Folyékony hidrogénnel hajtott versenyautót fejlesztett a Toyota
A Toyota közismerten a hidrogén alapú mobilitás egyik vezető fejlesztője. A különböző tanulmányautók és motorok bemutatásán túl egy hidrogén belsőégésű motorral meghajtott Corolla versenyautó is évek óta sikerrel méreti meg magát több versenysorozatban. Az említett jármű 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.
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. 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 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. A kidolgozásnak tizedmilliméter pontosságúnak kellett lennie. A hegesztés okozta torzítások figyelembevétele ilyen műszaki követelmények mellett herkulesi feladatnak bizonyult.
Fél évnyi munka elvégzése három hónap alatt
A tartály egyes alkatrészei, például a karimák és a fúvókák nem feleltek meg a Toyota szigorú követelményeinek, még akkor sem, ha egyébként a japán ipari szabványoknak (JIS) megfeleltek. Az ilyen alkatrészeket a semmiből fejlesztették és gyártották, a Shinko Group összetett erőforrásait felhasználva, hogy ultrarövid átfutási időt és nagy pontosságú végeredményt érjenek el. Amikor a helyzet speciális készségeket igényelt, tapasztalt veteránokat hívtak a frontvonalba, hogy csatlakozzanak a csapathoz. A gyártás mellett 25 tag foglalkozott olyan területekkel, mint a tervezés és a jóváhagyások beszerzése. Ennek a Shinko egészére kiterjedő erőfeszítésnek köszönhetően, amely hétvégi és ünnepnapi műszakokat is tartalmazott, az általában hat hónapig tartó munkát mindössze három hónap alatt sikerült elvégezniük.
A Shinko Industries által épített tartályt először 2022 októberében szerelték be egy autóba. A folyékony hidrogén rendszer működését és biztonságát alaposan tesztelték, így az autó egy hónapon belül használatra kész volt. Novemberben a csapat sikeresen teljesítette az első tesztet a Fuji Speedwayen. A 2023 márciusi suzukai szezonnyitót tűzték ki célul, mint az autó debütálását éles versenyen. A kudarc azonban hozzátartozik a járatlan utakhoz. Annak ellenére, hogy korábban problémamentesen működött, az autó újra és újra meghibásodott, ha a körülmények megváltoztak.
Az okokat gyakran nem lehetett a helyszínen felderíteni. Bár minden napra jutott valami nehézség, az ilyen problémákat a központban elhárították, és úgy tűnt, hogy a projekt folyamatosan halad előre. Március 8-án azonban, mindössze tíz nappal a nagy verseny előtt, komoly incidens történt. A pályán végzett próbafutás során tűz ütött ki a motortérben. Szerencsére sem a pilóta, sem a csapattagok nem sérültek meg, de a járműben keletkezett károk miatt a csapat feladta a szezonnyitón való szereplést. A kihagyott verseny volt a csapat legkisebb gondja.
A fejlesztőcsapat attól tartott, hogy ha a tűzeset uralja majd a híreket, a projektet le kell zárniuk. A munka azonban mégis folytatódott. Egy héttel később, amikor bejelentették a csapat visszalépését a versenytől, Koji Sato elnök és Akio Toyoda igazgatósági elnök is egyértelművé tette, hogy tovább akarnak lépni a fejlesztésben. A Toyota vezetőinek támogatásával a fejlesztők a 24 órás versenyt tűzték ki célul, ugyanazt az eseményt, amelyen az eredeti H2 Corolla debütált 2021-ben.
Helyreállítás helyett fejlesztés
A csapat dolgát megnehezítette, hogy minden alkatrész egyedi darab volt. Két és fél hónap állt rendelkezésükre, hogy megrendeljék ezeket az alkatrészeket, és újjáépítsék a járművet a gyártás kezdeti szakaszától, vagyis a csupasz karosszériától, motor, ülések és egyéb alkatrészek nélkül. Noha egy ilyen ütemezés normális esetben lehetetlen lett volna, a fejlesztők megragadták a második esélyt, és minden erőfeszítést beleadtak egy új autó megalkotásába. Ráadásul ahelyett, hogy egyszerűen helyreállították volna a járművet a korábbi állapotába, fejlesztésekkel töltötték az időt.
Az újabb tűz megelőzése érdekében a hidrogéncsöveket eltolták a motor magas hőmérsékletű helyeitől, és mechanikai javításokat hajtottak végre, hogy az illesztések ne lazuljanak meg. A további biztonsági intézkedések közé tartozott a fedél, amely szivárgás esetén hidrogént vezet az érzékelőhöz. A csapatnak sikerült 50 kilogrammot megspórolnia abból a nagyjából 300 kilóból, amelyet a jármű a hidrogéngázról való átállás során magára szedett. A Fuji Speedwayen elért köridők még az eredeti H2 Corolla első versenyén beállított köridőknél is jobbak voltak.
A tesztelési szakasz és maga a verseny között a legnagyobb fejtörést a fejlesztőcsapatnak az a szivattyú jelentette, amelynek feladata a folyékony hidrogén kiszívása a tartályból. A projekt vezérigazgatója, Ito „jelenleg a folyékony hidrogénnel kapcsolatos legnagyobb műszaki kihívásnak” nevezte ezt a problémát: az alkatrészekből egyszerűen hiányzik az erő és a megbízhatóság ahhoz, hogy 24 órán keresztül működjenek a szélsőséges -253°C-os környezetben. Éppen ezért a verseny során a biztonság érdekében a csapat két szivattyúcserét is betervezett, egyszer este és egyszer reggel, hogy megelőző jelleggel már azelőtt kicseréljék az alkatrészt, mielőtt megállna miatta az autó.
A 24 órás verseny összekovácsolta a Toyota autóját és a legénységet egyaránt. Az autónak nem kellett egyszer sem a tervezetteken kívül a bokszba mennie, így a csapat 358 kört tett meg, ami összesen 1634 kilométert jelent. Különös véletlen, hogy pont ugyanannyi kört futott az autó, mint az első 24 órás versenyen a még hidrogéngázzal hajtott modell. Sorsszerűnek tűnt mindez, hogy a csapat körbeért a hidrogén új lehetőségeinek felfedezésével.
Próbáld ki nálunk a sportfogadást! (x)
