Zalety elektrycznych napędów wodorowych i hybrydowych

Hybrydy to najpopularniejszy rodzaj zelektryfikowanych samochodów w Polsce. Ich sprzedaż sięga kilkudziesięciu tysięcy egzemplarzy rocznie, a wybór modeli z roku na rok jest coraz bardziej zróżnicowany. Najczęściej Polacy wybierają hybrydy Toyoty, która jako pierwsza wprowadziła na nasz rynek samochód hybrydowy, a teraz oferuje ich pełną gamę – od segmentu B po dużego, 7-osobowego SUV-a. Hybrydy stanowią wygodne wprowadzenie do świata zelektryfikowanych pojazdów. W przyszłości otworzą drogę dla całkowicie bezemisyjnych aut elektrycznych – zarówno tych na baterie, jak i na wodór, takich jak Toyota Mirai.

Napęd hybrydowy w samochodzie

Samochody hybrydowe to prosty sposób na oszczędność i ekologię. Napęd hybrydowy zużywa mniej paliwa dzięki temu, że wykorzystuje energię, która w zwykłych samochodach spalinowych jest marnowana. Po pierwsze, odzyskują energię z hamowania. Po drugie, utrzymują silnik benzynowy w optymalnym zakresie obrotów, kiedy jest najbardziej wydajny i najmniej pali. A jeśli tak pracujący silnik generuje więcej mocy niż samochód potrzebuje do jazdy, to nadwyżka również jest odzyskiwana. Trzeci sposób zapobiegania niepotrzebnym stratom kryje się w samym silniku benzynowym. W hybrydach Toyoty ma on wyjątkowo wysoką sprawność – czyli więcej energii z paliwa przekazuje na koła, a mniej marnuje w postaci ciepła. 

Teraz powstaje pytanie, co hybryda robi z tą całą odzyskiwaną energią. Otóż jest ona magazynowana w baterii trakcyjnej, a następnie służy do zasilania silnika elektrycznego. System ten jest na tyle wydajny, że hybrydy Toyoty potrafią poruszać się w bezemisyjnym trybie elektrycznym, czyli przy wyłączonym silniku spalinowym, średnio przez połowę czasu jazdy. W mieście czas jazdy na samym silniku elektrycznym sięga nawet 70-80 procent. I to bez ładowania baterii z zewnętrznej sieci. A niższe spalanie przekłada się na mniejszą emisję CO2 oraz szkodliwych substancji. Wybierając hybrydy, wybieramy ekologię – nie tylko oszczędzamy na paliwie, ale także przyczyniamy się do ograniczenia smogu i wpływu motoryzacji na klimat. 

Auta hybrydowe są dostępne na rynku od 1997 roku, a zatem od 24 lat. W Polsce technologia ta zadebiutowała 17 lat temu wraz z premierą Priusa drugiej generacji. Początki były skromne – w pierwszym roku polscy kierowcy kupili tylko 48 egzemplarzy Priusa, jednak wraz z rozbudową gamy modelowej hybryd Toyota weszła z tą technologią na masowy rynek. Obecnie już ponad połowa sprzedaży tej marki w Polsce to samochody hybrydowe, a ich gama obejmuje wszystkie najważniejsze segmenty. Otwiera ją tegoroczny Samochód Roku, czyli Yaris Hybrid czwartej generacji, do którego po wakacjach dołączy SUV Yaris Cross. W klasie kompaktowych hybryd mamy Corollę z nadwoziem Hatchback, Sedan i TS Kombi oraz crossovera Toyota C-HR. Średniej wielkości auta to sedan Camry, liftback Prius i SUV RAV4 – dwa ostatnie oferowane zarówno jako pełna hybryda nieładowana z gniazdka, jak i hybryda plug-in. Największym modelem w gamie hybryd Toyoty jest duży SUV Highlander z 7-miejscowym nadwoziem i hybrydowym napędem na cztery koła w standardzie. 

Silnik wodorowy czy napęd wodorowy – jak działają elektryczne samochody na wodór?

Samochody hybrydowe są oszczędne i niskoemisyjne, a jednocześnie oswajają kierowców z elektryfikacją. Jednak ostatecznym celem w perspektywie następnych 30 lat jest osiągnięcie całkowitej bezemisyjności. Obecnie rozwijane są dwie uzupełniające się technologie bezemisyjnego napędu – auta elektryczne na baterie oraz na wodór. Różnica między nimi sprowadza się do tego, skąd silnik elektryczny czerpie energię podczas jazdy. W przypadku samochodów bateryjnych (BEV), zasilany jest dużą baterią, którą trzeba regularnie ładować, co trwa zwykle kilka godzin – w zależności od pojemności baterii i mocy ładowarki. Samochód na wodór ma własną elektrownię – ogniwa paliwowe, w których prąd jest generowany w reakcji wodoru i tlenu. Jedno tankowanie zbiorników wodoru trwa kilka minut i wystarcza na kilkaset kilometrów – Toyota Mirai ma średni zasięg 650 km (wg WLTP), a niedawno pobiła rekord 1003 km przejechanych na jednym tankowaniu.

Choć technika zna takie rozwiązanie jak silnik wodorowy, czyli jednostka spalinowa, w której zamiast benzyny czy oleju napędowego spalany jest wodór, w praktyce nie jest ono stosowane na rynku. Zamiast tego producenci samochodów postawili na dużo bardziej wydajną technologię, czyli elektryczny napęd na wodorowe ogniwa paliwowe.

Motoryzacja oparta na wodorze w ostatnich latach nabiera rozpędu. Na przełomie 2020 i 2021 roku na rynku zadebiutował najnowszy elektryczny samochód wodorowy – Toyota Mirai drugiej generacji, który zastąpił model z 2014 roku. Samochód ten jest nie tylko całkowicie bezemisyjny, ale podczas jazdy oczyszcza powietrze. Wynika to z samej istoty działania elektrycznego napędu wodorowego. Ogniwa paliwowe potrzebują tlenu, który łączy się w nich z wodorem, uwalniając elektrony i tworząc cząsteczki wody. Czerpią go z powietrza, które przed dostaniem się do ogniw musi zostać dokładnie oczyszczone. Służą do tego filtry katalityczne, które usuwają od 90 do 100% zanieczyszczeń o średnicy do 2,5 mikronu z powietrza przelatującego przez system ogniw paliwowych, w tym dwutlenku siarki (SO2), tlenków azotu (NOx) i cząstek stałych PM 2.5.

Toyota Mirai

Toyota Mirai drugiej generacji to duży, prawie 5-metrowy sedan klasy premium z tylnym napędem, zaprojektowany na tej samej platformie co limuzyna Lexus LS oraz luksusowe coupe Lexus LC. Platforma GA-L z serii TNGA zapewnia nisko położony środek ciężkości, świetne właściwości jezdne oraz wyjątkową sztywność nadwozia, która zwiększa odporność na zderzenia. Pięcioosobowa kabina jest przestronna i wykończona na wysokim poziomie. 

Mirai jest napędzany elektrycznym silnikiem o mocy 182 KM, zasilanym ogniwami paliwowymi. To moc wystarczająca, by 5-metrowego sedana rozpędzić od 0 do 100 km/h w 9 sekund. Na przejechanie 100 km Mirai zużywa średnio 0,84 kg wodoru, co przekłada się na zasięg 650 km na jednym tankowaniu. Toyota Mirai jest oferowana na polskim rynku i kosztuje od 299 900 zł w wersji Prestige, zaś w wersji Executive od 314 900 zł. Szczegółowe informacje na temat wodorowej Toyoty Mirai znajdziecie tutaj.

Podejście Toyoty do kwestii ekologii

Toyota jest pierwszą marką motoryzacyjną, która na serio potraktowała zadanie obniżenia zużycia paliwa i ograniczenia emisji spalin, rozpoczynając epokę elektryfikacji samochodów. W 1997 roku wprowadziła na rynek Priusa pierwszej generacji, a od 2000 roku rozpoczęła ekspansję technologii hybrydowej na wielu światowych rynkach za sprawą napędu hybrydowego drugiej generacji, który obok Priusa trafił do wielu innych modeli. Napęd hybrydowy trzeciej generacji sprawił, że hybrydowe samochody weszły do głównego nurtu motoryzacji, ich ceny zrównały się z cenami diesli, a Prius o charakterystycznym nadwoziu w kształcie klina stał się synonimem ekologicznego auta. 

Obecnie Toyota oferuje na rynku hybrydy czwartej generacji, które są na tyle zaawansowane i wydajne, że w miejskich warunkach poruszają się w bezemisyjnym trybie elektrycznym przez 70-80 procent czasu jazdy – bez ładowania akumulatora z gniazdka czy ładowarki. To przekłada się na bardzo niskie spalanie i sprawia, że Toyota bez trudu mieści się w europejskich limitach emisji CO2. Do tej pory Toyota sprzedała na świecie ponad 18 milionów hybryd, co pozwoliło uniknąć emisji 140 milionów ton CO2.

Choć hybrydy skutecznie obniżają zużycie paliwa i emisję spalin oraz CO2, wiadomo, że głównym celem jest ograniczenie emisji do zera i uniezależnienie świata od paliw kopalnych. Równie ważne jest odzyskanie równowagi w przyrodzie i odtworzenie ekosystemów. Dlatego w 2015 roku japoński koncern ogłosił Toyota Environmental Challenge 2050 – długofalową strategię osiągnięcia neutralności węglowej oraz wprowadzenia takich zmian w funkcjonowaniu firmy na całym świecie, aby nie tylko nie stanowić obciążenia dla środowiska, ale by mieć na nie pozytywny wpływ. Ten ambitny plan można podsumować jednym hasłem – Beyond Zero. Przykładem jego realizacji jest nowa Toyota Mirai – elektryczny samochód na wodór, który nie tylko nie emituje CO2 ani żadnych spalin, ale podczas jazdy oczyszcza powietrze. Przeczytaj więcej na temat technologii wodorowych w świecie motoryzacji.