Toyota chce wypchnąć diesle z ciężarówek. Jeden z zakładów już obsługują zestawy na wodór

Toyota eksperymentuje z wodorem od połowy lat 90. Do tej pory najgłośniej było o próbach aplikacji napędu z ogniwami wodorowymi do pojazdów osobowych. Pomimo szumnych zapowiedzi, wciąż nie doczekaliśmy się tej technologii na szeroką skalę – auta na wodór, choć można już spotkać na ulicach, stanowią prędzej ciekawostkę, niż realną rewolucję. Rozsądnie podchodzi do tego BMW, które określa rozwiązanie jako uzupełnienie, a nie alternatywę. Choć kto wie, może słabnący optymizm okaże się nietrafiony?

Tymczasem Toyota nie skupia się wyłącznie na samochodach osobowych, choć stanowią one dla firmy jeden z filarów transformacji. Japończycy widzą w ogniwach wodorowych szansę na dywersyfikację miksu energetycznego jako dostawca technologii, szczególnie w transporcie ciężkim. Trzecią ważną częścią jest wspieranie rozwoju infrastruktury, która pomoże rozszerzyć zakres działalności i pozwoli korzystać z rozwiązań w nieograniczającym zakresie.

Już teraz Japończycy współpracują z licznymi partnerami, a efekty ich działań są widoczne, choć niekoniecznie gołym okiem, m.in. w autobusach miejskich, transporcie morskim, stacjonarnych generatorach, czy kolejnictwie. Intensywne prace trwają także w sektorze transportu ciężarowego, z którym Toyota wiąże najpoważniejsze nadzieje, o czym miałem okazję przekonać się osobiście w podbrukselskim zakładzie marki.

Projekt wdrożenia technologii wodorowej do transportu ciężarówkowego Toyota rozpoczęła na początku 2022 r. Potrzebnym know-how Japończycy już dysponowali. Rozwiązania trzeba było tylko odpowiednio wyskalować i dopasować do produktu. Partnerem do projektu został wybrany VDL, a za bazę do prac posłużył elektryczny ciągnik siodłowy DAF CF, który został wyposażony w odpowiednią aparaturę.

Siedem zbiorników zdolnych pomieścić łącznie 39 kg wodoru umieszczono jeden na drugim w pionowej wieży zaraz za kabiną. Otoczone zespołami chłodzącymi tworzą zespół, który najmocniej wyróżnia wodorowe ciężarówki na ulicy. Reszta podzespołów ukryta jest tak, że gdyby nie wspomniana wieża, trudno byłoby rozpoznać na pierwszy rzut oka odmienny napęd.

W miejscu, gdzie w tradycyjnych ciągnikach siodłowych montowane są zbiorniki paliwa, zamontowano ogniwa wodorowe oraz akumulatory – w dwóch segmentach na każdą ze stron. Moc każdego z ogniw wynosi 160 kW, natomiast akumulatory przechowujące wyprodukowaną lub dostarczoną z zewnątrz energię mają łącznie 210 kWh pojemności.

Dopełnienie stanowi 490-konny silnik elektryczny przekazujący potencjał na koła. Masa gotowego do jazdy ciągnika wynosi 11 ton. Wnętrze pozostało z kolei praktycznie niezmienione – dodano jedynie dwa ekrany monitorujące podzespoły układu napędowego.

Pierwsze gotowe do jazdy prototypy ukończono już na przełomie 2023 i 2024 r. Na poklepaniu po plecach się jednak nie skończyło. Toyota postanowiło włączyć cztery zbudowane ciągniki do floty pojazdów obsługujących zakład TPCE, czyli Europejskie Centrum Części Toyoty, w belgijskim Diest. Ciężarówki dołączyły do służby w maju 2025 r. i od tamtej pory pokonały łącznie bezawaryjnie ponad 80 tys. km.

Cztery trasy łączące wspomniany zakład z holenderskim Amsterdamem i Rotterdamem, francuskim Lille oraz niemiecką Kolonią zostały dopasowane do możliwości ciężarówek, a jednocześnie pozwoliły wyjść poza laboratoryjny schemat i sprawdzić je w rzeczywistych warunkach. Realny zasięg wynosił ok. 400 km, natomiast średnie zużycie wodoru – ok. 7 kg/100 km. Dla porównania – wodorowe BMW X5, które miałem okazję testować 2 lata temu, potrzebowało ok. 1,2-1,5 kg/100 km.

Podczas zwykłej jazdy z pełnymi zbiornikami, system najpierw korzysta z wodoru, wytwarzając za pomocą odwróconej elektrolizy prąd, który służy do napędu zestawu. Akumulatory mogą być ładowane z zewnątrz lub z pomocą ogniw, ale ich stan naładowania nie osiągnie 100 proc. Pozostały bufor zarezerwowany jest dla energii odzyskiwanej podczas rekuperacji. Jeśli wodór się skończy, zmagazynowana w akumulatorze energia pozwoli przejechać jeszcze ok. 100 km.

Jakie są główne zalety wodorowej ciężarówki? Kierowca, z którym miałem okazję przejechać się prototypową ciężarówką, mówi przede wszystkim o redukcji hałasu. Faktycznie, gdy siedziałem w kabinie, trudno mi było przeoczyć panującą ciszę. Mężczyzna podkreślał też ogromny atut w postaci braku przenoszonych wibracji, a całość przekłada się na mniejsze zmęczenie jazdą.

Mówimy tu jednak tylko o aspekcie użytkowym. Szersze spojrzenie na zasadność projektu ma znacznie dalej idące skutki. Chodzi przede wszystkim o redukcję emisji dwutlenku węgla. Cały projekt jest podyktowany chęcią osiągnięcia neutralności węglowej przez Toyotę do 2040 r. w europejskim łańcuchu dostaw. Całość ma odbyć się w trzech etapach:

• ocena całkowitego kosztu posiadania (TCO), identyfikacja wąskich gardeł oraz inicjacja lokalnych eko-klastrów,
• osiągnięcie konkurencyjnego TCO bez dotacji i subwencji oraz wytyczenie tras logistycznych z istniejącą infrastrukturą wodorową,
• zrównanie TCO z ciężarówkami z silnikami Diesla, zapewnienie pewnych dostaw zielonego wodoru oraz wprowadzenie kryteriów neutralności węglowej przy wyborze dostawców.

Obecnie największym wyzwaniem jest infrastruktura. W Europie znajdziemy nieliczne stacje, a Toyota uważa, że dla sprawnego działania całej machiny, punkty musiałyby stać co ok. 200 km na głównych szlakach przewozowych. Problemem jest również cena wodoru, którego koszt obecnie waha się w zależności od kraju. Za kilogram H2 trzeba zapłacić obecnie od niespełna 10 do nawet 18 euro.

Niestety na polskich stacjach cena jest bliska górnej granicy (69 zł/kg). Toyota za wzór w przypadku wielu rozwiązań stawia Chiny. Tam flota pięciu głównych centrów wodorowych liczy już ponad 4 tys. ciężarówek napędzanych ogniwami, które mają do dyspozycji 400 stacji oraz tani wodór (poniżej 5 euro/kg).

Obecnie trwają dyskusje nad możliwościami rozwiązania tych problemów, a niektóre inicjatywy już są realizowane. Najprostsze i najszybsze do wdrożenia wydają się zmiany techniczne, które pozwolą zwiększyć konkurencyjność techniczną ciągników z ogniwami paliwowymi do ciężarówek napędzanych olejem napędowym.

400-kilometrowy zasięg pozwala używać ich w ograniczonym zakresie, choć szybkie tankowanie nie stanowi tak istotnej bariery, jak w przypadku akumulatorowych pojazdów. Ponadto inżynierowie już pracują nad kolejną generacją układu napędowego z wykorzystaniem ogniw. Moduły mają dysponować większą mocą oraz wydajnością, ale kluczowym wydają się także prace nad samymi zbiornikami.

Obecnie wodór jest w nich przetrzymywany pod ciśnieniem 350 barów. W kolejnej odsłonie ma to być 700 barów, co pozwoli zmieścić więcej wodoru, a co za tym idzie – dwukrotnie zwiększy zasięg. Ponadto dodana ma zostać możliwość tankowania wodoru dwoma złączami, co przyspieszy i tak krótki proces.

Gdy rozwiązane zostaną niedogodności techniczne wynikające z napędu, prace skupią się na rozszerzeniu skali wykorzystania ciężarówek z ogniwami wodorowymi. Mowa tu o opracowaniu różnych konfiguracji kabiny dla poszczególnych zastosowań, m.in. z kabiną sypialnianą, obniżoną ramą czy niską kabiną kierowcy dla lawet.

Toyota szacuje, że ciężarówki napędzane ogniwami wodorowymi mogłyby być stosowane na szerszą skalę już ok. 2030 r. Istotna rewolucja wcale nie wydaje się więc tak odległa. Miejmy nadzieję, że pójdzie lepiej, niż w przypadku samochód osobowych.