燒出零碳！新的燃料與拼搏之心（2022年開幕賽）

目錄

? 擴大“使用”選擇面：合成燃料成為新的“伙伴”
? “使用”技術(shù)的進步：行駛時間延長的氫燃料發(fā)動機
? “運輸”量的增加：氫燃料搬運量增加4倍
? “制造”伙伴的增加：山梨縣的綠色氫
? 通過斗志昂揚的熱情和行動不斷擴大朋友圈

眾所周知，氫燃料COROLLA通過利用發(fā)動機燃燒氫能來行駛。今年，它又參加了超級耐力賽，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）進行的比賽中，COROLLA穩(wěn)穩(wěn)地跑完了時長5小時的比賽。

當然，跑完全程這點已不是什么稀罕事了。不過值得一提的是，在本賽季中，“為了實現(xiàn)碳中和而擴大選擇面”這一挑戰(zhàn)將被更加全力推進。

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

但是，在去年的最后一場比賽中，MAZDA加入了比賽，今年開始SUBARU也加入了。因此接下來在ST-Q組別的舞臺上將有5輛車同臺競技。

為實現(xiàn)碳中和，汽車行業(yè)不斷推進相關(guān)技術(shù)的進步，不斷做出努力，這一點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”、“運輸”、“使用”三個方面的基礎(chǔ)上，為您帶來本賽季開幕賽的報道。

擴大“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，需要通過發(fā)動機燃燒燃料來提供行駛動力。

雖然它行駛時會排出CO2，但由于其燃燒的燃料是通過回收大氣中的CO2制造出來的，這么一來正負相抵，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的燃料。

通過使用該燃料，人們就能保留迄今為止積累下來的發(fā)動機技術(shù)，包括在市面上銷售的車在內(nèi)，都可以為實現(xiàn)碳中和做出貢獻，這便是其魅力所在。

而且從今年開始，WRC（世界拉力錦標賽）和WEC（世界汽車耐力錦標賽）都開始使用這種燃料，可以說這是現(xiàn)在備受矚目的一種燃料。

另外，SUBARU BRZ使用的發(fā)動機與量產(chǎn)車的一樣，為2.4L水平對置發(fā)動機。GR86的則是以GR YARIS發(fā)動機為基礎(chǔ)研發(fā)出來的1.4L渦輪增壓發(fā)動機。

雖然發(fā)動機不同，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。

當然，這是一項尚未普及的未來技術(shù)，很多人都關(guān)心它在比賽中是否可以充分發(fā)揮作用。負責碳中和燃料發(fā)動機研發(fā)工作的小川輝主管（GR動力傳動研發(fā)部）解釋道：“這款車的發(fā)動機硬件和之前相比完全沒有改變，也就是說和通常的汽油發(fā)動機是一樣的。操控方面，我們僅在現(xiàn)有發(fā)動機的操作范圍內(nèi)進行了調(diào)整，如點火時間、噴射時機等?！?

車手們也紛紛評價說：“比想象中的還要好，感覺和燃油車的駕駛體驗幾乎沒有區(qū)別，甚至一時會分不清哪個是燃油車，哪個是使用了合成燃料的車?！?/p>

事實上，無論是SUBARU BRZ還是GR86，在比賽中都沒有出現(xiàn)什么大問題，可以說這已經(jīng)是很具有實用性的燃料了。

但另一方面，價格問題是一大難題。

小川主管為我們說明了接下來的研究方向：“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、制造時盡量不改變現(xiàn)有發(fā)動機結(jié)構(gòu)……這些課題都有待解決?！?

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

“使用”技術(shù)的進步：行駛時間延長的氫燃料發(fā)動機

上個賽季中，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%，性能方面達到了不遜色于燃油車的水平。

從那之后到這次比賽期間，他們又改善了油耗方面的問題。馬力、扭矩和油耗，明明是魚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%。

對于這次進步，GR車輛研發(fā)部的高橋智也部長這么解釋道：“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，就無法用當初的力量進行噴射，因而最后很難用干凈。

這次，儲氫罐的殘留壓力減少了。同時，在不能很好地向發(fā)動機內(nèi)部供給燃料時，燃料的燃燒情況也得到了改善，因此車輛的續(xù)航距離有所提升。

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

這么一來，豐田在加氫時實現(xiàn)了大流量填充，并在去年年底成功將原來的加氫時間縮短了20秒，即從原本就非?？斓?分50秒進一步提升為了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)點是續(xù)航距離變長。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）會增加1.7倍左右，因此行駛距離也會相應(yīng)增加。

當然，液氫的優(yōu)點遠不止這些?，F(xiàn)在，我們需要對氣態(tài)氫施加70MPa的壓強，但液氫基本上可以在常壓下使用。

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

目前，氫燃料COROLLA的后排可以搭載4個燃料罐，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的便利性。

但是，溫度管理是一個問題。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，即-253℃。

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

關(guān)于對今后的展望，高橋部長說道：“汽車、基礎(chǔ)設(shè)施、完備的法律法規(guī)三者做不到位的話，車輛就無法使用液氫行駛。反之，如果準備好這三點，或許液氫在這個賽季就能亮相了，對此我十分期待?！?/p>

“運輸”量的增加：氫燃料搬運量增加4倍

本次比賽中同樣面臨著“運輸”挑戰(zhàn)。豐田運輸公司與Commercial Japan Partnersip Technologies（簡稱CJPT）聯(lián)合負責運輸工作，前者派出了生物燃料卡車，后者使用的是FC小型卡車。

最值得注意的是日常運輸中所使用的小型卡車，一次的氫燃料搬運量卻增加了4倍。

此外，儲氫罐的材質(zhì)也從金屬更換成為樹脂內(nèi)襯。

去年9月，在鈴鹿賽道首次使用FC小型卡車運輸氫燃料時，用的是鐵制儲氫罐貨架。

小型卡車的最大載重量不足3t。一個金屬貨架的重量為1700kg，所以當時一次只能運輸一貨架儲氫罐，氫燃料的搬運量約為15kg。

而且，從日本愛知縣的豐田市到鈴鹿賽場往返路程約200km，為運送15kg重的氫燃料，小型卡車就要耗費7kg氫燃料，可以說效率十分低下。

這次，在相關(guān)部門調(diào)整配合的基礎(chǔ)上，在確保安全的前提下，豐田還研發(fā)了氫燃料電池車及MIRAI用存放樹脂材質(zhì)儲氫罐的貨架。由此，每個儲氫罐的最大允許工作壓力從20MPa上升至45MPa，實現(xiàn)了氫燃料的增量運輸。

另外，由于儲氫罐變更為樹脂材質(zhì)，每個貨架成功減重至1350kg。小型卡車一次可運輸兩貨架，氫燃料的運輸量增加至56kg。

MIRAI的儲氫罐最大允許壓為70MPa，如果能實現(xiàn)進一步提高最大允許壓，再將貨架中的儲氫罐壓力均提高至新極限標準，那么氫燃料的搬運量將可提至83kg。

CJPT的中島裕樹社長意氣風發(fā)地說道：“雖然現(xiàn)實條件有限，但通過實證試驗可以獲取很多數(shù)據(jù)。這有助于研發(fā)人員提高安全性、找出問題所在。希望未來能夠有機會與更多相關(guān)方合作，實現(xiàn)下一個目標（儲氫罐壓力在70MPa狀態(tài)下的運輸）。”

“制造”伙伴的增加：山梨縣的綠色氫

本次比賽中，我們再次迎來了氫燃料“制造”的新伙伴——日本山梨縣。

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

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，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內(nèi)外推行利用太陽能制氫的一系列機制，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，簡稱“YHC）”。以飽滿的熱情展開了營業(yè)活動。

出席超級耐力賽記者招待會的山梨縣知事長崎幸太郎，干勁十足地表示：“我們希望能夠?qū)⑦@種以太陽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>

通過斗志昂揚的熱情和行動不斷擴大朋友圈

“斗志昂揚的熱情和行動”，這句口號仿佛成為了超級耐力賽的代名詞。在這次預(yù)選賽當天舉行的記者招待會上，豐田章男社長如是說道。

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

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。

“斗志昂揚的熱情和行動”。隨著這句口號其效果的傳播，各公司的工程師們都開始蠢蠢欲動，新一輪的激烈競爭即將拉開帷幕。

與競爭對手對決、升級賽車配置、提高速度正是賽車運動的魅力所在。

為了廣大賽車運動愛好群體，豐田將在進行激烈競爭的同時，努力探索實現(xiàn)碳中和社會的更多可能性。今年，我們也將繼續(xù)擴大選項與朋友圈，加速沖向下一個挑戰(zhàn)。