随着行业转向电动汽车 丰田加速进入氢能未来

  • 2021-10-19 18:24:28
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与氢同行

东京奥运会和残奥会是丰田展示其在运输技术方面的最新进展的机会,丰田享有令人梦寐以求的奥运会全球合作伙伴地位。大流行抑制了这家日本汽车制造商的努力,迫使 2020 年东京奥运会推迟一年,然后迫使该公司考虑到冠状病毒形势的严峻性,取消了与奥运会相关的广告活动。

尽管遭遇这些挫折,丰田还是提请注意其约 3,700 辆官方车辆,其中 90% 是完全或部分电气化的,因为这有助于显着减少奥运会的碳足迹。除了普锐斯等混合动力汽车和自动驾驶 e-Palette 运输吊舱等电动汽车外,丰田还部署了 475 辆氢燃料电池驱动的 Mirai。

随着各国摆脱化石燃料以减少碳排放,预计氢将发挥越来越大的作用。然而,乘用车燃料电池车型的需求仍然很低,汽车制造商转而专注于在快速增长的电动汽车市场中获得更大的份额。即使有了新的技术进步,丰田在营销 Mirai 作为电池驱动电动汽车的替代品方面也面临巨大障碍,但仍决心推进其氢战略。

押注氢气

日本首相菅义伟在正式设定日本到 2050 年实现净零排放的目标时,强调氢是这项努力的“关键技术”。政府计划包括实现“电动汽车”的目标,这是一个广泛的类别,包括任何由电动机驱动的汽车,包括混合动力汽车,到 2035 年占所有新车销量。 提高燃料电池电动汽车 (FCEV) 的比例像 Mirai 一样需要对该国的氢基础设施进行大量投资。政府已承诺将目前的加氢站数量从 150 个增加到 1000 个,同时还将国内氢气供应量提高到 2030 年的 300 万吨,目标是到 2050 年扩大到 2000 万吨。

丰田凭借其 2014 年推出的 Mirai 成为了头条新闻,这是首批商用的 FCEV 之一。不过,从那时起,这家汽车制造商一直在努力为这款车型开辟一个利基市场,迄今为止,全球仅售出约 11,000 辆汽车。一个因素是 Mirai 令人瞠目结舌的 740 万日元标价(约合 67,000 美元),这使其超出了普通购车者的范围。与其他零排放汽车相比,大多数国家的加氢站数量少也削弱了其吸引力。低产量是该车型的又一打击,丰田每年只能生产约 3,000 辆。

这家汽车制造商在 2020 年 12 月发布第二代 Mirai 时在解决其中一些问题方面取得了进展。丰田重新设计了燃料电池系统,减少了主要部件并改进了汽车的其他方面,使其生产成本降低了三分之二,并将制造能力提高到每年 30,000 台。新款 Mirai 的航程也增加了 30%,单油箱可行驶 850 公里,底盘更长更宽,可搭载 5 名成年乘客,比其四座前辈多 1 名。710 万日元的标价仍然是一笔巨大的投资,但对于豪华轿车市场的消费者来说,其安静、动力和时尚的设计使其成为一个有吸引力的选择。

自 2021 年 4 月起,Mirai 配备了丰田全新的 Advanced Drive 驾驶辅助软件。该系统包括安全功能,例如帮助驾驶员与其他车辆保持距离以及在高速公路上变道。该公司计划通过定期软件更新推出新功能并提高性能。

丰田对该车型寄予厚望。Mirai 总工程师 Tanaka Yoshikazu 称赞了这款车的设计,引起人们对其宽敞的内饰和驾驶性能的关注,而丰田的运营官 Maeda Masahiko 则吹捧这款车为下一代 FCEV 铺平了道路。

跨界合作

Mirai 只是丰田氢战略的冰山一角。该公司已开始向正在开发和制造燃料电池产品的公司提供其汽车燃料电池系统的紧凑模块,以期为他们提供支持,作为促进跨部门使用氢气的一种手段。它设计的模块易于被一系列制造商使用,包括固定发电机等设备制造商以及运输行业的公司,例如卡车、公共汽车、火车和轮船的制造商。

今年 3 月,丰田还宣布与子公司日野汽车和五十铃汽车在商用车领域建立合作伙伴关系,以加速应用该公司称为 CASE 技术的先进技术,涵盖自动驾驶和电动汽车等领域。7 月,铃木和大发宣布加入合作,将丰田燃料电池技术的潜在应用从大型卡车扩展到小型商用车。

丰田的目标是到 2030 年销售 800 万辆电动汽车,其中包括 200 万辆电动汽车和 FCEV。然而,它也在探索氢的新应用。5 月,该公司在静冈县富士赛道举行的富士 Super TEC 24 小时耐力赛中参加了配备氢发动机的卡罗拉。这辆三缸汽车由福岛氢能研究场的可再生能源生产的氢气作为燃料,该设施最近在福岛县浪江市开设,作为政府将氢能带入应用阶段的路线图的一部分。

与依靠氢和氧之间的化学反应产生电力的燃料电池不同,氢发动机燃烧元素的方式与传统汽油发动机大致相同。氢发动机的吸引力有多种原因,其中最重要的是汽车制造商能够依赖现有的内燃机技术。在丰田推出商用车型之前,仍有许多障碍需要克服,包括提高功率输出和设计能够承受氢气燃烧高温的部件。然而,该领域为零部件制造商提供了新的商业前景,他们的生计受到向电动汽车转变的威胁,并承诺与更安静的电动机相比,驾驶员可以获得更传统的驾驶体验。

丰田利用其 GR Yaris 车型的汽油动力发动机开发了氢发动机,并与合作伙伴就项目的不同方面展开合作。该公司与零部件制造商 Denso 合作开发专用燃油喷射阀,并与贸易公司 Toyota Tsūshō、能源服务提供商 Iwatani Corporation 和化学公司 Taiyō Nippon Sanso 合作建立移动加氢站。

夏天,氢卡罗拉在大分县的 Autopolis 赛道举行了为期两天的赛事,该赛事是 Super Taikyū 耐力赛系列赛的一部分。丰田从总承包商 Ōbayashi Corporation 运营的工厂采购了用于比赛的氢气,该工厂是该公司试点计划的一部分,旨在证明利用地热能生产氢气并将其通过地面运输的可行性。

该工厂位于 Ōita 山区,利用地表以下约 700 米处的过热水热源来转动涡轮机,产生的电力用于制造氢气。可再生能源的不可靠性阻碍了所谓的绿色氢的生产,这种氢是在没有化石燃料的情况下制造的。然而,大林项目也为九州周边的加油站提供氢气,希望为当地消费提供当地生产的绿色模式。

运输氢气的首创

丰田还利用其卡罗拉赛车探索从海外采购氢气的方法。9 月份在三重县铃鹿赛道举行的耐力赛中,丰田使用了来自澳大利亚的氢气,以低成本从褐煤(一种低品位的煤炭)生产。

生产氢气的工厂是一个试点项目的一部分,涉及川崎重工、岩谷公司和电力开发公司等公司,后者以 J-Power 的名义运营,以开发液化氢的国际供应链。2022 年,丰田计划使用川崎重工建造的开创性液化氢运输船Suiso Frontier试运从澳大利亚到日本的氢气。

所述Suiso前沿能够运输液化氢气,冷却至零下253度,直到它是其作为气体,在长距离体积的1/800。川崎工业预计,随着更多必要基础设施的建设,到 2030 年,液化氢的运输将具有商业可行性。

该船将携带所谓的灰氢,它由煤炭和天然气等碳排放源制成。它比蓝氢更不环保,蓝氢源自甲烷,随后的排放物被捕获并储存在地下,但制造成本更低。在获得更多由可再生能源制成的绿色氢气来源之前,这两种品种对于满足日本不断增长的氢气需求至关重要。

氢未来

在欧盟等政府雄心勃勃的环境政策的推动下,全球转向电动汽车的步伐正在加快,该政策提议到 2035 年禁止销售新的汽油和柴油动力汽车。 梅赛德斯-奔驰和沃尔沃等全球巨头已经宣布了计划将注意力转向电动汽车。与此同时,越来越多的科技公司和汽车行业以外的其他公司正在涉足电动汽车生产领域,确保未来具有竞争性的电动汽车格局。

然而,丰田等日本汽车制造商并没有赶上电动汽车的潮流,在混合动力汽车战略方面取得了成功,而是通过利用包括氢在内的先进技术来保持他们的选择。随着电动汽车领域的升温,丰田押注氢能在快速扩张的零排放汽车市场中保持竞争力。

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