Дизайн седана Mirai заставляет высказываться даже отъявленных молчунов. Но в отличие от Приуса, которого уже ждут сотни тысяч реальных покупателей, для этого водородомобиля дизайн, даже несмотря на формальное начало продаж, дело не десятое ― сотое. Потому что Mirai как ракета-носитель ― служит для выведения полезного груза в космос, читай водородных технологий ― в будущее («Mirai» по-японски), где ими будут пользоваться не сотни и тысячи, а, как и Приусами, сотни тысяч. А до этого ещё ― как до Луны.

Парящая крыша, «слоёный» капот, унылые фонари и волнистые боковины: Mirai ― это зарождение водородомобиля, его эмбрион. Рано судить, каким он будет в зрелости.

Будущее непредсказуемо, но к нему можно подготовиться ― гласит тойотовская презентация автомобилей на топливных элементах. Когда лет пять назад на одном из мотор-шоу я спрашивал инженеров разных компаний, какие из альтернативных источников энергии самые перспективные, они отвечали: этого не знает никто. Поэтому, готовясь к будущему, все развивают всё: гибриды, электромобили ― и водородные технологии. Этой весной в Женеве я повторил опрос ― с тем же результатом. Но в случае с Тойотой очевидно: долгосрочная ставка ― именно на водород. Верим, говорят, что в будущем Н₂ станет основным источником энергии.

Силуэт схож с приусовским, но из-за огромных воздухозаборников обтекаемость водородомобиля хуже: коэффициент С_х равен 0,29 против 0,24. Заявленный дорожный просвет ― всего 130 мм.

Если бы не сенсорная консоль с отдельным климатическим дисплеем, внутри Mirai можно было бы спутать с Приусом: «обёрнутая» передняя панель, приборы в центре, тот же руль и похожие жёсткие кресла. Привычно тяну к себе и вниз крошку-селектор ― и почти бесшумно выкатываюсь на Fuji Speedway. Вспомните, как наш главред описывал звуковое наполнение водородного Мерседеса В-класса: подвывание электромотора, журчание планетарной передачи, щелчки при переключении режимов силовой установки. Здесь под креслом, где водородный генератор, тоже что-то шипит и журчит, но в целом Mirai примерно вдвое тише негромкого Приуса.

Направление волн передней панели задаётся расположением руля: как и в случае с Приусом, центральная консоль под право- и левосторонние рынки перекомпоновывается полностью.

Динамика бодрее приусиной: всё-таки 335 Н•м и 155 сил — это больше, чем у гибридных ДВС и электромотора вместе взятых. Паспортное преимущество водородомобиля ― 9,6 с до сотни против 10,6. Управлять тягой легко и просто, причём она не исчезает и после 120 км/ч. Но главное ездовое отличие ― в поворотах: Mirai заезжает в них, как Prius, гружённый до полной массы. Усилие на руле и реакции сносные, но лишние 500 кг (из общих 1850) ты ощущаешь, будто свои. Крены больше, подвеска размягчённее. Важно, что Mirai построен не из кубиков TNGA, как новый Prius, а на основе однообъёмника Prius v прежнего поколения.

Общие с Приусом «наслоения» в интерьере Mirai играют более острыми гранями. Глянцевая центральная консоль ― как с сенсорными, так и с обычными кнопками. Не очень удобно.

Революционного в устройстве силовой установки «Будущего» нет ничего, но в сравнении с той, что в 2008 году появилась на водородном Хайлендере по имени FCHV-adv, она усовершенствована во всём. Электрохимический генератор, где водород соединяется с кислородом, выделяя электричество и водяной пар, стал вдвое компактнее и легче, настолько же выросла его удельная отдача (с 0,83 кВт/кг до 2,0). Количество водородных баллонов сократилось с четырёх до двух, их вместимость повысилась. Но главное ― топливная система седана Mirai, по уверениям Тойоты, стоит в 20 раз дешевле прежней (подробнее ― в «Технике»)!

Управляемость не самая сильная сторона Mirai, но и не самая слабая: достижение уже в том, что этот водородомобиль можно впрямую сравнивать с обычными машинами безо всяких скидок на экспериментальность. За размеренную езду ― оценка «хорошо».

Хотя цена без налогов в 60 тысяч долларов или евро за водородный, но, по сути, Prius ― это всё ещё перебор. Тем более, по опыту коллег, которым посчастливилось вместо двух кругов по треку поездить по дорогам Германии, реальный расход водорода почти вдвое выше паспортных 0,69 кг/100 км ― 1,3 кг на сотню. Это даже больше тех 1,08–1,18 кг/100 км, что Петровский показал за рулём старого В-класса. К слову, этой весной в Женеве, где Mirai справлял европейскую премьеру, мы обсуждали тойотовский водородный седан с «электромобильным» начальником Мерседеса Харальдом Крёгером.

Задний диван строго двухместный, хотя никакой «топливно-элементной» начинки подлокотник не скрывает. Особенность плотных передних кресел ― в их относительно высоком расположении: под ними водородный генератор.

«Такая же по технике машина, ― имея в виду тот самый B-класс F-Cell, говорит Крёгер, ― была у нас ещё четыре года назад. Мы с продажами повременили, Toyota ― нет. Это их заявление, мол, мы работаем над топливными элементами, и посмотрите, чего добились. Уверен, что, как и остальные, они ещё очень далеки от целевой себестоимости водородной технологии и продают Mirai в убыток, причём огромный. Однако при тираже в несколько сотен общие затраты частично компенсируются имиджевой прибылью и потому разумны. Мы такой конкуренции рады: чем больше игроков в этом направлении, тем вероятнее результат!»

Знакомые приборы. Но если у Приуса «градусник» над спидометром показывает остаток бензина, то здесь ― газа.

Проблемы, стоящие на пути распространения водородного транспорта, с тех пор, как в начале века мы читали про Ниву Антэл, никуда не делись. Добывать водород экологичным способом (а не из природного газа или иного ископаемого топлива с выделением «парникового» CO₂) по-прежнему энергозатратно, то есть дорого, а заправочной инфраструктуры, считайте, нет ― меньше тысячи заправок по всему миру. Однако надежда на их решение есть, причём, судя по энтузиазму тойотовских водородофилов, она и не надежда даже, а ― вера.

Его Изящество в деталях. Если широкие «ноздри» ещё можно объяснить потребностями силовой установки, то фары, фонари и грани ― чистой воды художество.

Во-первых, почему бы не использовать тот водород, что уже и так производится? По подсчётам японцев, в мире его ежегодно выделяется столько, что хватит на питание 250 миллионов седанов Mirai. А мерседесовцы прикинули, что даже если отделить только побочный, «мусорный» водород от всякого рода химических производств, его хватит на год 750 тысячам водородомобилям. Есть и совсем безумные проекты вроде австралийского CarbonNet, куда затесалась Toyota. Там, говорят, полно бурого угля, который из-за своей легковоспламеняемости нетранспортабелен. Нет транспорта ― нет продаж, а значит, его очень дёшево жечь на месте.

Подвеска водородомобиля не такая зажатая, как у нового Приуса, но более плавный ход ― ещё и следствие тяжести: Mirai на полтонны тяжелее гибрида.

Особенность этой углесжигательной добычи H₂ ― в отлавливании CO₂ для… последующей его закачки в подземные, а точнее, подводные ёмкости! По расчётам, в год так удастся прятать от одного до пяти миллионов тонн углекислого газа, а то и больше. Водород, в свою очередь, планируется сжижать при температуре −253 ºC и переправлять в Японию на танкерах. А дальше уже привычная цепочка: грузовик, компрессор, колонка. И ― здравствуй, Mirai! В смысле будущее. В Тойоте уверяют, что, несмотря на всю эту переплетённую со складированием логистику, потребительская цена килограмма водорода в 2025 году окажется явно ниже нынешних $8 (или 9,5 евро в Германии).

В отсутствие водородных станций испытуемые седаны заправляют, как опытные Мерседесы четыре года назад, ― из грузовиков. Но если тогда автомобили требовалось дополнительно заземлять, цепляя «крокодилы», например, за тормозной суппорт, то теперь достаточно защёлкнуть пистолет в бак.

Чтобы развеять «инфраструктурные» сомнения, японцы приводят в пример создание американских хайвеев, когда за тринадцать лет между штатами было проложено 66 000 км дорог. И американскую же бензоструктуру: в 1901 году в Техасе нашли нефть, через шесть лет открыли первую заправку, а в 1929-м их в Америке было уже 300 тысяч! Всё, мол, возможно ― и инфраструктура с нуля за двадцать лет тоже. С одной стороны ― мы слышим об этом годами. Когда АвтоВАЗ представил Антэл, над топливными элементами работали чуть ли не все автопроизводители мира. И где результат? Двести лизинговых седанов Honda FСX Clarity за три года?

Если кто чувствует себя неловко, когда Mirai сливает синтезированную воду автоматически, то может сделать это и заранее, до выезда в люди ― нажав кнопку слева от руля. А вообще, конечно, находка для Джеймса Бонда: и преследователям будет скользко.

С другой стороны ― по тойотовским презентациям пятилетней давности видно: всё идёт по плану. Собирались в двадцать раз снизить стоимость топливной установки 2008 года ― снизили. Намечали старт публичных продаж автомобиля на топливных элементах на 2015-й ― сделали. Инфраструктура отстаёт ― вместо ста станций в Японии к марту открыта только 81. Но к Олимпиаде 2020 года Токио потратит на «водородную» поддержку 360 млн евро, частично оплачивая постройку заправок (1–3 млн евро каждая), частично сами автомобили. Вдобавок треть операционных расходов каждой станции (85 тысяч евро) будут сообща компенсировать Toyota, Honda и Nissan.

На сегодня по тойотовской классификации водородомобили преодолели две стадии развития из четырёх. Впереди ― десятилетний период так называемой ранней коммерциализации, посвящённый, прежде всего, строительству заправок. Точка перегиба, когда затраты на станции и сам водород достигнут целевых, а заправочный бизнес начнёт зарабатывать, намечена на 2025 год. В цифрах ― это два миллиона водородомобилей на дорогах Японии и 1000 станций в 47 префектурах. После этого ожидается «полная коммерциализация», и кривая распространения автомобилей на топливных элементах пойдёт в гору.

Подопытные водородомобили обуты в обычные шины Michelin Primacy MXV4, не отличающиеся экстремально низким сопротивлением качению или иным проявлением повышенной «зелёности».

Планы ― грандиозные. Но таким образом Mirai превратится из эмбриона в автомобиль в лучшем случае через десять лет, а Tesla Model S есть уже сейчас. Зачем заморачиваться с добычей, перевозкой, хранением и переработкой водорода, если можно отсечь «лишнее» ― и ездить на электромобилях? Тойтовцы парируют временем зарядки (три минуты против нескольких часов), низким запасом хода электромобилей, ценой батарей (Mirai-то обходится старой никель-металлгидридной) и опять-таки необходимостью строительства зарядных станций. Плюс, говорят, если электричество и водород получать из природного газа, то КПД полного цикла преобразований у водородомобиля выше: 36% против 24.

Водородный баллон и тяговая батарея за задним диваном сократили объём багажника до 361 л, но его главная достопримечательность ― разъём CHAdeMO, от которого при необходимости (и наличии покупаемого отдельно преобразователя тока) можно запитать дом.

Я снова вспоминаю мерседесовца Крёгера, который называет себя фанатом электромобилей. Он говорит, что за последние пять лет цена батарей снизилась примерно на треть, а за следующие десять упадёт ещё на 30–40%. Развиваются в электромобильном направлении новые литий-воздушные (Li-air) и литий-серные (Li-S) аккумуляторы. Ищутся иные типы. Химия, поясняет, сильно опережает возможности производства, которому предстоит решить, как выпустить «идеальную» батарею за разумные деньги и сохранить её характеристики после сотен циклов зарядки-разрядки. Но десяти лет, уверен Харальд, для прорыва достаточно.

Миру ― Mirai? План продаж в Японии на ближайшие три года, начиная с нынешнего, ― 700, 2000 и 3000 машин. Те же 3000 в 2017-м должны быть проданы в Америке, а Европе прописано по 50–100 водородомобилей в год. В 2020-м мировые продажи должны достигнуть 30 тысяч.

В общем, победы какой-то одной технологии не предвидится и через десять лет, будет борьба. А к 2050 году, по прогнозам, население Земли увеличится до 9,6 млрд человек (сейчас около 7,3 млрд), причём 70% из них будут проживать в городах. Бороться придётся за чистый воздух. К этому сроку Toyota планирует сократить выбросы всего своего модельного ряда на 90%, полностью отказавшись от автомобилей с ДВС в качестве основного источника энергии. В этом смысле Mirai ― доброе дело. Я нажимаю кнопку Н₂0 слева от руля ― и сливаю свежесинтезированную пресную воду. С ней, кстати, нас тоже ждёт напряжёнка.

Паспортные данные

Техника

Шасси водородомобиля Mirai непримечательно — как агрегатоноситель он построен на основе гибридного однообъёмника Prius v прошлого поколения: стойки McPherson спереди, скручивающаяся балка сзади.

Изюминка водородомобильной компоновки в том, что это тоже гибрид — электричество к электромотору поступает как из никель-металлгидридной (для обеспечения пусков при −30 ºC) батареи, расположенной над водородным баком, так и из электрохимического генератора, который стал настолько компактным, что помещается под сиденьями.

Как работает Mirai? Огромные решётки в переднем бампере проглатывают воздух (1). Кислород воздуха (2) соединяется с заправленным на станции водородом в электрохимическом генераторе (3). На выходе из него образуется электричество для питания электромотора (4) и подзарядки батареи — и вода, которая сливается из автомобиля автоматически или по желанию водителя (6). Электромотор крутится (5) — Mirai едет.

Как топливные элементы перерабатывают водород в электричество? К аноду подается молекулярный водород H₂, к катоду — кислород O₂. Соединяясь в присутствии катализаторов, молекулы водорода и кислорода образуют воду и выделяют свободные электроны, которые по внешней цепи направляются к электромотору. Чтобы добиться желаемой отдачи, топливные элементы собирают в батареи (электрохимические генераторы): например, у Mirai она состоит из 370 ячеек.

Увлажнение протонообменных мембран электрохимического генератора необходимо для того, чтобы поддерживать их проводимость. Раньше для этого применяли отдельный увлажнитель (справа), а теперь процесс, используя синтезируемую влагу, закольцевали без него, сэкономив около 15 л в объёме генератора и 13 кг в массе.

Замысловатый рельеф титановых пластин нового катода водородного генератора (слева) ускоряет отвод синтезируемой воды (обозначена голубым).

Семь лет назад тойотовский электрохимический генератор состоял из 400 ячеек, весил 108 кг, занимал 64 л объёма и развивал 90 кВт. Современные топливные элементы, благодаря описанному выше, эффективнее, а потому компактнее и легче. Водородный генератор Mirai из 370 ячеек (на фото) при объёме 37 л весит 56 кг и выдаёт 114 кВт. То есть было 0,83 кВт/кг, стало 2,0 кВт/кг. Слева от генератора ― циркуляционный водородный насос, а спереди к нему крепится четырёхфазный конвертер, поднимающий напряжение с 250 В до 650.

Водородные баки с 2000 года Toyota производит сама. У Mirai их два ― на 60 и 62,4 л, в которые помещается 5 кг водорода. Соотношение массы водорода к массе самих баков здесь на 20% лучше, чем у кроссовера FCHV-adv 2008 года. Оболочка баков ― трёхслойная: пластик, пластик с углеволокном и пластик со стеклотканью. При нужной прочности (рабочее давление ― 700 бар) они стали легче и дешевле, поскольку новый метод «слоёного» производства требует на 40% меньше углеволокна.

Под крышкой с надписью Fuel Cell прячется электродвигатель, который наряду с батареей и компонентами блока управления поспособствовал удешевлению водородомобиля в целом. Раньше эти компоненты Toyota создавала с нуля, а теперь унифицировала с агрегатами серийных гибридов, которых с 1997 года выпустила уже более 8,2 млн. На переднем плане ― привычный воздушный фильтр.

Поперечина в моторном отсеке, растяжка и мощная рама водородного генератора под днищем, квартет распорок в багажнике и поперечина над задней подвеской ― несмотря на то, что Mirai не имеет общего с модульной архитектурой TNGA, жёсткость его кузова на кручение, как и у нового Приуса, ― на 40–60% выше, чем у обычных переднеприводников в гамме.

История

История водородомобилей в разы длиннее, чем кажется. Первое их упоминание относится аж к 1807 году, когда француз Франсуа Исаак де Ривац запатентовал самодвижущуюся повозку с ручным приводом клапанов, дозировавших водород и воздух, и воспламенением смеси от вольтова столба. А топливные элементы ещё в 1839 году открыл англичанин Уильям Роберт Гроув. До недавнего времени водород в автомобилях использовали именно в этих двух направлениях ― сжигая непосредственно в цилиндрах или питая топливные элементы. Причём если, например, фирма BMW начала водородные эксперименты с ДВС в 1979 году (к слову, тогда же в НАМИ испытывали водородный «рафик»), то первый автомобиль на топливных элементах поехал в 1966-м ― это был экспериментальный GM Electrovan, построенный по самым что ни на есть космическим технологиям.

Первый в мире водородомобиль на топливных элементах GM Electrovan. Бак с кислородом (красный), бак с водородом (синий), около 167 метров пластиковых трубок, соединяющих 32 модуля с топливными элементами, ― и 3220 кг снаряжённой массы! Микроавтобус набирал 96 км/ч за 30 с, разгонялся максимум до 112 км/ч и имел запас хода 240 км.

Свой последний концепт-кар с водородом в ДВС баварцы показали в 2006-м, а три года назад объявили о сотрудничестве с Тойотой. Теперь такой же топливно-элементный генератор на 370 ячеек, как у Mirai, используется в экспериментальной «пятёрке» BMW GT. Очевидно потому, что получать из водорода на борту электричество и воду на 10–20% эффективнее, чем сжигать его в цилиндрах. Однако серийно производить водородомобиль BMW планирует не раньше 2020-го.

Сама Toyota взялась за водород только в 1992 году, но сразу ― за топливные элементы. Первый ходовой прототип EVS-13 на базе кроссовера RAV4 первого поколения был показан в 1996 году в Осаке в ходе Тринадцатого международного электромобильного симпозиума (отсюда и название). Водород в нём вырабатывался из метана, а десятикиловаттному электрохимическому генератору помогала мощная батарея: тойотовский водородный первенец родился гибридом.

В 2001 году Toyota выпустила сразу три последовательно усовершенствованных кроссовера на основе модели Kluger (он же Highlander) с баллонами для хранения водорода ― FCHV-3, FCHV-4 (на фото) и FCHV-5. Годом позже модель FCHV-4 с 90-киловаттной водородной установкой и 300-километровым запасом хода сертифицировали и начали сдавать в лизинг в Японии и Америке.

Следующий значимый шаг ― двухтонная версия FCHV-adv 2008 года, способная разгоняться до 155 км/ч. Запас хода по японскому циклу 10−15 вырос до 830 км, силовая установка на 90 кВт стала более морозоустойчивой. Но стоил такой кроссовер 100 млн иен, что тогда равнялось примерно миллиону долларов!

Таким мог бы быть серийный Mirai, если бы они с концепт-каром FCV-R поменялись местами. Но опытным образцом, показанным на Токийском мотор-шоу 2011 года, была именно эта машина длиной 4745 мм. Батарея топливных ячеек в центральном тоннеле, двухместный задний диван, водород под давлением 700 бар в «хвостовом» баке — и около 700 км запаса хода. В 2013 году FCV-R трансформировался в «просто» FCV, читай Mirai.

За кадром