A Toyota közismerten a hidrogén alapú mobilitás egyik vezető fejlesztője: a kínálatában szereplő, melléktermékként tiszta vizet kibocsátó hidrogén üzemanyagcellás elektromos meghajtású technológiával meghajtott személyautó (Mirai), kisteherautó, busz, nagyteherautó, targonca, vonat és hajó mellett a hidrogén belsőégésű technológia területén is ígéretes eredményeket tud felmutatni. A különböző tanulmányautók (GR Yaris, Corolla Cross) és motorok bemutatásán túl egy hidrogén belsőégésű motorral meghajtott Corolla versenyautó is évek óta sikerrel méreti meg magát több versenysorozatban. Az említett ugyanakkor gáz halmazállapotú hidrogént használ, ezért szólt nagyot a hír, amikor május végén a Toyota által kifejlesztett folyékony hidrogénnel hajtott autó sikerrel teljesítette a NAPAC Fuji SUPER TEC 24 órás versenyt, amely egyben a 2023-as ENEOS Super Taikyu sorozat második fordulója volt.
A folyékony hidrogénnel hajtott autó versenybe küldése már önmagában világelső vállalkozás volt. Annak ellenére, hogy a Toyota csapata a sorozat legkeményebb fordulójában, a 24 órás versenyen küldte harcba először a versenygépet, az autó 358 kört teljesített a Shizuoka prefektúrában található Oyama legendás pályáján, a Fuji Speedwayen – ez egyébként 1634 kilométeres versenytávot jelent. Ez a bravúr mindössze 18 hónapnyi gyors fejlesztés után valósult meg: ez idő alatt a Toyota folyamatos teszteken és kudarcokon ment keresztül, és minden nap tartogatott valami nehézséget a fejlesztőcsapat számára.
„Ha nem állunk neki most, a jövő nem fog változni”
Ugorjunk vissza egy évet az időben, a 2022 júniusában megrendezett Super Taikyu Fuji 24 órás versenyre.
„Még mindig nem tudtuk működésre bírni. Hosszú út áll még előttünk, de a csapat motivált és keményen dolgozik, tudván, hogy ha nem állunk neki most, a jövő nem fog változni.” – Tomoya Takahashi, a GR járműfejlesztési részlegének vezérigazgatója (jelenleg a TOYOTA GAZOO Racing versenyistálló elnöke) akkor így jellemezte a folyékony hidrogénnel működő autó akkori állapotát, amelynek fejlesztése 2022 elején kezdődött. Alig egy évvel azután, hogy a H2 Corolla először versenyzett gáz-halmazállapotú hidrogénnel, a Toyota már megtette a következő lépést a motorsportok segítségével történő széndioxid-mentesítés felé.
A folyékony hidrogén fő előnye a hosszabb hatótáv
Az üzemanyag energiasűrűsége (az egységnyi térfogatra jutó energia) körülbelül 1,7-szerese a gáz halmazállapotú hidrogénének, így az autó ennyivel nagyobb hatótávolsággal rendelkezik. A gáznemű hidrogénnel ellentétben a folyadék nem igényel nagy nyomást, ami nagyobb szabadságot tesz lehetővé a tartály kialakításában (a gáz halmazállapotú hidrogént tartalmazó tartályoknak ugyanis hengeralakúnak kell lenniük, hogy az erőhatásokat egyenletesen osszák el a nagy nyomás miatt). Másrészt viszont nehéz fenntartani az ultraalacsony, -253 °C-os hőmérsékletet, amelyen a hidrogén cseppfolyóssá válik. Míg a meglévő motorhoz nem kellett hozzányúlni, a tartályt kiemelkedően hatékony szigeteléssel kellett kifejleszteni, hogy a hidrogén üzemanyag folyékony állapotban maradjon. Számos új alkatrészre is szükség volt, köztük egy nyomásfokozó szivattyúra az üzemanyag szállítására, egy párologtatóra az üzemanyag felmelegítésére és gázzá alakítására, valamint egy nyomáskamrára, amely a vezető gázpedálkezeléséhez igazodó hidrogénmennyiséget szolgáltat a motor számára. Míg sok alkatrész nulláról történő fejlesztése még folyamatban volt, a csapat mérnökei már akkor bemutatták a folyékony hidrogénes rendszer modellváltozatát a sajtó számára. A bemutatón a fejlesztésben résztvevő Ryosuke Yamamoto (GR Járműfejlesztési részleg) így fogalmazott:
„Bár már sok beszállítóval dolgoztunk együtt, több partnert szerettünk volna bevonni a munkába, hogy együtt finomítsuk a technológiát, és valami jelentőségteljest alkossunk meg. Reméltük, hogy többen látják majd ezt, és segíteni fognak.”
A Toyota „elképesztően nagy” pontosságú műszaki követelményei
A másik oldalon ez az erőfeszítés rávilágít a partnerek megtalálásának nehézségére. És nem csoda, hogy a folyékony hidrogéntüzelésű mobilitás egyetlen példája a rakéták voltak. Bár a csapat talált olyan gyártókat, amelyek nagyméretű hidrogéntartályokat gyártanak, gyakorlatilag senki sem fejlesztett személygépjárművekhez alkalmas kompakt tartályokat. Yamamoto és fejlesztőtársai bejárták Japánt, keresve valakit, aki rendelkezik olyan fejlett műszaki képességekkel, hogy a versenyzéshez szükséges paraméterek mellett megépítsen egy tartályt – hiszen ez a projekt sikerének kulcsa. A keresés során megismerkedtek a Yamaguchi prefektúrában található Ube városából származó Shinko Industries vállalattal. Míg a cég erősségei a mélyépítésben, az építőiparban és más nagyszabású projektekben rejlenek, a csapat a Shinkót választotta ki magasan képzett hegesztőmesterei okán. A kettős héjú vákuumszigetelő tartálynak szorosan be kellett illeszkednie a számára kijelölt helyre, ugyanakkor lehetővé kellett tennie a hidrogén bemeneti/kimeneti fúvóka felszerelését. Mivel egy egyedi darabról van szó, minden hegesztést kézzel kellett elvégezni. Ez még a Shinko hegesztőinek képességeit ismerve is ijesztő feladatnak bizonyult. Keiji Kawano, a Shinko Plant Service* vezérigazgató-helyettese elmondta, hogy miért.
„Még soha nem dolgoztunk együtt autógyártóval. Általában nagy berendezésekkel, például darukkal és mélyépítési projektekkel foglalkozunk. Ahelyett, hogy több tucat ugyanolyan a terméket készítenénk, egyedi darabok gyártásával foglalkozunk. Számunkra a Toyota műszaki követelményei elképesztően nagy pontosságot követeltek meg.”
A kidolgozásnak tizedmilliméter pontosságúnak kellett lennie. A hegesztés okozta torzítások figyelembevétele ilyen műszaki követelmények mellett herkulesi feladatnak bizonyult.
