Tekniken som gjorde bränslecellen 90 procent billigare

2013-11-07 05:30 Eddie Pröckl  

Det är som en scen i en film. En avspärrad del av Tokyos hamnområde. Skyskrapor i fonden. Tre underligt dekorerade bilar bränner varv på varv runt en konmarkerad bana. Det enda som hörs är däckens ljud mot asfalten, särskilt när någon av oss förare lyckas få hjulen att spinna loss.

Det är lite oklart vad vi egentligen håller på med. Toyota visar sin nya bränslecellsbil, men det vi internationella biltestare ägnar oss åt har mycket lite med själva bränslecellen att göra. Vi testar vridmoment och acceleration (som beror på vilken elmotor man använder), vi provocerar bromsar och fjädring, vi kör våra varv. Vad man kan säga om bränslecellen är att den verkar fungera – alltså omvandla vätgas till el – under dessa fältmässiga förhållanden.

Att köra bränslecellsbil är exakt som att köra elbil. Ställ spaken på D, lossa handbromsen, iväg. Bilen drivs av en elmotor som får ström från ett batteri. Men bakom batteriet sitter bränslecellen, som omvandlar vätgas från bilens trycktankar till el. Det gör att de underligt dekorerade bilarna kan fortsätta sina ryckiga turer runt hamnområdet timme ut och timme in, utan att Toyotas funktionärer blir det minsta oroliga. Det tar tre minuter att fylla på vätgas. En påfyllning räcker till eldrift i 65 mil.

Bilarna vi kör har rullat de 32 milen från Toyota City till Tokyo för egen maskin. De är verklighetsnära prototyper, där skalet till en liten Lexus har utrustats med bränslecellsteknik och fått de dynamiska egenskaper som den serieproducerade bränslecellsbilen ska ha.

Det häftigaste här är inte bilkörningen, utan det nya bränslecellssystemet.

Toyotas ingenjörer har pressat kostnaderna för bränslecell och trycktank med mer än 90 procent. Sedan räknar man med att halvera den återstående kostnaden när serieproduktionen startar nästa år. Dessutom uppger Toyota att man har förbättrat verkningsgraden och löst de tekniska problemen med kallstart och livslängd på bränslecellen.

– Vi har arbetat med det här i 20 år. Det var först för 2–3 år sedan som vi hade gjort så stora tekniska framsteg att vi insåg att det skulle gå att kommersialisera, säger Tatsuaki Yokoyama, en av de ansvariga för bränslecellskonstruktionen.

Arbetet har handlat om att förenkla konstruktionen, minska mängden platina (från 100 till 30 gram per bränslecell), använda material som är enklare att massproducera, och sedan göra hela paketet mer kompakt. Ett av problemen har varit att klara att starta bilen vid frysgrader. Lösningen blev att återföra värme som torkar ut membranen i bränslecellen, och bilen startar nu vid -30°C.

– Nu är tiden den största utmaningen. Vi har sagt att vi ska lansera en kommersiell bränslecellsbil 2015, det är inte långt kvar, säger Tatsuaki Yokoyama.

Själva den nya bränslecellsenheten är inte mycket större än en gammal boxermotor och väger ungefär lika mycket, 75 till 100 kilo. Energitätheten är 3 kW per liter, dubbelt så hög som den förra generationen.

– För en personbil räcker en sån här enhet. Vi placerar den under framsätet. För en buss använder vi två. De går att ställa ovanpå varandra om man vill, det är inget problem. Och om man vill köra tung lastbil med 60 ton på släpet, hm, då behövs nog tre enheter, säger Satoshi Ogiso, som är ansvarig för avancerad teknik på Toyota.

Han visar också den nya trycktanken, en annan del i systemet där man har lyckats kapa kostnaderna rejält.

– De första generationerna gjorde vi med kolfiber av samma kvalitet som i rymdprogrammen. Vi har tagit fram en billigare sort som klarar våra behov. Dessutom har vi hittat på ett bättre sätt att linda själva fibrerna för att öka hållfastheten.

Både när det gäller bränslecellen och tanken ligger stora besparingar i att man har lyckats industrialisera tillverkning som tidigare varit närmast hantverksmässig. En annan faktor är att man använder samma komponenter som i hybridbilarna. Samma elmotor och drivlina, samma styrsystem, samma typ av batteri.

– Nu har vi ett målpris på fem miljoner yen (cirka 350 000 kronor) för bränslecellssystemet och det dubbla för en hel bil, säger Satoshi Ogiso.

Den verkliga kostnaden kommer i början att vara högre, men precis som när man introducerade hybridbilen Prius tänker företaget stödja marknadsintroduktionen.

Hyundai först med serieproduktion

Flera biltillverkare satsar på vätgas i tanken. Sydkoreanska Hyundai påstår sig vara först med serieproduktion av bilar med bränsleceller.
 

I februari startade tillverkningen av modellen ix35 Fuel Cell, som ska tillverkas i 1 000 exemplar fram till 2015. Därefter ska produktionen öka till 10 000 om året. Samtidigt ska kostnaderna halveras, sa Byung Ki Ahn, chef för utvecklingen av bränsleceller inom Hyundai, när Ny Teknik besökte företaget i juni i år.

Andra biltillverkare som siktar på serietillverkning av bränslecellsbilar är, förutom Toyota, Honda, Mercedes, Nissan, Ford och GM.

Ett stort hinder för att försäljningen ska ta fart är att det finns få tankställen för vätgas. Daimler har därför gått samman med flera olje- och gasföretag i en tysk satsning på att bygga 400 vätgasmackar till år 2023.

Även i Japan, Sydkorea, Storbritannien och delstaten Kalifornien i USA planeras stora investeringar i infrastrukturen för vätgas.

Marie Alpman

Eddie Pröckl

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkla: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Senaste inom

Sponsrat innehåll

ANNONS

Debatt