Wyścigowa Toyota GR Corolla na ciekły wodór po udanych testach z technologią nadprzewodnictwa zwiększającą efektywność napędu

Toyota Motor Corporation prowadzi prace badawcze nad zastosowaniem zjawiska nadprzewodnictwa w technologiach motoryzacyjnych. Nowatorskie rozwiązanie zostało sprawdzone w prototypowym systemie zasilania ciekłym wodorem w wyścigowej wersji modelu GR Corolla. Celem projektu jest poprawa wydajności napędów wykorzystujących wodór.

Wyścigowa Toyota GR Corolla od 2021 roku wykorzystywana jest jako jeżdżąca platforma badawcza do rozwoju napędów wodorowych. Udział w japońskich zawodach Super Taikyu Series stwarza możliwość sprawdzania nowych technologii w wyjątkowo wymagających warunkach – przy dużych obciążeniach oraz w szerokim zakresie temperatur pracy. Zebrane podczas rywalizacji dane i doświadczenia realnie przyspieszają postęp w dziedzinie rozwiązań wodorowych.

Większa efektywność i ograniczenie strat energii

Toyota GR Corolla na pierwszy rzut oka niewiele się zmienia, jednak z edycji na edycję przechodzi głęboką ewolucję technologiczną. W 2021 roku zapisała się w historii jako pierwszy samochód wyścigowy napędzany wodorem. Po dwóch latach pierwszy raz wykorzystano w niej ciekły wodór, a podczas ostatniego startu na torze Fuji Speedway inżynierowie sprawdzali potencjał nadprzewodnictwa w wodorowym układzie napędowym. Zjawisko to polega na zaniku oporu elektrycznego w określonych materiałach po schłodzeniu ich do temperatury krytycznej. Ciekły wodór, którego temperatura wynosi około –253°C, tworzy naturalne środowisko sprzyjające pracy elementów nadprzewodzących.

Prace nad wdrożeniem tej technologii w wodorowej GR Corolli rozpoczęły się w 2023 roku. Podczas testów na torze Fuji specjaliści z Toyota Motor Corporation analizowali zachowanie nadprzewodnictwa w silniku elektrycznym napędzającym pompę paliwa. Jednostka została umieszczona bezpośrednio w zbiorniku wodoru i funkcjonuje w środowisku kriogenicznym, co pozwoliło wyeliminować dodatkowe systemy chłodzenia. Praca w warunkach nadprzewodnictwa oznacza przepływ prądu bez strat wynikających z oporu elektrycznego, a tym samym wyższą sprawność i mniejsze wydzielanie ciepła.

Mniejsza masa konstrukcji i większa pojemność zbiornika na wodór

Wprowadzenie nadprzewodzącego silnika umożliwiło istotne ograniczenie gabarytów i masy całego modułu pompy ciekłego wodoru. Umieszczenie kluczowych podzespołów bezpośrednio w zbiorniku paliwa pozwala lepiej wykorzystać dostępną przestrzeń oraz ograniczyć straty wodoru spowodowane jego odparowywaniem. Dzięki temu pojemność zbiornika zwiększono z 150 do 300 litrów. W dłuższej perspektywie takie rozwiązania mogą przełożyć się na większy zasięg pojazdów korzystających z ciekłego wodoru, a także na uproszczenie konstrukcji całego układu zasilania.

Projekt wodorowego silnika spalinowego nadzoruje Naoaki Ito, Project General Manager w GR Vehicle Development Div, który podkreśla: „Pojazdy napędzane ciekłym wodorem są ściśle powiązane z technologią nadprzewodnictwa, która ma kluczowe znaczenie dla przyszłości. Optymalizacja konstrukcji, w tym m.in. zwiększenie pojemności zbiornika, integracja silnika wewnątrz zbiornika oraz ograniczenie strat wodoru, pozwala na redukcję masy i poprawę efektywności. Celem jest dalszy rozwój technologii w bliskiej współpracy z japońskimi firmami i rozszerzanie sieci partnerów”.

Niezawodność kluczowym wyzwaniem Toyoty

Mimo że udane wykorzystanie nadprzewodnictwa w motoryzacji stanowi ważny krok w rozwoju napędów wodorowych, projekt wciąż pozostaje na etapie badań. Inżynierowie skupiają się przede wszystkim na trwałości elementów pracujących w ekstremalnie niskich temperaturach oraz na stabilności działania całego układu w różnych warunkach eksploatacyjnych. Nowa technologia jest częścią długoterminowej strategii Toyoty, zakładającej równoległe rozwijanie wielu niskoemisyjnych rozwiązań, w tym napędów opartych na wodorze.