Hybrydowe wschodzące słońce

Wysokie na dwa metry transparenty przed rozległą fabryką Toyoty Motor w Tsutsumi w Japonii krzyczą „Hybryda”, słowo wypisane na obrazie Ziemi. Wewnątrz, pod tabliczkami z napisem Yoi shina, yoi kangae (Dobre myślenie, dobre produkty), monterzy w niebieskich kurtkach i białych rękawiczkach codziennie wystawiają około 400 nowo zaprojektowanych hybrydowych sedanów Toyoty Prius.

Poza oznakowaniem wygląda jak każda inna podłoga w fabryce samochodów – i to jest niezwykłe. Prius, który do napędu wykorzystuje zarówno silnik benzynowy, jak i elektryczny, pokonuje średnio 55 mil na galon, czyli około dwa razy więcej niż porównywalny samochód benzynowy. Co więcej, najnowszy model zjeżdżający z hali fabrycznej w Tsutsumi nie poświęca mocy ani komfortu i kosztuje tylko około 1000 USD więcej niż podstawowy model średniej wielkości sedana Toyoty, Camry.

A Prius to tylko zapowiedź ambitnych planów Toyoty dotyczących nowej technologii hybrydowej. Do końca tego roku producent planuje sprzedać w Stanach Zjednoczonych luksusowy samochód sportowo-użytkowy wykorzystujący tę technologię – hybrydowy Lexus. W ciągu dekady, mówią dyrektorzy Toyoty, połączenie gazowo-elektryczne będzie mogło być oferowane w każdej kategorii pojazdów sprzedawanych przez producenta, od subkompaktów po ciężkie pickupy. Kiedy SUV-y Toyoty trafią na rynek, a ludzie zobaczą, co może zrobić naprawdę potężny hybrydowy pojazd elektryczny, myślę, że będzie to wstrząsnąć kilkoma klatkami, mówi były prezes General Motors, Robert Stempel, który przewodniczy Rochester Hills, firmie zajmującej się rozwojem technologii opartej na MI Energy Conversion. Urządzenia.

Nadchodzi czysty

Przejedź poza skupisko fabryk samochodów wokół Tsutsumi i pobliskiego miasta Toyota, na wzgórza na północ od Nagoi, a znajdziesz kolejną fabrykę Toyoty – tę pozbawioną transparentów. W tej fabryce, zwanej Hirose, Toyota zrobiła coś niezwykłego dla producenta samochodów: zbudowała dedykowane zakłady do produkcji najnowocześniejszych chipów półprzewodnikowych. Większość producentów samochodów jest zadowolona z kupowania gotowej elektroniki lub zlecania jej dostawcom. Toyota robi wszystko we własnym zakresie. Zaawansowane technologicznie zakłady produkujące chipy wytwarzają kontrolery mocy, które stanowią serce pojazdu hybrydowego, czyniąc z Hirose centralny element inwestycji hybrydowej, którą niektórzy analitycy oceniają na 1 miliard dolarów.

Fabryka w Hirose jest niedostępna dla dziennikarzy, ale historia programu Toyoty jest taka, którą chętnie opowiada jej architekt Takehisa Yaegashi, skromny inżynier, czczony w Toyocie jako ojciec hybrydy. Pijąc czarną kawę w nieokreślonej sali konferencyjnej w biurach Toyoty w Tokio, Yaegashi śledzi początki strategii hybrydowej Toyoty sięgające wczesnych lat 70., kiedy Kongres USA ustanowił pierwsze krajowe limity emisji spalin.

Wizja dużej mocy: Takehisa Yaegashi, ojciec hybrydy Toyoty, mówi, że firma ma sześcioletnią przewagę technologiczną.

W 1971 Yaegashi był 28-letnim inżynierem mechanikiem, dwa lata po ukończeniu Uniwersytetu Hokkaido, kiedy Toyota przydzieliła go do swojego nowego projektu czystego silnika. W ciągu następnych 20 lat zaprojektował wszystko, od katalizatorów oczyszczających spaliny po układy kontroli silnika redukujące emisję spalin. Wszystko to pomogło uczynić flotę samochodów Toyoty jedną z najczystszych sprzedawanych w Stanach Zjednoczonych. (Samochody w amerykańskiej flocie Toyoty w 2003 roku pokonują średnio 32,3 mil na galon benzyny, 3,6 mil więcej niż samochody GM. Jednak SUV-y i lekkie ciężarówki Toyoty pokonują średnio 21,9 mil na galon, tylko osiem dziesiątych mila lepiej niż GM.)

Ale Toyota nie poprzestała na innowacyjnych katalizatorach. Na początku lat 90. – nawet gdy Toyota podążała za przykładem amerykańskich producentów samochodów, produkując popularne, ale paliwożerne SUV-y – liderzy Toyoty przygotowali się do podwojenia wysiłków na rzecz oczyszczenia samochodu i uczynienia go bardziej oszczędnym. Widzieliśmy dwie rzeczy dziejące się w tym samym czasie: zapotrzebowanie na czystsze powietrze i zapotrzebowanie na większe oszczędności paliwa, wspomina Yaegashi.

W tamtym czasie rozwiązaniem wydawały się pojazdy elektryczne zasilane bateriami. Toyota zbudowała elektryczne wersje swojego małego SUV-a, podczas gdy GM wypuściło na rynek sportowy dwumiejscowy samochód. Ale żaden z tych wczesnych pojazdów elektrycznych nigdy nie trafił do masowej produkcji; baterie ograniczały zasięg do zaledwie 100 kilometrów. Mimo to te eksperymenty dały inżynierom ważną lekcję: można sprawić, że samochody elektryczne będą mocne, ciche i wibrujące, używając elektroniki o dużej mocy do zarządzania przepływem energii elektrycznej między akumulatorem a silnikami elektrycznymi. Jak ujął to Stempel, rewolucja elektroniczna dała inżynierom narzędzia, których potrzebowali, aby samochody elektryczne stały się sprawne. To złamało zacięcie.

Zmiana pasa ruchu

Mimo to baterie były problemem. Niewielu konsumentów kupiłoby samochody, które trzeba było podłączyć po mniej niż godzinie jazdy na autostradzie. Kierownictwo Toyoty zmieniło więc biegi i postanowiło wykorzystać to, czego się nauczyło, aby zbudować pojazd, który przewyższa tradycyjne samochody całkowicie elektryczne: hybrydę benzynowo-elektryczną.

Pomysł polegał na uchwyceniu tego, co najlepsze w samochodach benzynowych i elektrycznych. Przy niskich prędkościach, gdzie silniki spalinowe są najmniej wydajne i najbardziej zanieczyszczają środowisko, hybryda Toyoty wykorzystuje zamiast tego silnik elektryczny. Przy wyższych prędkościach, gdy silnik elektryczny nie ma wystarczającej masy mięśniowej, włącza się mały silnik gazowy. Silnik może bezpośrednio obracać kołami lub obracać generator, aby dostarczyć prąd. Hybrydy przechwytują również energię z innego źródła: hamulców. Dotknij pedału hamulca, a silnik elektryczny zmieni role i służy jako generator, przekształcając energię kinetyczną samochodu w energię elektryczną, która ładuje akumulatory. Wszystkie te sztuczki są możliwe, ponieważ hybrydy – w przeciwieństwie do konwencjonalnych samochodów – mają elektronikę o dużej mocy i duże akumulatory.

Do 1995 roku Toyota zaprezentowała swój samochód koncepcyjny Prius. Zaledwie dwa lata później dystrybutorzy Toyoty w Japonii sprzedawali Priusa, a także autobus hybrydowy. Do 2001 roku sprzedawali w Japonii hybrydowy minivan i luksusowy sedan (patrz Kultura samochodowa, pasek boczny). W 2000 roku Toyota rozpoczęła sprzedaż ulepszonego Priusa w Stanach Zjednoczonych, konkurując z hybrydowym modelem Honda Motor, kompaktowym sedanem Insight.

Ogon

Nadrabianie zaległości wygląda jak wyboista droga dla innych producentów samochodów. Według ekspertów z branży, nawet Honda, prawdopodobnie najbardziej zaawansowany konkurent Toyoty w dziedzinie hybrydy, straciła pracę. Jeśli chodzi o inżynierię całego systemu, myślę, że Toyota ma trzy, cztery lata przewagi nad innymi, nawet w porównaniu z Hondą, mówi Koji Endo, tokijski analityk motoryzacyjny Credit Suisse First Boston. Modele Hondy, w tym hybrydowy Insight i Civic oraz Accord, który ma się pojawić w tym roku, mają mniej energii elektrycznej i są droższe w produkcji niż modele Toyoty, mówi Endo.

Wielka Trójka z Detroit jest dalej w tyle. W ciągu ostatnich dwóch lat GM, Ford i DaimlerChrysler zlikwidowały lub opóźniły pół tuzina ambitnych projektów hybrydowych. Uczą się, że przejście na technologię napędów elektrycznych nie będzie bułką z masłem, mówi Dan Sperling, dyrektor Instytutu Studiów nad Transportem na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis. Nie możesz po prostu powiedzieć: „Dobra, zbuduję samochód hybrydowy”, kupić technologię i wypuścić ją w przyszłym roku.

W zeszłym roku Ford opóźnił premierę swojej debiutanckiej hybrydy: wersji Escape SUV. John Kassakian, dyrektor Laboratorium Systemów Elektromagnetycznych i Elektronicznych MIT, które bada elektronikę samochodową, mówi, że Ford płaci cenę za swoje wczesne próby wprowadzenia technologii hybrydowej do istniejących pojazdów. W przeciwieństwie do hybrydowych SUV-ów Toyoty, hybrydy Escape z napędem na cztery koła Forda nie będą miały silników elektrycznych na każdej osi, co według Forda wymagałoby kosztownych przezbrojenia. Z pozoru modyfikacja istniejącego pojazdu wydaje się najskuteczniejszym sposobem dotarcia z punktu A do punktu B, ale nie jest to rozwiązanie zoptymalizowane pod kątem kosztów i wydajności, mówi Kassakian. Ford twierdzi, że w tym roku sprzeda SUV-a.

Mimo to, decyzja Wielkiej Trójki i innych producentów samochodów, by w końcu zająć się hybrydami gazowo-elektrycznymi, jest sama w sobie godna uwagi. Do niedawna GM uważał, że lepiej wydać pieniądze na technologię ogniw paliwowych. Zainwestowała setki milionów dolarów w badania i rozwój ogniw paliwowych i wypuściła radykalny prototyp samochodu na ogniwa paliwowe, który obiecała masowo produkować do 2010 roku. Same bardziej wydajne pojazdy na bazie ropy naftowej nie rozwiążą naszego problemu uzależnienia od ropy naftowej. Uważamy, że na dłuższą metę trzeba dotrzeć do źródeł energii poza ropą naftową i właśnie dlatego wodór jest tak atrakcyjny, mówi Larry Burns, wiceprezes GM ds. badań i rozwoju. Ale nawet Burns przyznaje, że producenci samochodów również muszą opanować hybrydy, choćby ze względu na konkurencyjność. Nie wiemy na pewno, jak duży będzie segment hybryd – nie sądzę, żeby ktokolwiek mógł to przewidzieć w tej chwili – ale chcemy dać naszym klientom wybór – mówi.

Przyszłość ogniw paliwowych

Na tętniącym życiem japońskim Nagoya Motor Show pod koniec ubiegłego roku Toyota zaprezentowała trzy samochody koncepcyjne. Jeden był metalicznie niebieskim SUV-em, drugi z otwartym dachem, biało-białym samochodem sportowym. Obie były hybrydami gazowo-elektrycznymi. Ale światło reflektorów w końcu padł na metalicznie niebieski hybrydowy sedan z niespodzianką: wykorzystuje ogniwo paliwowe, a nie silnik gazowy.

Toyota nazywa go Fine-N i wykorzystuje wiele sztuczek, których firma nauczyła się dzięki swoim pojazdom gazowo-elektrycznym. Jasne jest, że [hybrydowe] technologie, nad którymi pracujemy – silniki, elektronika mocy, cała logika, której wymaga, nawet sztuka dbania o akumulatory – są podstawowymi elementami pojazdu napędzanego ogniwami paliwowymi – mówi Schaum, były Chrysler. główny inżynier, obecnie wiceprezes w firmie WaveCrest Laboratories of Dulles, VA, zajmującej się opracowywaniem silników elektrycznych. Naprawdę musisz to opanować, zanim będziesz gotowy na gospodarkę wodorową.

Jeśli ma rację, wczesna dominacja Toyoty w hybrydach gazowo-elektrycznych może dać jej mocny start w przyszłość. Każdy producent samochodów dużo wydaje na rozwój samochodów na ogniwa paliwowe, a Toyota nie jest wyjątkiem – nawet jeśli ściga się, by zdominować hybrydy. Jeśli zdominuje również ogniwa paliwowe, może pozbawić Detroit ostatniej, najlepszej szansy na odzyskanie pozycji lidera w technologii motoryzacyjnej.

Jednak nikt w Toyocie nie zapomina o dzisiejszych realiach marketingowych. W Nagoi prezentacji Toyoty dotyczącej futurystycznej wizji hybrydy w wodór towarzyszył standardowy akcent branżowy. Jakby sugerując, że zaawansowane samochody napędzane ogniwami paliwowymi są gotowe do powszechnego użytku, Toyota zademonstrowała prototyp Fine-N młode kobiety znane jako towarzyszki pokazu. Na obrotowej platformie kobieta w krótkiej spódniczce i wysokich butach otworzyła tylne drzwi samochodu, weszła na tylne siedzenie, wcisnęła przycisk i odchyliła się poza zasięgiem wzroku. Być może jest w awangardzie zaawansowanych technologii motoryzacyjnych, ale Toyota nie zapomniała, co sprzedaje samochody.

ukryć