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• | 有效防止能量损失的贮氢合金 |
• | 可活用现有基础设施的液态氢填充装置 |
• | 在世界范围内扩展液态氢领域的伙伴 |
• | 面向氢能社会 携手地方政府 切实推进建设 |
• | 从制造汽车到打造社会 |
• | 重要的是“参与门槛低” |
7月28日,“ENEOS超级耐力系列赛2024 Empowered by BRIDGESTONE第3站”的决赛于大分县日田市的Autopolis赛道举行。
ROOKIE Racing的32号车,即搭载了氢燃料发动机的COROLLA(液态氢COROLLA)因与氢能无直接关系的电源系统问题而暂时退赛。
在5月的富士国际赛车场(静冈县小山町)上,参赛车辆因刹车问题导致长时间停留在维修区,没能取得理想成绩。这场比赛原本是希望能够弥补上一轮的遗憾,但最终未能如愿。
摄影:三桥仁明/N-RAK PHOTO AGENCY
在赛道上,研发团队的努力迟迟未能见到成果,这着实令人沮丧。
但纵观全局,我们就会发现在各个领域,与氢能有关的项目正在稳步推进。
自2021年第一辆氢燃料发动机汽车投入比赛以来,“创建氢能社会”得到了扩展。本期报道将介绍氢能存储及填充方面的新技术、在全世界扩大朋友圈的举措以及与地方政府合作的实证项目的当前进展情况。
为了弥补富士赛时的遗憾,此次在实际比赛中需要确认的两个课题分别是“延长续航里程”和“提高增压泵的耐久性”。
去年在Autopolis赛道举行的5小时耐力赛中,参赛车辆需要加氢6次才能跑完全程。而本次比赛采用了椭圆体储氢罐,燃料装载量达到原来的1.5倍,参赛车辆只需加氢4次即可完成比赛。
此外,对液态氢中最难处理的零件——增压泵的开发测试仍在进行,目标是实现在富士24小时耐力赛中未能达成的“24小时无需更换”这一目标。在参加比赛之前,车队的累计时间其实已经达到了这一目标。
然而遗憾的是,因为液态氢COROLLA的暂时退赛,这两个课题未能在这次的Autopolis赛道上得到确认,相关事宜只能延续到下次比赛。
除了这些影响比赛成绩的技术外,工作人员还介绍了两个与液态氢有关的新项目。
一个是贮氢合金。这种合金中含有容易吸收氢的金属,可以在不需要施加很大的压力的情况下储存大量气态氢。
上图为由清水建设和产业技术综合研究所共同研发的贮氢合金,日本重化学工业受托生产。
液态氢的技术难点之一是如何处理因自然受热等因素而蒸发的氢气。
要以液态形式储存氢,就必须将其保持在-253°C的极低温度下。然而,就目前的技术而言,氢储存罐和增压泵之间的接缝处不可避免会发生受热。
到目前为止,停车状态下蒸发后的氢气都是通过管道被收集,然后混入加氢站的烟囱中排出。这样会造成能量损失。
在这次试验中,回收的氢能被储存在贮氢合金中,并由燃料电池堆发电,在白天被用于维修区和围场的制冷设备中。
此类措施已在住宅和办公楼中实施。因为可以在没有高压的情况下以高密度储存氢能,这在安全和能源效率方面都具有优势。
在赛道上展示的另一个新装置是一种分支装置,它让普通的街道加氢站也可以实现液态和气态氢的填充。
适用于液态氢的填充装置。预计在10月份,于爱知县刈谷市的加氢站进行实证试验。
岩谷产业负责研发。该公司在全国拥有51个加氢站,其中80%的站点以液态形式储存氢,在对车辆进行充填时实施能源的气化和加压。
只需将街道加氢站中的液态氢填充装置与上述的分支装置相连,就可以为车辆充填气态氢或液态氢中的任意一种。该装置本身也很简约且紧凑,无需改造基础设施。
统领氢燃料发动机项目的伊东直昭主查(GR车辆研发部)谈到:
“液态氢COROLLA的填充装置,是为了将来能够在街道加氢站使用而进行开发的。如果只为了赛车专用而研发,其规格就会与街道加氢站不相符,这样就会偏离我们行动的目的。”
在重视赛车的同时,我们始终把目光投向氢能社会的未来。
在谈论Autopolis赛道的主题时,一同在液态氢领域奋斗的伙伴也不应忽视。
在决赛后的维修区,丰田的研发团队正在对法国赛车队Alpine车队的氢能技术研发负责人Pierre=Jean Tardy先生进行液态氢系统说明。
Pierre先生(左)和负责液态氢COROLLA研发的山本亮介主管(右/GR车辆研发部)
Alpine和丰田从今年开始进行液态氢方面的技术合作,并计划参加预计2028年举办的WEC(FIA世界汽车耐力锦标赛)以氢为燃料的原型车组别。
该公司在今年的勒芒24小时耐力赛上,派出以气态氢为燃料的氢燃料发动机概念车“Alpenglow”,完成了车技展示。
Alpine可谓是丰田在汽车运动领域探索氢能可能性的伙伴,亦是竞争对手。
Pierre先生表示:“丰田在液态氢系统方面领先我们,他们欢迎我们加入该领域,并在技术上给予全面的支持,真的非常感谢。”
负责液态氢COROLLA研发的山本亮介主管(GR车辆研发部)也回应道:“更多的人参与进来的同时,会碰撞出各种各样的想法,我们希望能够互相分享,共同提升。正如Morizo所说,敌人是二氧化碳,而不是竞争对手。我们希望大家一起进行研发,为将来而努力。”
关于竞争和合作领域,Pierre先生解释道:“我们双方在驾驶、空气动力学、发动机技术等方面相互保密,并在赛道上进行竞争。但是,在液态氢系统方面,我认为我们需要尽可能保持透明,与竞争对手进行合作。”
为了液态氢技术的发展和普及,以及对安全性的理解和法规的完善,伙伴不可或缺。
是竞争对手,更是合作伙伴。两家公司都有在通过赛车共同推动可持续移动出行社会的理念。未来,拓展海外液态氢领域的伙伴关系也将成为重点。
Autopolis赛道坐落在九州地区,该地区正在大量进行氢能有关实证试验。
去年7月,担任CJPT*社长的丰田的中嶋裕树副社长宣布基于BtoG(Business to Government,面向国家和地方政府的商业)的想法导入车辆,并对氢能技术的普及路线进行了说明。
*Commercial Japan Partnership Technologies。由丰田汽车、日野汽车、五十铃汽车于2021年4月成立。同年7月,铃木、大发也加入其中。CJPT旨在加快CASE技术的社会实际装配和普及,为运输业面临的问题的解决和碳中和社会的实现做出贡献。
之后,便开始进入应用阶段,从而带来了许多实绩,以及发现了一些课题。
2022年2月,CJPT和福冈市就实现氢能社会城市建设达成了合作协议,从去年7月的餐饮配送车开始,陆续在市内导入了FCEV(氢燃料电池)版的垃圾清运车、急救车(同为2024年3月)以及地方政府用的“工作车”。
上图中从左到右依次是CV Company的首席工程师太田博文、福冈市新产业振兴部的课长三浦慎一朗、以及丰田汽车副社长中嶋裕树。
自彼时起至6月末,餐饮配送车共为27所学校,约20万人提供了配餐服务。垃圾清运车共出动92日,急救车出动了184次,成绩不断上升。
福冈市的垃圾清运时间在夜间,这在日本并不常见,而将垃圾清运车改为FCEV车型后,夜间作业噪音明显减轻。
在更加安静的FCEV急救车上,也能够听清无法发出很大声音的患者们所说的话。电动化车型在各个方面体现出了其特有优点。
除了上述3种FCEV车型外,Autopolis赛道还展示了福冈县和JR九州共同推进的,连结福冈县添田町、大分县日田市的BRT(快速公交系统)——彦星线,所使用的FCEV COASTER。
现场展示的餐饮配送车和垃圾清运车并非实际使用车辆,而是试验车型。对此,中嶋副社长在采访中说道:“虽然很想直接把实车开来,但碍于今天它们也要继续工作,所以只能作罢。请大家感受一下这实打实的变化,过去我们还只能展示试验车型,而现在却已经要优先实车去一线工作了。”中嶋副社长以这种对比来表现出项目发展的进度。
汽车在现实社会中行驶得来的数据,将成为改善实现氢能社会的种子。并且,实际导入FCEV车型的使用,不断积累行驶实绩,也有助于加深当地居民们对氢能的了解,提高亲切感。
同时推进面向氢能社会的造物,以及社会包容性的构建。
当然,在这一过程中课题也会随之产生,其中之一就是加氢站的普及。
据CJPT估算,稳定运营1家能源补给站所需的氢能每年为70t。
这相当于将一座30万人口规模城市所拥有的便利店配送卡车,全部置换为FCEV车型后,所使用的燃料量。
如果继续将这座城市的急救车、餐饮配送车、垃圾清运车、社区共享巴士等地方政府用车全部置换成FCEV车型的话,氢能消费量将需要8家能源补给站来填补供给。
中嶋副社长在采访中表示:“如此一来,乘用车同时也能享受这些基础建设所带来的便利”。
CV Company的首席工程师太田博文也谈到了B to G的重要性,他说道:“只依靠一家汽车公司是解决不了所有问题的,最重要的是获得地方政府的理解,双方齐心协力,共同打造氢能社会。”
每次出场液态氢COROLLA都在不断进化,与此同时,不输给其进化速度的还有,包括地方政府在内不断扩大的朋友圈,和氢能社会的建设进程。
将在前途未卜的时代,在没有标准答案的挑战中,通过一个个珍贵的实绩数据,成为衔接未来氢能社会的关键。
亲自上阵手握方向盘参加比赛的Morizo,即丰田章男会长,在采访中被问到“以汽车运动为起点制造更好的汽车,与努力实现氢能社会的关系是什么”时,他如此回答道。
“汽车运动好比是一个公开的实验室。很多利益相关方可以再竞争的同时推进研发。大家都在做着一件没有正确答案的事情,也并不存在交货期限。但这也会导致研发缺乏紧迫感,推进缓慢。而参与汽车运动可以将每场比赛看作交期,如此便能够实现加速研发。我认为推动实现氢能社会落地需要降低参与门槛。”
摄影:三桥仁明/N-RAK PHOTO AGENCY
丰田汽车制造的不仅仅是汽车,更是在汽车运动爱好者和车迷们的守护下,共同建造通往氢能社会的一条康庄大道。