2021 mirai

Как он едет? Принцип работы Toyota Mirai, описание

Под капотом Toyota Mirai

Кузовные панели, откровенно говоря, дело даже не десятое. Зашить пластиком и алюминием можно любое шасси и сделать его хоть футуристичным, хоть в стиле машин 40-х годов, дело вкуса. Основное находится под панелями кузова, капотами и обшивками. Если их снять, то мы увидим шасси привычного Тойота Приус пятого поколения. Ничего особенного — спереди стойки МакФерсон, сзади — торсионная балка, электроусилитель руля, дисковые тормоза по кругу. Главное находится даже не под капотом, там стоит обычная гибридная силовая установка, только вместо двигателя внутреннего сгорания установлен водородный генератор, вот и все.

Работает Toyota Mirai очень просто:

1. Воздухозаборник в передней части автомобиля, там, где мы привыкли видеть радиатор, отбирает воздух и подаёт его в ёмкость.
2. Кислород из этого объёма подаётся на электрохимический генератор.
3. В баке вместо бензина находится водород, который также закачивается в генератор.
4. В результате электрохимического процесса образуется электричество, которое подаётся на электродвигатель и вода, которая сливается за борт.
5. Электромотор крутит трансмиссию, Toyota Mirai едет к следующей заправке. Пока что запаса хода хватает на 500 км.

Никакого бензина, только водород

Первый электрохимический генератор Тойота построила сама ещё восемь лет назад. Тогда он состоял из 400 элементов, весил больше ста килограмм, а для его размещения надо было выделить почти 70 литров полезного объёма. Новые топливные элементы эффективнее, производительнее и легче, поэтому сегодняшний серийный генератор электричества имеет массу всего чуть больше 50 кг, занимает 37 литров пространства и может выдавать 115 кВт. Генератор новой модели в два с половиной раза эффективнее, чем старый.

Баки для водорода Тойота тоже научилась строить сама. В автомобиле установлено два бака объёмом по 60 с небольшим литров, в каждый из которых можно закачать по пять килограмм водорода. Корпуса баков выполнены из углепластика, пластика и пластика, армированного стеклотканью. Всего — три слоя. Они должны выдерживать давление до семисот атмосфер и стали легче и дешевле баков прошлого поколения. Один из баков расположен в багажнике, второй — под задним сиденьем. Открываем капот, а там — обычный электродвигатель, который устанавливается на все гибридные автомобили ещё с начала 2000-х годов.Технические характеристики силовой установки мало отличаются от Приуса — мотор выдаёт в пересчете на бензиновых лошадей 154 силы при очень серьёзном электрическом крутящем моменте в 335 Нм. Двигатель работает от напряжения 244 В. Из отработанных продуктов — только чистая вода, полученная химическим путём. Говорят, она полезнее молока, правда, попахивает пластиком, из которого сделан трубопровод.

Водород: от добычи до получения энергии

Водород можно получить из воды путём электролиза, то есть физико-химической реакции. На воду воздействуют электрическим током, вследствие чего она распадается на водород и кислород. Есть и другие способы получения водорода, но этот — самый экологически чистый.

Получение электричества от водорода

Полученный таким или же другим путём водород заправляют в ёмкость (топливный бак) и соединяют эту ёмкость с контейнером (топливный элемент), в который поступает кислород из окружающей среды. Водород попадает в данный контейнер, и происходит химическая реакция кислорода с водородом, вследствие которой вырабатывается электричество, а побочным продуктом этой реакции становится тепло и соединение H2O, известное нам как вода. Никаких вращающихся деталей и сложных конструкций в этой схеме не присутствует. Всё, что надо — это водород и кислород, а окружающая среда «загрязняется» чистой водой. 

Почему мы до сих пор не используем водородную энергию?

Ранее, чтобы получить водород, использовалось электричество, которое добывается старым «грязным» методом, а стоимость добычи элемента была очень высокой. Но развитие возобновляемых источников энергии позволило сократить расходы на добычу водорода.

Излучение солнца позволяет создать необходимое количество электричества для получения водорода, и в итоге его добыча становится экологически чистой. В дневное время излишки водорода могут накапливаться в ёмкость, а затем использоваться в ночное время суток.

Таким образом, сейчас настало время, когда водород может использоваться в качестве источника получения энергии. Тормозит быстрое развитие этой идеи себестоимость получения водорода — пока она выше, чем добыча природного газа или углеводородного сырья.

Салон Мираи

Внутри инновационный образ остается, архитектура Тойоты осталась, многим владельцам знаком стиль, но внесено немало нового. Материалы прекрасного качества – кожа на сиденьях, мягкий пластик и хорошая ткань. Премиум здесь не нужен, смысл автомобиля все-таки в экономии.

Спереди прекрасные анатомические сиденья с легкой боковой поддержкой, системой подогрева и 8-диапазонной электрической регулировкой. Сзади два посадочных места, разделенные высоким подлокотником, на котором кнопки включения заднего подогрева сидений.

X-образный стиль панели торпедо Тойоты Мирай притягивает взгляд, особенно необычно смотрится с двухцветной обшивкой салона. Наверху торпедо приподнятая панель с расположенным посередине 4,2-дюймовым дисплеем со спидометром и информацией о режиме КПП – панель приборов по сути. Ниже из полосы «икса» выходит оттопыренный от панели 9-дюймовый дисплей мультимедийно системы с навигацией и системой управления голосом.

Панель перехода в тоннель из глянцевого черного пластика вся состоит из сенсорных кнопок

Привлекает внимание еще большой монитор, который покажет, как вы настроили 2-зонный климат-контроль. Наверху панели маленький джойстик фальш коробки передач, справа от которого кнопки выбора режима – Eco mode и Power mode

Рядом кнопка отключения системы стабилизации.

Перед водителем Toyota Mirai только удобный Тойотовский 3-спицевый мульти-руль. У него есть подогрев, кнопок хватает для управления основным и не только функционалом. Круиз-контроль правда регулируется рычагом – некоторым неудобно.

Багажник 361-литровый и задние кресла откинуть невозможно.

Акции компаний, работающих с водородом

Если водороду суждено занять основное место в энергетической системе будущего, тогда инвесторам стоит обратить внимание на перечисленные ниже компании. Каждая из них либо работает с водородом, либо изготавливает компоненты и оборудование для водородных систем

Ballard Power Systems Inc

Ballard Power Systems Inc (NASDAQ: BLDP) была основана в 1979 году геофизиком Джеффри Баллардом (Geoffrey Ballard). Компания занимается производством топливных элементов и продуктов для них.

В Ballard Power разработали жидкий химический состав, который можно будет заливать в топливный бак автомобиля, а затем в специальном реакторе из данного раствора будет выделяться водород, необходимый для получения электричества. Для хранения данного химического состава подойдут резервуары, используемые на АЗС. Вопрос только в объёмах производства.

График акций Ballard Power Systems Inc (NASDAQ: BLDP)

К сожалению, Ballard Power Systems является убыточной и руководство не даёт прогнозов по выходу на чистую прибыль.

FuelCell Energy, Inc.

Следующей компанией, на которую стоит обратить внимание, является FuelCell Energy (NASDAQ: FCEL). Компания FuelCell Energy занимается производством экологически чистого водорода и топливных элементов

С чистым водородом дела обстоят сложнее, чем с жидкостью от Ballard Power. Водород взрывоопасен и летуч. Его необходимо хранить в сжатом или жидком виде, что требует дополнительного оборудования для его сжижения и хранения. Но, с другой стороны, для хранения водорода на действующих АЗС после их модернизации могут подойти ёмкости, которые сейчас используются для хранения метана и пропана.

FuelCell Energy также является убыточной, и здесь все надежды только на активное развитие отрасли в будущем. Акции компании с корректировались на 40% от максимальных цен, достигнутых в феврале 2021 года. Для долгосрочных инвесторов это может оказаться хорошей возможностью для покупки акций.

График акций FuelCell Energy (NASDAQ: FCEL)

Plug Power Inc.

Ещё одним ярким представителем данного сектора является компания Plug Power (NASDAQ: PLUG), акции которой за 6 месяцев взлетели в цене более чем на 1300%. Компания занимается разработкой систем водородных топливных элементов, которые заменяют обычные аккумуляторы на оборудовании и транспортных средствах, работающих от электричества.

Падение стоимости акций от максимальных значений на 48% привело к негативной реакции участников рынка, и сейчас против компании возбуждаются коллективные иски инвесторов, которые утверждают, что руководство Plug Power ввело их в заблуждение

Если обратить внимание на новостную ленту Yahoo Finance, то там можно увидеть только предупреждение юридических фирм о сроках подачи исков к компании Plug Power

Новостная лента Yahoo Finance

Plug Power, как и компании представленные выше, тоже является убыточной. Данные с сайта macrotrends.net от 2006 года показывают, что лишь в 2014 году компания смогла выйти на чистую прибыль в размере 4 млн USD, всё остальное время компания демонстрировала только убытки.

График акций Plug Power (NASDAQ: PLUG)

Nikola Corporation

Затрагивая тему водорода, невозможно обойти стороной скандально известную компанию Nikola Corporation (NASDAQ: NKLA), которая пытается сделать электрогрузовик, работающий на водороде.

В 2016 году публике был представлен концепт грузовика на водородных топливных элементах, которые вырабатывают электричество, необходимое для его движения. На одной заправке водородом электрогрузовик Nikola One может преодолеть 1 200 миль (1 900 км), что пока недосягаемо для электрогрузовика от Tesla.

График акций Nikola Corporation (NASDAQ: NKLA)

Другие компании

Есть и другие компании, которые взаимодействуют с водородом, и развитие отрасли может позитивно отразиться на их доходах. К таким компаниям относятся:

1. Air Products & Chemicals (NYSE: APD)
2. Bloom Energy (NYSE: BE)
3. Linde PLC (NYSE: LIN)
4. DuPont de Nemours Inc (NYSE: DD)

За и против водорода

Если изучить динамику продаж того же Mirai на разных рынках, то начиная с 2017 года можно с высокой долей достоверности констатировать стагнацию развития сегмента. Если продажи традиционных электромобилей худо-бедно растут, то водородная история замерла на месте, а то и поползла вниз, как, например, происходит на рынке США.

Похоже, строительство новых и новых водородных заправок, каждая из которых обходится в несколько миллионов долларов, не спасает ситуацию — Toyota забуксовала, не справившись с изначальным планом производства в 30 тысяч Mirai к 2020 году. Быть может, подкачал форм-фактор?

В России пока нет ни одной общедоступной водородной АЗС. Первые, как ожидается, должны появиться вдоль будущей платной трассы Москва — Казань. Быть может, вслед за ними появится и сам рынок водородных автомобилей.

Есть и другие соображения, почему Mirai и ему подобные еще не завоевали мир. Причем к дизайну они не имеют никакого отношения.

Мы помним мгновенно сгоревший дирижабль «Гинденбург». К тому же водород страшно летуч, а под высоким давлением с пугающей скоростью способен выбираться даже через уплотнители баллонов, образуя с воздухом взрывоопасную смесь. Именно поэтому тот же Mirai инструкция предписывает парковать на открытом воздухе.

Об этом помнят. Помнят, вероятно, и о другом. Знаете, какое давление в дачном баллоне с обычным пропаном? Примерно 10-15 атмосфер. Пустяк, но ведь взрываются и они, попутно разнося пол кухни. А сколько паскалей в баллонах с природным газом — метаном, на котором, скажем, ездят столичные автобусы? Смело умножайте на десять, а то и больше. Конечно, чтобы держать давление в 200-250 атмосфер, нужны и баллоны покрепче.

А теперь берем водород и его давление в 700 атмосфер. Разумеется, у Mirai самые прочные, трехслойные, баллоны на свете, которые не пробить ни снаружи выехавшим на встречку КамАЗом, ни выдавить изнутри лишним водородом. Они сделаны из толстенного армированного металла, кевлара и бог его знает чего еще с гарантией. И как вам такой фугас на «несколько килограммов тротила» под задним сиденьем?

Но думать о том, что в какой-то момент что-то может пойти не так, даже не хочется. И коль скоро у вас кое-что имеется в кошельке, а на душе все еще свербит за экологию, лучше поступить старым дедовским способом — купить за те же деньги обыкновенную «Теслу» и не думать о «водородной бомбе». Правда, поговаривают, что «Теслы» самовоспламеняются по пустякам. А ведь у них под полом полтонны лития, который горит, словно термитная шашка, а от воды только лучше занимается.

Словом, ждем чистый способ производства дешевого водорода и дальнейшего удешевления топливных ячеек, чтобы в итоге от всего этого радостно отказаться в пользу новых пока еще не открытых альтернативных источников энергии. А там, глядишь, и новый Mirai не за горами — уже, кстати, похожий на крутую тачку.

Источник

Overview

Hydrogen-powered cars are a small sub-niche among the niche of electric vehicles and the 2021 Toyota Mirai is the most stylish of the bunch. The Mirai—and its rivals, the Honda Clarity and the Hyundai Nexo—are powered by a fuel cell which creates electricity for its on-board electric motor by producing a chemical reaction that strips the hydrogen of its electrons. Water vapor is all that comes out of the Mirai’s tailpipe and unlike a plug-in electric vehicle, the Mirai can be juiced with a tank of hydrogen in just a few minutes. In between fill ups, the Mirai delivers a premium experience, plenty of style, and a comfortable ride. Unfortunately, the Mirai is only on sale in California.

Экстерьер

По традиции наиболее яркие и запоминающиеся детали кузовного оформления сосредоточены на фронтальной стороне нового седана. В новом поколении Toyota Mirai 2021 демонстрирует:

• доработанный по ряду параметров новый кузов с характерным для спорткаров наклоном ветрового стекла;
• боковые и центральные продольные профили закруглённого по передней кромке капота;
• клиновидную конфигурацию узких блоков передней оптики и ребристый профиль выступающего бампера.

На фото во фронтальном ракурсе стильно и агрессивно смотрится нижняя часть передка. В поле зрения – поперечные ламели радиаторной облицовки и дополненных вертикальными ходовыми огнями боковых диффузоров. В композиции использованы декорирующие свойства хромировки брендового логотипа и фигурных металлических накладок, а также ребристого спортивного рельефа.

Не менее интересна и презентабельна новая Тойота Мирай образца 2021 года в профильной проекции. В поле зрения:

• ниспадающая к корме линия купеобразной крыши;
• угловатая геометрия и чёрная матовая обвязка бокового остекления;
• модерновые овальные зеркала и утопленные в корпус малогабаритные дверные ручки.

Новинка формирует положительное зрительное восприятие динамичным контуром кузова, мускулистой фактурой боковин, семилепестковым дизайном 18-дюймовых колёсных дисков.

В конструкционных и компоновочных особенностях тыльной стороны кузова – панорамный формат и пологий уклон заднего окна, эксклюзивная графика треугольных многофункциональных фонарей, дополненная декоративным спойлером, брендовой символикой и светодиодной перемычкой компактная крышка багажного отсека.

В комплектации кормовой части корпуса также присутствуют массивный выступающий бампер и комплект плафонов противотуманной оптики.

4JM – лучший в мире водородный мотор

Следует отметить, что химическая реакция по выработке электрической энергии происходит без горения, повышая, тем самым экологичность и без того абсолютно «чистого» электромотора. Преобразование энергии в двигателе 4JM осуществляется с КПД 83 %. На двигатель установлена вторичная никель-кадмиевая батарея в виде аккумулятора мощностью 21 кВт.

4JM представляет собой синхронный электродвигатель переменного тока. При рекуперативном торможении аккумулятор сохраняет возвращаемую в сеть электроэнергию, которая вырабатывается тяговым двигателем в режиме генератора.

С помощью преобразователя полученное на элементах напряжение повышается до показателя 650 В. Это нужно для того, чтобы уменьшить геометрические параметры электромотора и число топливных элементов, компактно уместить составные части системы внутри автомобиля. Постоянный ток в переменный преобразуется с помощью инвертора. В процессе заправки закачка водорода в бак производится через фильтрационную угольную систему. При движении через воздухозаборники в батарею попадает воздух из атмосферы.

Начинается химическая реакция с водородом, результатом которой является получение электрической энергии. При нажатии на акселератор осуществляется её подача от батареи к мотору. Знатоки химии сразу определят, что единственным побочным продуктом в данной цепочке является образующаяся в результате химической реакции вода. Её отвод осуществляется через выхлопную трубу.

Расположение батареи и водородных баллонов высокого давления по центру машины вкупе с оптимальными настройками электромотора обеспечивают оптимальное управление показателями мощности. Результатом этого является восприимчивость машины к действиям водителя на любой скорости, повышение крутящего момента и обеспечение плавного разгона. В обратном порядке происходит процедура торможения.

Геометрия машины спроектирована таким образом, чтобы обеспечить максимально низкий центр тяжести, оптимальную развесовку передней и задней частей кузова и общую максимальную жёсткость конструкции.

Количество водородных ёмкостей – 2 (60 и 62,4 л, соответственно). Газ хранится в них под давлением 70 МПа. Максимальная масса водорода, закачиваемого в ёмкости в течение 3 минут, составляет 5 кг. Это позволяет на одной заправке проехать до 650 километров, развивая максимальную скорость 175 км/ч.