβανομένου αυτού του πρωτοτύπου ενός ηλεκτρικού φορτηγού Toyota Hilux – Rod Kirkpatrick

Είδαμε επίσης πρωτότυπα της πιο πρόσφατης κυψέλης καυσίμου τρίτης γενιάς, η οποία έχει πλέον το μισό μέγεθος της προηγούμενης μονάδας, η οποία είχε το μέγεθος μιας χειραποσκευής αεροπορικής εταιρείας. Διαθέτει επίσης διαχωριστές από ανοξείδωτο χάλυβα αντί για τιτανίου των παλιών κυψελών, επομένως κοστίζει πολύ λιγότερο η κατασκευή του. Συνολικά, το κόστος των κυψελών καυσίμου λέγεται ότι έχει μειωθεί στο μισό, με 20% μεγαλύτερη εμβέλεια πλεύσης (που σημαίνει ότι είναι πιο αποδοτικά) και 2,5 φορές μειωμένη ανάγκη συντήρησης.

Νέα στρατηγική μπαταρίας

Αλλά στη φετινή έκθεση, ήταν η στρατηγική της μπαταρίας που προωθούσε η Toyota. Υπάρχει πολύς δρόμος μπροστά μας, καθώς η Toyota έχει μείνει πίσω στην τεχνολογία μπαταριών για χρόνια, επιφυλακτική για τη χημεία ιόντων λιθίου και περιμένοντας τον κόσμο να υιοθετήσει την υβριδική τεχνολογία βενζίνης-ηλεκτρικής της ως φιλικό προς το περιβάλλον πρότυπο. Κάποιοι θα μπορούσαν να πουν ότι η Toyota εισέρχεται στην αγορά σε μια στιγμή που οι ανταγωνιστές της αρχίζουν να αμφισβητούν την απροσδόκητη πτήση της στη διαδρομή με ηλεκτρική μπαταρία.

Ωστόσο, η Toyota ισχυρίζεται ότι οι νέες της μπαταρίες Gen-3 θα αρχίσουν να παρουσιάζονται από το 2026/2027 και θα θέτουν νέα πρότυπα, παρέχοντας μεγαλύτερη αυτονομία, ταχύτερη φόρτιση και χαμηλότερο κόστος.

Η Lexus, το τμήμα πολυτελείας της εταιρείας, θα γίνει μάρκα αποκλειστικά EV έως το 2030, ενώ η μάρκα Toyota θα συνεχίσει να προσφέρει μια σειρά εναλλακτικών τεχνολογιών μετάδοσης κίνησης, συμπεριλαμβανομένων υβριδικών και plug-in υβριδικών, αλλά θα πουλά μεταξύ 30 και 40 τοις εκατό των EV έως το 2030. Η Gazoo Racing θα επιμείνει με κινητήρες εσωτερικής καύσης, αλλά χρησιμοποιώντας υγρά καύσιμα χωρίς CO2, όπως το υδρογόνο και τα ηλεκτρονικά καύσιμα.

Η Toyota αποκάλυψε επίσης ένα φορτηγό με μπαταρίες που ονομάζεται EPU στο Σαλόνι Αυτοκινήτου του ΤόκιοΗ Toyota αποκάλυψε επίσης ένα φορτηγό με μπαταρίες που ονομάζεται EPU στο Σαλόνι Αυτοκινήτου του Τόκιο

Η Toyota αποκάλυψε επίσης ένα φορτηγό με μπαταρίες που ονομάζεται EPU στο Σαλόνι Αυτοκινήτου του Τόκιο

Αυτή η στρατηγική θα μεταφέρει τα ηλεκτρικά οχήματα της Toyota στην επόμενη δεκαετία με τρεις διαφορετικές τεχνολογίες μπαταριών, συμπεριλαμβανομένης μιας ισχυρής ανακάλυψης στην τεχνολογία μπαταριών στερεάς κατάστασης. Ωστόσο, αυτό το καλοκαίρι, ο Koji Sato, διευθύνων σύμβουλος της Toyota, παραδέχτηκε ότι η έρευνα σε στερεά κατάσταση δεν πήγαινε καλά και ότι θα μπορούσε να διαρκέσει περισσότερο από το προγραμματισμένο, επομένως το νέο χρονοδιάγραμμα για εισαγωγές στο μακρινό μέλλον θα μπορούσε να είναι τόσο ακριβές όσο η πρόγνωση του καιρού του επόμενου έτους .

Ωστόσο, στο παρόν και σήμερα, η μείωση του ύψους της μπαταρίας με κυψέλες ύψους μόλις 100 mm και πλευρική απογείωση αντί στην κορυφή είναι ένα βασικό μέρος της νέας αρχιτεκτονικής, καθώς επιτρέπει στη νέα γενιά EV να είναι πιο χαμηλά με περισσότερα σχήματα που ξεγελούν τον άνεμο. Η Toyota συνεργάζεται με την Panasonic για το σχεδιασμό των κυψελών της, αλλά είναι, μαζί με την BYD, μία από τις λίγες αυτοκινητοβιομηχανίες που κατασκευάζουν τις δικές της κυψέλες μπαταρίας. Αυτές οι προτεινόμενες νέες κυψέλες, οι οποίες θα εγκατασταθούν σε μοντέλα Toyota και Lexus concept στην Έκθεση Κινητικότητας της Ιαπωνίας, θα τεθούν σε παραγωγή σε νέο εργοστάσιο το 2026.

Οι κυψέλες θα εγκατασταθούν σε 1,7 εκατομμύρια από τα 3,5 εκατομμύρια ετήσια ηλεκτρικά οχήματα με μπαταρία (BEV) που η Toyota αναμένει να πουλήσει παγκοσμίως έως το 2030. Εκτός από τη βελτίωση της στιβαρότητας και της ευκολίας συντήρησης των κυψελών – τα EV συχνά καταργούνται μετά από μικρές ανωμαλίες φόβος. εσωτερικών βραχυκυκλωμάτων, που αυξάνει το κόστος της ασφάλισης – υπάρχουν επίσης εξοικονομήσεις στην κατασκευή κυψελών, η παραγωγή των οποίων μπορεί να είναι δαπανηρή και χρονοβόρα.

Εξέλιξη, όχι επανάσταση

Ακριβώς όπως η Rolls-Royce, η Toyota τείνει να βελτιώνει αυτό που ήδη υπάρχει και αυτό αποδεικνύεται με τις μπαταρίες. Η πρώτη μπαταρία «Performance» που αναμένεται το 2026/7 θα χρησιμοποιεί συντονισμένη χημεία ιόντων λιθίου με περισσότερο νικέλιο στο υλικό καθόδου νικελίου μαγγανίου κοβαλτίου (NMC) και συντονισμένο ηλεκτρολύτη για αύξηση της εμβέλειας σε περίπου 497 μίλια. Θα επιτρέψει επίσης μια δυνατότητα γρήγορης φόρτισης 20 λεπτών από 10 έως 80 τοις εκατό και 20 τοις εκατό μείωση του κόστους σε σύγκριση με το τρέχον μοντέλο μπαταρίας της Toyota, το bZ4x.

Η μπαταρία «δημοφιλίας» θα είναι η χημεία λιθίου-σιδήρου-φωσφορικού (LFP) της Toyota. Το LFP είναι μια φθηνότερη και πιο στιβαρή τεχνολογία που προτιμούν οι Κινέζοι κατασκευαστές αυτοκινήτων και μπαταριών όπως η BYD και η Catl, αλλά έχει το μειονέκτημα ότι δεν είναι τόσο ενεργειακά πυκνό όσο το ιόν λιθίου, γι’ αυτό στο παρελθόν ήταν η επιλογή των εφαρμογών λεωφορείων όπου υπήρχαν είναι περισσότερος χώρος για να τα τοποθετήσετε. Ωστόσο, οι πιο πρόσφατες εξελίξεις τους επέτρεψαν να χρησιμοποιηθούν με επιτυχία σε επιβατικά αυτοκίνητα με μπαταρία. Η έκδοση της Toyota θα κοστίζει 40% λιγότερο από τις κυψέλες bZ4x και θα έχει γρήγορο χρόνο φόρτισης 30 λεπτών για φόρτιση 10 έως 80%.

Η μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LFP) της Toyota χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία στο μοντέλο bZ4xΗ μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LFP) της Toyota χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία στο μοντέλο bZ4x

Η μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LFP) της Toyota χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία στο μοντέλο bZ4x

Υπάρχει επίσης μια μπαταρία ‘High Performance’, βασισμένη στη χημεία ιόντων λιθίου NMC, αλλά με ακόμη υψηλότερη περιεκτικότητα σε νικέλιο στις καθόδους και τη διπολική κατασκευή. Η προβολή αυτονομίας για αυτή τη νέα μπαταρία είναι 621 μίλια, με 10% μείωση στο κόστος σε σύγκριση με την μπαταρία Performance και 20 λεπτά γρήγορης φόρτισης από 10 έως 80%. Αναμένεται να κυκλοφορήσουν στην αγορά το 2027 και το 2028, αν και το κόστος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις αγορές πτητικών πρώτων υλών, και οι εμπλουτισμένες με νικέλιο κάθοδοι μπορεί να είναι μια επικίνδυνη επιχείρηση, καθώς το μέταλλο είναι λιγότερο θερμικά σταθερό από το κοβάλτιο. Το οποίο αντικαθίσταται και καίγεται σε πολύ υψηλό ποσοστό θερμοκρασίας.

Ερωτηθείς σχετικά, ο Nakajima είπε ότι οι μπαταρίες της Toyota έχουν διαφορετικές και εγγενώς πιο ασφαλείς “εσωτερικές ρυθμίσεις” σε σύγκριση με άλλες κυψέλες και ότι θα αντισταθμίσει μέρος της εξοικονόμησης κόστους με επιπλέον ασφάλεια μπαταρίας. «Το πιο σημαντικό είναι πώς θα το διατηρήσουμε [the new battery chemistry] ασφαλής. Η ασφάλεια είναι το πιο σημαντικό ζήτημα και εάν διαπιστώσουμε ότι δεν μπορούμε να εγγυηθούμε την ασφάλεια», είπε, «δεν θα το κάνουμε».

Η τέταρτη χημεία είναι η στερεά κατάσταση. ένα Ιερό Δισκοπότηρο της αυτοκινητοβιομηχανίας, όπου τα ιόντα σε κάθε κύτταρο κινούνται μέσω ενός στερεού μέσου, αντί του λιγότερο σταθερού υγρού ηλεκτρολύτη των σημερινών τεχνολογιών μπαταριών οχημάτων. Τα πλεονεκτήματα εδώ είναι η σταθερότητα και η ταχύτερη φόρτιση, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν προβλήματα με την ασφάλεια και τη μακροζωία των μπαταριών στερεάς κατάστασης. Το πρώτο πρόβλημα είναι με τους δενδρίτες, οι οποίοι αναπτύσσονται έξω από την κάθοδο σαν σταλαγμίτες ασβεστίου και απειλούν να τρυπήσουν τους διαχωριστές και να προκαλέσουν βραχυκυκλώματα και πυρκαγιές. Οι μηχανικοί της Toyota λένε ότι αυτό το πρόβλημα επηρεάζει όλες τις μπαταρίες και το έχουν επιλύσει. Το ζήτημα της μικρής διάρκειας ζωής, ωστόσο, είναι ακόμα ένα έργο σε εξέλιξη και η Toyota ισχυρίζεται ότι έχει μια εργαστηριακή λύση, αλλά εργάζεται για να την κλιμακώσει για μαζική παραγωγή.

Οι ισχυρισμοί είναι ότι η τεχνολογία μπαταριών στερεάς κατάστασης θα είναι έτοιμη το 2028, με αυτονομία 621 μιλίων και γρήγορη φόρτιση σε 10 λεπτά για φόρτιση 10 έως 80%, αλλά δεν υπάρχει πρόβλεψη κόστους.

Τότε είναι αυτό…

Τα αυτοκίνητα κυψελών καυσίμου ήταν κάποτε μέρος ενός ευρύτερου, ουτοπικού μέλλοντος υδρογόνου. Φαινόταν σαν μια πολύ κομψή λύση, με όμορφα απλή μηχανική (νερό με νερό, και το ίδιο μηχάνημα που χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε αντίστροφα για τη δημιουργία υδρογόνου). Σίγουρα, δεν ήταν τόσο αποδοτική όσο η ηλεκτρική μπαταρία, αλλά δεν καταλάβαινε ότι αν παράγεις ηλεκτρισμό χρησιμοποιώντας τον ήλιο ή τον άνεμο, μπορεί να υπάρξουν στιγμές που δεν θα μπορούσες να χρησιμοποιήσεις την ηλεκτρική ενέργεια που δημιουργήθηκε και το υδρογόνο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως ένα buffer.ενέργεια. . Αυτό το πρόβλημα εξακολουθεί να υφίσταται, όπως και η εξοικονόμηση διοξειδίου του άνθρακα για τον μετριασμό της κλιματικής αλλαγής και της αύξησης της παγκόσμιας θερμοκρασίας.

Ωστόσο, όλα πήγαν καλά όσο διήρκεσε, αν και δεν μπορώ παρά να παραθέσω την Beth Dawson της Fuel Cell Systems σχετικά με την εξοικονόμηση πόρων στον ανεφοδιασμό με υδρογόνο για ορισμένους τύπους χρηστών: «Μόλις έχουμε το υδρογόνο εκεί, μπορούμε να κάνουμε έξυπνα πράγματα με αυτό .

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *