燒出零碳！新的燃料與拼搏之心（2022年開(kāi)幕賽）

目錄

? 擴(kuò)大“使用”選擇面：合成燃料成為新的“伙伴”
? “使用”技術(shù)的進(jìn)步：行駛時(shí)間延長(zhǎng)的氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)
? “運(yùn)輸”量的增加：氫燃料搬運(yùn)量增加4倍
? “制造”伙伴的增加：山梨縣的綠色氫
? 通過(guò)斗志昂揚(yáng)的熱情和行動(dòng)不斷擴(kuò)大朋友圈

眾所周知，氫燃料COROLLA通過(guò)利用發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒氫能來(lái)行駛。今年，它又參加了超級(jí)耐力賽，并順利完成了這次挑戰(zhàn)。

3月19日至20日，在鈴鹿賽道（三重縣鈴鹿市）進(jìn)行的比賽中，COROLLA穩(wěn)穩(wěn)地跑完了時(shí)長(zhǎng)5小時(shí)的比賽。

當(dāng)然，跑完全程這點(diǎn)已不是什么稀罕事了。不過(guò)值得一提的是，在本賽季中，“為了實(shí)現(xiàn)碳中和而擴(kuò)大選擇面”這一挑戰(zhàn)將被更加全力推進(jìn)。

在去年11月岡山縣舉行的最后一場(chǎng)比賽之前，在各汽車(chē)廠商研發(fā)車(chē)輛參加的“ST-Q”組別比賽中，只有包括氫燃料COROLLA在內(nèi)的ROOKIE Racing的兩輛車(chē)參賽。

但是，在去年的最后一場(chǎng)比賽中，MAZDA加入了比賽，今年開(kāi)始SUBARU也加入了。因此接下來(lái)在ST-Q組別的舞臺(tái)上將有5輛車(chē)同臺(tái)競(jìng)技。

為實(shí)現(xiàn)碳中和，汽車(chē)行業(yè)不斷推進(jìn)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，不斷做出努力，這一點(diǎn)在本次比賽中也有所體現(xiàn)。比如新加入的SUBARU BRZ和ROOKIE Racing的GR86，它們就使用了氫能和二氧化碳（CO2）合成的燃料（合成燃料）參賽。

本文將在梳理好能源的“制造”、“運(yùn)輸”、“使用”三個(gè)方面的基礎(chǔ)上，為您帶來(lái)本賽季開(kāi)幕賽的報(bào)道。

擴(kuò)大“使用”選擇面：合成燃料成為新的“伙伴”

首次參賽的SUBARU BRZ和GR86所使用的合成燃料與汽油一樣，需要通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒燃料來(lái)提供行駛動(dòng)力。

雖然它行駛時(shí)會(huì)排出CO2，但由于其燃燒的燃料是通過(guò)回收大氣中的CO2制造出來(lái)的，這么一來(lái)正負(fù)相抵，排出量即為±0。這和去年的最后一站中MAZDA DEMIO所使用的生物燃料一樣，都是可以為碳中和做出貢獻(xiàn)的燃料。

通過(guò)使用該燃料，人們就能保留迄今為止積累下來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，包括在市面上銷(xiāo)售的車(chē)在內(nèi)，都可以為實(shí)現(xiàn)碳中和做出貢獻(xiàn)，這便是其魅力所在。

而且從今年開(kāi)始，WRC（世界拉力錦標(biāo)賽）和WEC（世界汽車(chē)耐力錦標(biāo)賽）都開(kāi)始使用這種燃料，可以說(shuō)這是現(xiàn)在備受矚目的一種燃料。

另外，SUBARU BRZ使用的發(fā)動(dòng)機(jī)與量產(chǎn)車(chē)的一樣，為2.4L水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)。GR86的則是以GR YARIS發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)研發(fā)出來(lái)的1.4L渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。

雖然發(fā)動(dòng)機(jī)不同，但是使用的是同樣給WRC提供合成燃料的歐洲廠商生產(chǎn)的燃料。

當(dāng)然，這是一項(xiàng)尚未普及的未來(lái)技術(shù)，很多人都關(guān)心它在比賽中是否可以充分發(fā)揮作用。負(fù)責(zé)碳中和燃料發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)工作的小川輝主管（GR動(dòng)力傳動(dòng)研發(fā)部）解釋道：“這款車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)硬件和之前相比完全沒(méi)有改變，也就是說(shuō)和通常的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是一樣的。操控方面，我們僅在現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的操作范圍內(nèi)進(jìn)行了調(diào)整，如點(diǎn)火時(shí)間、噴射時(shí)機(jī)等?！?

車(chē)手們也紛紛評(píng)價(jià)說(shuō)：“比想象中的還要好，感覺(jué)和燃油車(chē)的駕駛體驗(yàn)幾乎沒(méi)有區(qū)別，甚至一時(shí)會(huì)分不清哪個(gè)是燃油車(chē)，哪個(gè)是使用了合成燃料的車(chē)?！?/p>

事實(shí)上，無(wú)論是SUBARU BRZ還是GR86，在比賽中都沒(méi)有出現(xiàn)什么大問(wèn)題，可以說(shuō)這已經(jīng)是很具有實(shí)用性的燃料了。

但另一方面，價(jià)格問(wèn)題是一大難題。

小川主管為我們說(shuō)明了接下來(lái)的研究方向：“現(xiàn)在的燃料還不是其最終形式，我們?nèi)孕枰伎既绾问股a(chǎn)成本更低，如何在最小的改動(dòng)下使用現(xiàn)有的技術(shù)以及生產(chǎn)設(shè)備。與燃料廠商協(xié)商、研發(fā)成本較低的產(chǎn)品、制造時(shí)盡量不改變現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)……這些課題都有待解決?！?

今后，汽車(chē)廠商和燃料廠商之間要制定合理的價(jià)格，謀求整個(gè)行業(yè)的規(guī)范化。

“使用”技術(shù)的進(jìn)步：行駛時(shí)間延長(zhǎng)的氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)

上個(gè)賽季中，在氫燃料COROLLA首次參加比賽后的半年間，其馬力提高了24%，扭矩提高了33%，性能方面達(dá)到了不遜色于燃油車(chē)的水平。

從那之后到這次比賽期間，他們又改善了油耗方面的問(wèn)題。馬力、扭矩和油耗，明明是魚(yú)與熊掌不可兼得的事物，他們卻成功在保持馬力和扭矩不變的情況下讓油耗節(jié)省了20%。

對(duì)于這次進(jìn)步，GR車(chē)輛研發(fā)部的高橋智也部長(zhǎng)這么解釋道：“去年在鈴鹿賽道上，我們加滿1次氫可以跑8圈，而現(xiàn)在能跑10圈了?！?/p>

做到這一點(diǎn)的關(guān)鍵就在于如何“徹底用完”氣體燃料。和噴霧罐一樣，氣體燃料的剩余量一旦減少，就無(wú)法用當(dāng)初的力量進(jìn)行噴射，因而最后很難用干凈。

這次，儲(chǔ)氫罐的殘留壓力減少了。同時(shí)，在不能很好地向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部供給燃料時(shí)，燃料的燃燒情況也得到了改善，因此車(chē)輛的續(xù)航距離有所提升。

另外，現(xiàn)在加氫所需時(shí)間也更短了：在增大噴嘴和填充口直徑的同時(shí)，加氫側(cè)的壓強(qiáng)從以前的40MPa提高到了60MPa。

這么一來(lái)，豐田在加氫時(shí)實(shí)現(xiàn)了大流量填充，并在去年年底成功將原來(lái)的加氫時(shí)間縮短了20秒，即從原本就非?？斓?分50秒進(jìn)一步提升為了1分30秒。

另外，在本次比賽中，豐田還公布了今后將挑戰(zhàn)使用液氫的消息。

使用液氫最大的優(yōu)點(diǎn)是續(xù)航距離變長(zhǎng)。壓縮后的氫氣在液化后，其能量密度（單位體積內(nèi)的包含的能量）會(huì)增加1.7倍左右，因此行駛距離也會(huì)相應(yīng)增加。

當(dāng)然，液氫的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)不止這些?，F(xiàn)在，我們需要對(duì)氣態(tài)氫施加70MPa的壓強(qiáng)，但液氫基本上可以在常壓下使用。

這樣的話，儲(chǔ)氫罐的形狀就不一定非要是（保證壓力能均等分散的）“圓形”，如此一來(lái)燃料的車(chē)載效率就會(huì)提高。

目前，氫燃料COROLLA的后排可以搭載4個(gè)燃料罐，如果燃料罐體積變小，并且形狀不再受限的話，就可以確保后排乘坐的舒適性，從而提高用戶使用時(shí)的便利性。

但是，溫度管理是一個(gè)問(wèn)題。為了保持氫的液體狀態(tài)，必須一直保證溫度低于氫的沸點(diǎn)，即-253℃。

而且，搭載液體燃料行駛這一全新的挑戰(zhàn)，由于還沒(méi)有相關(guān)規(guī)則，所以與技術(shù)層面一樣，也需要與有關(guān)行政部門(mén)商量，完善其法律法規(guī)。

關(guān)于對(duì)今后的展望，高橋部長(zhǎng)說(shuō)道：“汽車(chē)、基礎(chǔ)設(shè)施、完備的法律法規(guī)三者做不到位的話，車(chē)輛就無(wú)法使用液氫行駛。反之，如果準(zhǔn)備好這三點(diǎn)，或許液氫在這個(gè)賽季就能亮相了，對(duì)此我十分期待?！?/p>

“運(yùn)輸”量的增加：氫燃料搬運(yùn)量增加4倍

本次比賽中同樣面臨著“運(yùn)輸”挑戰(zhàn)。豐田運(yùn)輸公司與Commercial Japan Partnersip Technologies（簡(jiǎn)稱(chēng)CJPT）聯(lián)合負(fù)責(zé)運(yùn)輸工作，前者派出了生物燃料卡車(chē)，后者使用的是FC小型卡車(chē)。

最值得注意的是日常運(yùn)輸中所使用的小型卡車(chē)，一次的氫燃料搬運(yùn)量卻增加了4倍。

此外，儲(chǔ)氫罐的材質(zhì)也從金屬更換成為樹(shù)脂內(nèi)襯。

去年9月，在鈴鹿賽道首次使用FC小型卡車(chē)運(yùn)輸氫燃料時(shí)，用的是鐵制儲(chǔ)氫罐貨架。

小型卡車(chē)的最大載重量不足3t。一個(gè)金屬貨架的重量為1700kg，所以當(dāng)時(shí)一次只能運(yùn)輸一貨架儲(chǔ)氫罐，氫燃料的搬運(yùn)量約為15kg。

而且，從日本愛(ài)知縣的豐田市到鈴鹿賽場(chǎng)往返路程約200km，為運(yùn)送15kg重的氫燃料，小型卡車(chē)就要耗費(fèi)7kg氫燃料，可以說(shuō)效率十分低下。

這次，在相關(guān)部門(mén)調(diào)整配合的基礎(chǔ)上，在確保安全的前提下，豐田還研發(fā)了氫燃料電池車(chē)及MIRAI用存放樹(shù)脂材質(zhì)儲(chǔ)氫罐的貨架。由此，每個(gè)儲(chǔ)氫罐的最大允許工作壓力從20MPa上升至45MPa，實(shí)現(xiàn)了氫燃料的增量運(yùn)輸。

另外，由于儲(chǔ)氫罐變更為樹(shù)脂材質(zhì)，每個(gè)貨架成功減重至1350kg。小型卡車(chē)一次可運(yùn)輸兩貨架，氫燃料的運(yùn)輸量增加至56kg。

MIRAI的儲(chǔ)氫罐最大允許壓為70MPa，如果能實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提高最大允許壓，再將貨架中的儲(chǔ)氫罐壓力均提高至新極限標(biāo)準(zhǔn)，那么氫燃料的搬運(yùn)量將可提至83kg。

CJPT的中島裕樹(shù)社長(zhǎng)意氣風(fēng)發(fā)地說(shuō)道：“雖然現(xiàn)實(shí)條件有限，但通過(guò)實(shí)證試驗(yàn)可以獲取很多數(shù)據(jù)。這有助于研發(fā)人員提高安全性、找出問(wèn)題所在。希望未來(lái)能夠有機(jī)會(huì)與更多相關(guān)方合作，實(shí)現(xiàn)下一個(gè)目標(biāo)（儲(chǔ)氫罐壓力在70MPa狀態(tài)下的運(yùn)輸）?！?

“制造”伙伴的增加：山梨縣的綠色氫

本次比賽中，我們?cè)俅斡瓉?lái)了氫燃料“制造”的新伙伴——日本山梨縣。

該縣與東京電力公司（簡(jiǎn)稱(chēng)TEPCO）、東麗（簡(jiǎn)稱(chēng)TORAY）等企業(yè)合作，自2021年6月，使用日本山梨縣甲府市米倉(cāng)山的米倉(cāng)山太陽(yáng)能發(fā)電廠電力，開(kāi)始嘗試造氫。

該電廠的制造能力為370Nm3/h。它能夠保持向電力系統(tǒng)穩(wěn)定供電的同時(shí)，利用因天氣因素超額制造的電力，制造綠色氫提供給縣內(nèi)外。

山梨縣為了在日本國(guó)內(nèi)外推行利用太陽(yáng)能制氫的一系列機(jī)制，與前文中提到的兩家公司，在今年2月份成立了“山梨氫能公司（Yamanashi Hydrogen Company，簡(jiǎn)稱(chēng)“YHC）”。以飽滿的熱情展開(kāi)了營(yíng)業(yè)活動(dòng)。

出席超級(jí)耐力賽記者招待會(huì)的山梨縣知事長(zhǎng)崎幸太郎，干勁十足地表示：“我們希望能夠?qū)⑦@種以太陽(yáng)能等可再生資源制造出的綠色氫設(shè)備、系統(tǒng)推廣至全日本，甚至全球?！?/p>

通過(guò)斗志昂揚(yáng)的熱情和行動(dòng)不斷擴(kuò)大朋友圈

“斗志昂揚(yáng)的熱情和行動(dòng)”，這句口號(hào)仿佛成為了超級(jí)耐力賽的代名詞。在這次預(yù)選賽當(dāng)天舉行的記者招待會(huì)上，豐田章男社長(zhǎng)如是說(shuō)道。

如果您一直在關(guān)注日本超級(jí)耐力賽，那么一定不難發(fā)現(xiàn)，為碳中和而努力的“朋友圈”確實(shí)在不斷擴(kuò)大。記者招待會(huì)背景板上的LOGO，從一開(kāi)始的8個(gè)，現(xiàn)已擴(kuò)大至22個(gè)。

而且，參加了同組別比賽的MAZDA與SUBARU公司，也在潛移默化中發(fā)生了變化。

“斗志昂揚(yáng)的熱情和行動(dòng)”。隨著這句口號(hào)其效果的傳播，各公司的工程師們都開(kāi)始蠢蠢欲動(dòng)，新一輪的激烈競(jìng)爭(zhēng)即將拉開(kāi)帷幕。

與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手對(duì)決、升級(jí)賽車(chē)配置、提高速度正是賽車(chē)運(yùn)動(dòng)的魅力所在。

為了廣大賽車(chē)運(yùn)動(dòng)愛(ài)好群體，豐田將在進(jìn)行激烈競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)，努力探索實(shí)現(xiàn)碳中和社會(huì)的更多可能性。今年，我們也將繼續(xù)擴(kuò)大選項(xiàng)與朋友圈，加速?zèng)_向下一個(gè)挑戰(zhàn)。