Toyota pracuje nad nową generacją silników spalinowych, które będą przystosowane do zasilania wodorem. Testowa GR Corolla H2 Concept podczas 24-godzinnej rywalizacji na torze Fuji sprawdziła najnowsze rozwiązania, które zdecydowanie poprawiają zasięg i trwałość innowacyjnego napędu wodorowego.

Zgodnie ze swoją wielotorową strategią dekarbonizacji Toyota od lat inwestuje w technologie wodorowe, które odegrają znaczną rolę w redukcji emisji w transporcie i innych sektorów gospodarki. Od 2014 roku oferuje model Mirai zasilany wodorowymi ogniwami paliwowymi, jednocześnie pracując nad jak najszerszym zastosowaniem tego paliwa. Kilka lat później firma rozpoczęła program rozwoju wodorowych silników spalinowych. Efektem tych prac jest GR Corolla H2 Concept, która od 2021 roku w japońskiej serii wyścigów długodystansowych ENEOS Super Taikyu testuje innowacyjne rozwiązania.

Samochód początkowo zasilany był wodorem w stanie gazowym. W maju 2023 roku podczas wyścigu Fuji 24 Hours zadebiutowała kolejna odsłona tego auta, tym razem wykorzystującego ciekły wodór. Dzięki temu tankowanie okazało się szybsze, a jego organizacja na terenie toru wyścigowego dużo łatwiejsza.

Na tegoroczną edycję wyścigu na legendarnym obiekcie przygotowano auto z dwoma nowymi rozwiązaniami, które zwiększyły wydajność i trwałość jej napędu. Samochód poprowadził zespół sześciu kierowców, w tym Morizo, czyli Akio Toyoda (prezes Zarządu i dyrektor reprezentatywny Toyota Motor Corporation), oraz Jari-Matti Latvala (szef rajdowego zespołu TOYOTA GAZOO Racing). Prototypowe auto uzyskało znacznie lepsze osiągi i pokonało łącznie 332 okrążenia, przy zasięgu na jednym zbiorniku do 30 okrążeń.

Zbiornik paliwa o nowym kształcie i zasięg większy o połowę
Pierwszą nowością jest nowy kształt zbiornika na ciekły wodór. Dzięki temu może pomieścić więcej paliwa, zajmując tyle samo miejsca w samochodzie co zbiornik cylindryczny stosowany wcześniej. Pojemność wzrosła ze 150 l do 220 l i mieści 15 kg ciekłego wodoru zamiast 10 kg. Co więcej, w ciągu zaledwie dwóch lat Toyocie udało się dwukrotnie zwiększyć ilość wodoru tankowanego na raz, do czego przyczyniło się przejście z paliwa gazowego na ciekłe. W tegorocznej edycji wyścigu Fuji 24H zasięg auta na jednym tankowaniu wyniósł 135 km, o połowę więcej w porównaniu z rokiem ubiegłym (90 km) i ponad dwukrotnie więcej niż w roku 2022 (54 km), gdy auto zasilano wodorem w stanie gazowym.

Zmiana kształtu zbiornika paliwa była możliwa dzięki przejściu z paliwa gazowego na ciekłe. Cylindryczne zbiorniki stosuje się do magazynowania sprężonego wodoru, aby wysokie ciśnienie rozkładało się równomiernie. Ponieważ jednak ciekły wodór ma niższe ciśnienie niż gaz, daje to możliwość stosowania pojemników o innych kształtach. Zbiornik o owalnym przekroju opracowany przez Toyotę okazał się równie bezpieczny jak jego poprzednik.

Trzykrotnie trwalsza pompa ciekłego wodoru
Motorsport na najwyższym poziomie powoduje bardzo szybkie zużywanie się komponentów, których wymiana podczas długodystansowych wyścigów jest czymś normalnym. Dzięki temu o wiele szybciej można zidentyfikować źródła potencjalnych problemów w rozwiązaniach testowanych do aut drogowych. W pracach rozwojowych nad GR Corollą H2 trwałość pompy paliwa była drugim obok pojemności zbiornika zagadnieniem, na którym Toyota skupiła się w pracach rozwojowych nad GR Corollą H2.

Nowa pompa została tak zaprojektowana, aby można było ukończyć 24-godzinny wyścig bez konieczności wymiany tego komponentu. Dopracowano jej konstrukcję, co znacząco zwiększyło trwałość całego podzespołu. Większa trwałość pozwoliła skrócić częstotliwość i czas postoju auta w pit stopie, zwiększając szanse na uzyskanie dobrego wyniku.

Nowy system automatycznego wychwytywania CO2
Toyota prowadzi prace rozwojowe nad technologią silników spalinowych zasilanych wodorem ze względu na potencjalne zalety tego rozwiązania. Należy do nich nie tylko brak emisji CO2 z rury wydechowej podczas jazdy, ale także możliwość wykorzystania istniejących technologii napędowych, krótki czas tankowania wodoru oraz wyraźne ograniczenie zapotrzebowania na trudno dostępne i drogie pierwiastki, takie jak lit, kobalt i nikiel. Wodorowe silniki spalinowe mogą doprowadzić do szybkiej redukcji emisji CO2 w motoryzacji przy stosunkowo niewielkich modyfikacjach już dziś masowo produkowanych jednostek napędowych i dalszym wykorzystaniu już istniejących fabryk samochodów i części.

Aby jeszcze bardziej obniżyć emisję CO2 wodorowego napędu spalinowego, GR Corolla H2 otrzymała nową technologię wychwytywania CO2 z powietrza. Urządzenie zainstalowane w komorze silnika wykorzystuje do pracy ciepło wytwarzane przez silnik spalinowy. Mówiąc dokładniej, na wlocie filtra powietrza został zamocowany system pochłaniający CO2, a obok niego urządzenie do oddzielania dwutlenku węgla, który jest następnie magazynowany w małym zbiorniku wypełnionym absorbentem.