تويوتا تعمل على زيادة حجم البطارية في شبه خلية الوقود، وتثير صيغة للشاحنات الصغيرة
في أحدث نسختها المرتبطة بالإنتاج من خلايا الوقود الهيدروجينية النصف نهائية، تضيف تويوتا المزيد من الأشياء التي ستساعدها على قطع المسافة باستمرار: البطاريات.
غالبًا ما يُنظر إلى طاقة خلايا الوقود الهيدروجينية كبديل للبطاريات، ولكن هنا الأخيرة تجعل الأولى أفضل. اختارت تويوتا تركيب 200 كيلووات في الساعة من خلايا بطارية ليثيوم أيون NCA (ألومنيوم وكوبالت النيكل) في خلية وقود الهيدروجين الخاصة Kenworth T680 المقرر عرضها في معرض النقل النظيف المتقدم (ACT) في وقت لاحق من هذا الشهر.
إنها صيغة يمكن أن تكون بمثابة نموذج للمستقبل لجعل المركبات التجارية التي تعمل بخلايا الوقود الهيدروجينية قابلة للحياة، وكما أكد المسؤولون التنفيذيون في تويوتا الأسبوع الماضي، فإن البطاريات هي قطعة ضرورية لإنشاء شبه فعال لخلايا الوقود للاستخدام الإقليمي.
كينوورث-تويوتا نصف خلية وقود مع بطارية بقدرة 200 كيلووات في الساعة
ليست هناك حاجة إلى مثل هذه الحزمة الكبيرة من البطاريات في الغالبية العظمى من الوقت، ولكنها تمنح هذا التنسيق مرونة أكبر بكثير. يعد هذا النصف الضخم من الفئة 8 بمثابة تطور لنصف نهائي خلايا الوقود الهيدروجينية التي اختبرتها تويوتا وكينورث في شكل نموذج أولي لسنوات مع واجب الميناء والتشغيل المحلي، ومع هذا التغيير أصبح شبه جيد الآن للتشغيل الإقليمي: ما يصل إلى 82000 رطل من الحمولة والهدف 300 ميل بغض النظر عن التضاريس – أو ما يصل إلى 450 ميلاً على التضاريس الأكثر هدوءًا.
تُستخدم البطاريات دائمًا كمخزن للطاقة مع أكوام خلايا الوقود، والتي تستغرق بعض الوقت لتكثف وتنتج أفضل إنتاج ثابت للطاقة. وقالت تويوتا إن وجود حزمة بطارية أكبر بكثير على متن الطائرة يساعد في نهاية المطاف على تعزيز كفاءة مجموعة خلايا الوقود شبه هذه، ومن المحتمل أن تسمح حزمة البطارية بقدر كبير من استعادة الطاقة عند التخفيضات الأكثر حدة.
في أحدث إصدار له، يمكن لـ Kenworth T680 المجهز خصيصًا الانتقال بشكل مريح من لونج بيتش، كاليفورنيا، عبر الطريق السريع 5 Grapevine الشهير، بسرعة، مع حمولة كاملة، إلى بارستو والعودة – ما يقرب من 270 ميلًا – دون الحاجة إلى القلق أبدًا بشأن التعرض للخطر. بالوقود.
مدى يصل إلى 450 ميلاً عند تعبئة الهيدروجين
وينتج النموذج الأولي الأخير 415 حصانًا من الطاقة المستمرة من خلال نظام محرك مزدوج بقدرة 310 كيلووات، ويعود بمدى رسمي يصل إلى 450 ميلًا من 58.8 كجم من الهيدروجين. تم إعداده ليتم تشغيله بواسطة مجموعة معيارية مبنية على مجموعة Gen 2 الحالية المستخدمة في Toyota Mirai. سيتم تجميع الوحدة بواسطة شركة تويوتا في كنتاكي وتقديمها لمجموعة من الشركات، على الرغم من أن خلايا الوقود نفسها ستأتي من اليابان.
نموذج أولي لخلية الوقود الهيدروجينية من كينوورث-تويوتا. – مايو 2024
وينتج التكوين الجديد أساسًا عن استماع تويوتا إلى العملاء التجاريين المحتملين للشاحنة، ومعالجة احتياجاتهم المباشرة، كما أوضح سكوت فريدمان، كبير مديري البرامج في تويوتا أمريكا الشمالية المكلف بتكامل مجموعة نقل الحركة التي تعمل بخلايا الوقود. وبغض النظر عن البطاريات والوحدات النمطية، فإن تصميم شاحنات الميناء السابقة ينتقل في الغالب إلى هذا النموذج الأولي الجديد.
يعد النظام ثنائي المحرك وناقل الحركة والتكامل الشامل من مسؤوليات تويوتا بالإضافة إلى وحدة خلايا الوقود نفسها. يتم تثبيت مجموعات البطاريات على السرج الجانبي، ويتم تركيبها على مستوى منخفض إلى حد ما على الكابينة بالقرب من مكان وجود خزانات الوقود، في حين أن خزانات الهيدروجين الكبيرة أخف وزنًا بكثير ومثبتة في مكان أعلى، وتحتل ما يمكن أن يكون نائمًا.
بطارية كبيرة، لا يوجد منفذ شحن
لا تخطط تويوتا لشحن هذه السيارة عبر أي وسيلة أخرى غير كومة خلايا الوقود، ولا يوجد منفذ شحن، وفقًا لفريدمان. لذا فإن حزمة البطارية تمثل مخزنًا مؤقتًا عملاقًا، يبدو أنه يمكن استخدامه بذكاء بواسطة برامج إدارة الأسطول. وقال فريدمان: “لا نريد أن تضطر شاحناتنا إلى التوقف عند محطة البطاريات ومحطة الهيدروجين”.
“لقد قمنا بتطويره بناءً على دورات العمل وتوقعات العملاء، وهذا هو نوع النطاق،” لخص فريدمان. وأضاف، “يمكنك تعديل هذا بسهولة”، بعد توقف مؤقت عند الضغط عليه حول ما إذا كان من الممكن إضافة منفذ شحن للعميل الذي، على سبيل المثال، يريد هذه الإمكانية.
نموذج أولي لخلية الوقود الهيدروجينية من كينوورث-تويوتا. – مايو 2024
من المحتمل أن تكون تويوتا قد حددت الاحتمالات بالفعل. ولديها منصة اختبار للخدمة الشاقة في مركزها لتطوير الهيدروجين (H2HQ) في جاردينا، بما في ذلك داينو مقدر بـ 1.2 ميجاوات من الطاقة لتأخذ في الاعتبار أنواع التطبيقات التي قد تعدها في المستقبل.
في جولة في H2HQ الأسبوع الماضي، أسقط المسؤولون التنفيذيون في تويوتا الكثير من التلميحات بأنها تعمل على شاحنات صغيرة تعمل بخلايا وقود الهيدروجين. حتى أنها تمتلك نموذجًا أوليًا من تندرا يعمل بخلايا الوقود في اليابان، وتستخدمه لقطر سيارة السباق ذات محرك احتراق الهيدروجين. وهذا بالإضافة إلى نموذج بيك أب هيلوكس الذي يعمل بخلايا وقود الهيدروجين في المملكة المتحدة
نموذج تويوتا هايلكس لخلايا الوقود الهيدروجينية
قدمت تويوتا سببًا مباشرًا بشكل غير متوقع لتجاوز أجهزة الشحن في سيارات الركاب: إن إضافة منفذ شحن يؤدي إلى تثبيط بناء شبكة الهيدروجين.
وفي حديثه مع Green Car Reports في أواخر عام 2019، أخبرنا كبير المهندسين في شركة ميراي، يوشيكازو تاناكا، أنه لتنمية البنية التحتية للهيدروجين تحتاج إلى استهلاكه؛ إذا بدأ العملاء بالشحن في المنزل، فلن يستهلكوا (ويعتمدوا) على الهيدروجين.
لكن الأمر مختلف بالنسبة للشاحنات، كما يقول جاي ساكيت، كبير المهندسين السابق في تويوتا تندرا الذي يعمل الآن بشكل مباشر مع خلايا الوقود كمهندس رئيسي للتنقل المتقدم. مثلما قامت تويوتا بزيادة حجم البطارية لشبه خلايا الوقود ولكنها لا تضيف منفذ شحن، فإن تويوتا لا ترى الكثير من الاستخدام لمنفذ الشحن في شاحنة البيك اب.
نموذج تويوتا هايلكس لخلايا الوقود الهيدروجينية
إذا قامت تويوتا بتصنيع شاحنة تعمل بخلايا الوقود، اقترح ساكيت لـ Green Car Reports، أنها ستكون موجهة نحو أولئك الذين يسحبون الشاحنة بشكل متكرر أو يستخدمون حقًا قدرة الشاحنة – وقال إن الشحن والقطر ببساطة لا يعملان معًا. وعملاء تندرا يسحبونها بشكل متكرر.
باختصار، لخص ساكيت أن الأمر يتعلق بالوقت والاتساق وكثافة الطاقة. يمكنك الحصول على وقود الهيدروجين لمدة 20 دقيقة، وهو جيد لمئات الأميال حتى عند القطر. لكن شحن نوع البطارية اللازمة لهذا النوع من النطاق لا يزال يمثل عقبة خطيرة اليوم.
ردًا على العديد من المطالبات حول كيفية استخدام هذا في العالم الحقيقي، لم يؤكد ساكيت أن قدرة المكونات الإضافية كانت شيئًا كانت الشركة تفكر فيه بجدية. ومع ذلك، أشار ساكيت إلى المشروع شبه وبطارية عازلة أكبر كنموذج لما يمكن أن ينجح في حالة تجارية أو أسطول يمكن التنبؤ به، حيث يتم إنشاء محطات التزود بالوقود.
ربما يكون ذلك حول أحد مراكز الهيدروجين التي من المقرر أن يتم تمويلها اتحاديًا بمبلغ 8 مليارات دولار.
التزود بالوقود الهيدروجيني في تويوتا H2HQ
ولا تزال نفس تحديات التزود بالوقود الهيدروجيني
ويتوافق هذا أيضًا بشكل وثيق مع الصيغ الأخرى المستخدمة في الصناعة – مثل تلك الخاصة بـ “Nikola Tre”، التي تحتوي على 200 كيلووات من وحدات طاقة خلايا الوقود مع 164 كيلووات/ساعة من طاقة البطارية. أعلنت نيكولا هذا الأسبوع عن محطتها الثانية لتزويد الوقود بشركة HYLA في كاليفورنيا، بالقرب من ميناء لونج بيتش. ومن المقرر إنشاء 60 محطة هيدروجين بحلول عام 2026، مدعومة بالحوافز.
الميناء نفسه هو موطن منشأة Tri-Gen التابعة لشركة Toyota، والتي تخرج أكبر ميناء أمريكي لشركة Toyota من الشبكة، وتولد 2.3 ميجاوات من الكهرباء يوميًا من الغاز الطبيعي الذي يتم تجديده من خلال الاعتمادات عبر غاز الميثان الناتج في الصرف الصحي في مقاطعة أورانج. كما أنه يولد ما يصل إلى 1200 كجم من الهيدروجين يوميًا لاستخدامه لتزويد المركبات الهيدروجينية بالوقود، بالإضافة إلى 1400 جالون من الماء يوميًا يمكن استخدامها لغسل المركبات القادمة إلى الميناء.
في حين أن الجزء الكربوني من الحساب يتطلب سلسلة من الافتراضات والتساؤلات، فإن ما ينتج أو لا يخرج من حلول خلايا الوقود هذه، مثل نصف المركبات أو الشاحنات الصغيرة، هو أكثر وضوحًا بكثير. إذا كان يغطي الحلول التي لا تعمل عمليًا مع البطاريات وحدها، مع حل يتخلص من الانبعاثات التي تشكل الضباب الدخاني وجزيئات عادم الديزل، فلماذا لا؟
