富士24小時(shí)耐力賽的準(zhǔn)備知識(shí) 第3集　另一個(gè)值得關(guān)注地方“氫能補(bǔ)給”

目錄

? 賽事中怎樣加氫？
? 綠色氫能的驅(qū)動(dòng)方式
? 氫能賽車在耐力比賽中續(xù)航里程成為勝敗的關(guān)鍵
? 忙碌在耐久賽賽場(chǎng)上的加氫工作人員

富士24小時(shí)耐力賽的準(zhǔn)備知識(shí)第3集，本集將為大家解密氫能賽車“氫能補(bǔ)給”的過(guò)程。

4月22日豐田章男社長(zhǎng)駕駛氫能賽車駛向賽道，從當(dāng)天他的講話不難看出，進(jìn)站補(bǔ)給（Pit Stop），也就是氫能賽車的加氫將是關(guān)系此次賽事成敗的一個(gè)關(guān)鍵。

豐田社長(zhǎng) 我之前聽(tīng)到大家擔(dān)心燃油經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題，24小時(shí)耐力賽中，相比汽車的耐久性，工程師們的連續(xù)工作狀態(tài)其實(shí)更加至關(guān)重要。 由于（氫能賽車）需要更多的進(jìn)站加氫，因此在24小時(shí)耐久賽中，應(yīng)該采用哪種機(jī)制應(yīng)對(duì)檢修補(bǔ)給的工作？ 除了通常的輪胎更換、加氫作業(yè)之外，我認(rèn)為還包括各種零件更換作業(yè)。

在比賽中，進(jìn)入維修站的賽車會(huì)停放在維修區(qū)輔道上，工程師團(tuán)隊(duì)的各個(gè)成員會(huì)將它團(tuán)團(tuán)圍住，分工合作完成車手更替、輪胎更換、加油等一系列工作，然后賽車會(huì)再返賽道。

維修區(qū)輔道上，圍繞GR Yaris緊張作業(yè)的工程師（攝影師：三橋仁志/ N-RAK攝影社）

補(bǔ)給維修的工作爭(zhēng)分奪秒，為了盡可能縮短時(shí)間每個(gè)站點(diǎn)都安裝了加油塔。但是，這里并沒(méi)配置供氫能賽車使用的加氫設(shè)備。

對(duì)于不燒油的氫能賽車，要如何保障“加氫環(huán)節(jié)”？能夠分秒必爭(zhēng)地完成補(bǔ)給，讓賽車迅速返回賽道嗎？此次，一切都不得不從零開始。

在之前的報(bào)道中我們已經(jīng)介紹過(guò)，裝載在本次賽車中的儲(chǔ)氫罐是與裝載在MIRAI的儲(chǔ)氫罐完全相同的。MIRAI的氫能余量不足時(shí)，車主就需要行駛到某個(gè)加氫站去加氫。

目前，全國(guó)共建成了144個(gè)加氫站（截至2021年5月）。還有部分城市尚未配置加氫站，加氫站的基礎(chǔ)設(shè)施還處于普及階段。

加氫站大致分為兩類：“固定式”和“移動(dòng)式”。“固定式”是指將氫能存儲(chǔ)在固定儲(chǔ)氫罐的加氫站?！耙苿?dòng)式”是指裝載了大型儲(chǔ)氫罐的儲(chǔ)氫罐車，儲(chǔ)氫罐車可以前往指定位置為氫能汽車充氫。

拍攝：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，“移動(dòng)充氫站”將開進(jìn)富士賽車場(chǎng)（靜岡縣）。

但是，在本次項(xiàng)目中負(fù)責(zé)氫能供給的GR項(xiàng)目推進(jìn)部主管蟹江庸司和市川正明小組卻說(shuō)：“事情遠(yuǎn)沒(méi)有這么簡(jiǎn)單”。

賽事中怎樣充氫？

無(wú)論是在移動(dòng)充氫站的儲(chǔ)氫罐中，還是在卡羅拉運(yùn)動(dòng)版氫能賽車的儲(chǔ)氫罐中，氫能都是以高壓壓縮方式存放，就像充滿氣的氣球一樣。

而充氫就是將氫能從“儲(chǔ)氫罐車的儲(chǔ)氫罐”輸送到“車載儲(chǔ)氫罐”的過(guò)程，為了保證作業(yè)的安全，必須遵守《高壓氣體安全法》等各種法律和法規(guī)。

例如，在24小時(shí)耐力賽中，會(huì)安排四輛裝載了氫能的儲(chǔ)氫罐車隨時(shí)待命。不過(guò)由于總存儲(chǔ)量超過(guò)限定值，必須事先獲得靜岡縣的審批。

市川組長(zhǎng) 經(jīng)過(guò)與車隊(duì)和賽場(chǎng)后勤人員的討論，最終將ROOKIE Racing維修區(qū)設(shè)置在第一彎道的附近，這個(gè)位置便于賽車駛離維修區(qū)。 首先，一旦賽車駛?cè)刖S修區(qū)，輪胎更換、車手更替等除了加氫以外的工作都要求在維修區(qū)輔道上完成。 之后就是啟動(dòng)引擎，賽車自行離開。在通常的賽事中，賽車會(huì)原路返回賽道，但是此次我們會(huì)要求賽車駛向賽道外的圍場(chǎng)區(qū)。 我們?cè)趪鷪?chǎng)區(qū)傍邊劃分了一個(gè)很大的區(qū)域，這里設(shè)置了兩臺(tái)移動(dòng)式加氫站（儲(chǔ)氫罐車），就像兩臺(tái)并列的加油樁，只是里面灌滿的不是汽油，而是氫能... 首先，賽車會(huì)停靠在第一個(gè)加氫樁，完成第一道加氫后再次啟動(dòng)引擎，駛向幾米外的第二個(gè)加氫樁。在第二個(gè)加氫樁加滿氫后，賽車再次啟動(dòng)引擎回到賽道。乍一看，這一套流程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。但是這樣的設(shè)計(jì)其實(shí)是最大限度地縮短了加氫時(shí)間。

攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

下面我們來(lái)看看為什么“分兩次加氫更能縮短時(shí)間”。

如前所述，儲(chǔ)氫罐就像是一個(gè)充滿氣的氣球。在最初卡羅拉賽車是充滿氫的狀態(tài)，也就是說(shuō)是裝載著一個(gè)飽滿鼓脹的氣球在賽道上飛馳的。這種鼓脹的壓力大約是大氣壓的700倍。氫能罐源源不斷地向發(fā)動(dòng)機(jī)輸送氫能的同時(shí)，自身也像一個(gè)泄氣的氣球不斷萎縮，氫能罐的壓力也隨之逐漸下降。

當(dāng)氫能罐中的氫能用盡（氣球沒(méi)氣時(shí)），賽車駛?cè)刖S修站，再次加氫（讓氣球膨脹）并返回賽道。

（不過(guò)實(shí)際上，氫能罐的內(nèi)部壓力會(huì)上升，氫能罐本身不會(huì)膨脹。）

撮影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

接下來(lái)借用氣球的變化說(shuō)明這場(chǎng)賽事中的加氫過(guò)程。

行駛了一段時(shí)間后搭載了已經(jīng)干癟的“氣球”的卡羅拉氫能賽車駛向了充滿氣的“氣球”--加氫樁。一條長(zhǎng)長(zhǎng)的軟管將兩者連接，在兩個(gè)“氣球”之間氫能流動(dòng)，氫能從加氫樁輸送到羅拉氫能賽車的儲(chǔ)氫罐中。

最開始高壓氫能宛如開閘泄洪猛烈地流進(jìn)賽車儲(chǔ)氫罐，當(dāng)兩者內(nèi)部壓力相近（當(dāng)加氫樁也達(dá)到同樣的膨脹程度時(shí)），氫能輸送速度也開始漸緩。因此，這個(gè)時(shí)候需要另一個(gè)充滿氣的“氣球”。將賽車再次與這個(gè)新的“氣球”連接，氫能輸送速度再次迅速提升。而這第二個(gè)氣球就是等候在一旁的第二臺(tái)加氫樁。這就是同時(shí)準(zhǔn)備兩個(gè)加氫樁的原因。

在測(cè)試中，我們?cè)谝粋€(gè)加氫樁上花費(fèi)的時(shí)間大約是5分鐘。首先在第一個(gè)加氫樁上連續(xù)加氫3分鐘。但是，這并不意味著3分鐘后就立即拔出軟管，讓車前往第二個(gè)加氫樁。要等到氫能從軟管中排盡，工作人員高聲喊說(shuō)：“降壓開始！”，才會(huì)開始第二流程的作業(yè)。

因?yàn)槊偷冒纬鲕浌埽趦?nèi)部壓力的作用下它會(huì)像香檳瓶塞一樣高速地彈開，這是非常危險(xiǎn)的。

（實(shí)際上設(shè)備本身已經(jīng)設(shè)置了避免這種拔出方式的機(jī)制）

等待加氫樁完全釋放壓力，再安全地拔出軟管，這個(gè)降壓過(guò)程也大約要花費(fèi)1分鐘。

現(xiàn)在為什么配置2臺(tái)加氫樁的原因已經(jīng)清楚，但是這個(gè)過(guò)程仍然不是最省時(shí)的。

撮影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

此次氫能賽車參賽是世界首創(chuàng)。四個(gè)月前，當(dāng)豐田做出“參賽！”的決定時(shí)，大伙兒就馬上開始一鼓作氣熱火朝天開始準(zhǔn)備。首先，確保氫能汽車能真正在賽道上跑起來(lái)的基本配置已經(jīng)到位。

現(xiàn)在我們是將平時(shí)設(shè)置在城市中的加氫站臨時(shí)安裝在賽道上。這些為參賽做出的準(zhǔn)備工作也許就會(huì)誕生出引領(lǐng)未來(lái)的創(chuàng)新。

綠色氫能的驅(qū)動(dòng)方式

氫能燃燒不排放二氧化碳。但是，在制造氫氣過(guò)程中可能會(huì)排放二氧化碳。因此，氫能又被分為綠氫、藍(lán)氫和灰氫三大類。

灰氫來(lái)自化石燃料的副產(chǎn)品，在制造過(guò)程中會(huì)排放二氧化碳。藍(lán)氫是指會(huì)在灰氫制造過(guò)程中會(huì)回收排放的二氧化碳。而綠氫則是指利用可再生能源（太陽(yáng)能或風(fēng)力發(fā)電）電解水制造出來(lái)的氫氣。因此在綠氫的制造過(guò)程中不會(huì)排放二氧化碳。

這次，為出征24小時(shí)耐力賽的氫能賽車提供動(dòng)力的是福島縣浪江町生產(chǎn)的“綠氫”。充灌在兩個(gè)移動(dòng)式加氫站的儲(chǔ)氫罐中的氫能都來(lái)自于這里。

撮影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

我們特意向負(fù)責(zé)人市川組長(zhǎng)詢問(wèn)了關(guān)于綠氫的制造事宜。

市川組長(zhǎng) 這次賽車采用從浪江町運(yùn)輸而來(lái)的綠氫，因此不論是在氫能的制造中，或者在賽車的行駛中，都不會(huì)排放二氧化碳。 這是對(duì)碳中和發(fā)起的真正挑戰(zhàn)。 不過(guò)實(shí)際上在浪江町運(yùn)輸氫氣的過(guò)程中排放了二氧化碳。我們計(jì)算了排放量，從總量上是實(shí)現(xiàn)碳中性的。 豐田社長(zhǎng)所說(shuō)，只有所有的“生產(chǎn)者、運(yùn)輸者和使用者”共同努力，我們才能真正迎來(lái)氫能時(shí)代。在這次的挑戰(zhàn)中，我親身體會(huì)了要完成這個(gè)目標(biāo)絕非易事。

氫能賽車在耐力比賽中續(xù)航里程成為勝敗的關(guān)鍵

賽事中，氫能賽車到底加氫一次可以跑多少圈將成為眾人矚目的焦點(diǎn)。為此團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了各種摸索和嘗試。

設(shè)置在車手前面的顯示儀表上可以看到儲(chǔ)氫罐內(nèi)部氫氣壓力指數(shù)。 如果該數(shù)值降低，則意味“氫能不足”。

H2 中控屏上顯示出儲(chǔ)氫罐壓力的指數(shù)

負(fù)責(zé)首程的松井隆光車手坐上賽車被推入賽道時(shí)，他的回答是：“能跑多遠(yuǎn)？能跑多遠(yuǎn)就跑多遠(yuǎn)?！?/p>

不過(guò)最終，賽車沒(méi)有機(jī)會(huì)在賽道上耗盡最后的氫能，因?yàn)檐囀质盏搅朔祷鼐S修站的指令。在這次的試驗(yàn)中，發(fā)動(dòng)機(jī)的表現(xiàn)已經(jīng)讓賽場(chǎng)中工程師預(yù)感到賽車也許能比最初計(jì)算的里程跑得更遠(yuǎn)。

攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

賽車上的工程師都是純粹為賽事而生，比賽高于一切。在他們心中只有一個(gè)執(zhí)念就是盡可能減少加氫次數(shù)，讓賽車跑得更遠(yuǎn)。但是儲(chǔ)氫罐工程師的焦慮也溢于言表，不斷查看氣壓數(shù)據(jù)時(shí)，擔(dān)心“真的可以跑得那么遠(yuǎn)嗎？”。

賽車工程師們聚集在維修站，一邊查看從車內(nèi)裝載的傳感器發(fā)回來(lái)的數(shù)據(jù)，一邊像討價(jià)還價(jià)似的不斷地交流討論。

“真的可以跑15圈??？”

“不... 15圈可能有點(diǎn)困難...從13圈開始吧?！?/p>

在真正的賽場(chǎng)上，到底卡羅拉氫能賽車跑完多少圈返回維修站是最合適的呢？ 這一點(diǎn)應(yīng)該也是很多人拭目以待的。

攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

忙碌在耐久賽賽場(chǎng)上的加氫工作人員

如上所述，加氫環(huán)節(jié)耗時(shí)有些長(zhǎng)，負(fù)責(zé)加氫的工作人員們也對(duì)這個(gè)時(shí)間并不滿意， “我們會(huì)盡可能縮短時(shí)間，讓卡羅拉跑得更遠(yuǎn)。” 蟹江主管說(shuō)到。

攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

蟹江主管 首先，毋庸置疑安全第一。但是這是一場(chǎng)比賽，我希望即使是縮短一秒，也能讓賽車盡快駛回賽道。賽車多跑1m，我們都可以獲得更多的數(shù)據(jù)，也更加向氫能時(shí)代和碳中和邁近了一步。 為此，我們會(huì)努力縮短每個(gè)流程的準(zhǔn)備時(shí)間。我們借鑒了豐田生產(chǎn)系統(tǒng)（TPS）的思維方式，盡可能提高作業(yè)效率。 比賽的過(guò)程也是我們不斷摸索不斷改善的過(guò)程，我們也許會(huì)重復(fù)無(wú)數(shù)次加氫的工作，但是我希望在24小時(shí)耐力賽結(jié)束時(shí)，加氫耗時(shí)已經(jīng)優(yōu)化到了最短時(shí)間。 這次，我們還與巖谷產(chǎn)業(yè)、太陽(yáng)日酸、鈴木商館等多家氫能相關(guān)公司攜手合作。不僅是我們，每個(gè)參與者都與車手并肩作戰(zhàn)，為了讓氫能賽車哪怕多跑1米而全身奮戰(zhàn)在這24小時(shí)，請(qǐng)一定多多支持我們。

在這次賽場(chǎng)上，加氫區(qū)也屬于維修站的范圍、負(fù)責(zé)加氫的工作人員也屬于維修站的成員，他們和工程師們一樣穿著厚厚的防火工作服，他們同樣是24小時(shí)的戰(zhàn)場(chǎng)上揮灑汗水的戰(zhàn)友。對(duì)于這一群忙碌奔波在24小時(shí)耐力賽場(chǎng)上的加氫工作人員，豐田時(shí)報(bào)會(huì)同樣將鏡頭聚焦他們身上。

攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY