Toyota zkouší supravodiče ve vodíkovém pohonu. Nositelem je závodní GR Corolla
Japonská automobilka využívá vytrvalostní závody jako experimentální laboratoř pro nové technologie. Nejnovější testy se zaměřují na supravodivost – fyzikální jev, který by mohl výrazně snížit energetické ztráty v systémech využívajících kapalný vodík.
Toyota pokračuje ve vývoji vodíkových technologií a do experimentů nyní zapojila i supravodivé materiály. Ty by v budoucnu mohly zvýšit účinnost některých částí vodíkového pohonu. Automobilka novinku testuje v závodním voze GR Corolla, který už několik let slouží jako pojízdná laboratoř v japonském vytrvalostním šampionátu Super Taikyu.
Program začal v roce 2021, kdy Toyota poprvé nasadila vůz se spalovacím motorem upraveným pro vodík. Závodní prostředí umožňuje prověřovat nové technologie v extrémních podmínkách – při vysokém zatížení, rychlých změnách teplot i dlouhodobé zátěži. Pro inženýry jde o způsob, jak urychlit vývoj.
Z plynného na kapalný
Na první pohled se závodní GR Corolla od sériové verze příliš neliší, technika pod karoserií se ale postupně výrazně mění. V roce 2023 automobilka přešla z plynného na kapalný vodík. Ten má vyšší energetickou hustotu, ale zároveň vyžaduje extrémně nízké teploty okolo −250 °C. Právě tyto podmínky se ukázaly jako zajímavé pro experimenty se supravodivostí.
Supravodivost je fyzikální jev, při němž elektrický proud prochází materiálem bez elektrického odporu. V běžných vodičích se část energie vždy ztrácí ve formě tepla, protože elektrony narážejí na atomy materiálu. U supravodičů tento odpor při dostatečně nízké teplotě mizí, což znamená minimální energetické ztráty a vyšší účinnost elektrických zařízení.
Inženýři Toyoty se pokusili tohoto efektu využít v elektromotoru, který pohání čerpadlo kapalného vodíku. Motor byl integrován přímo do palivové nádrže, kde panuje extrémně chladné (kryogenní) prostředí potřebné pro uchování paliva. Díky tomu není nutné instalovat samostatný chladicí systém pro udržení supravodivého stavu, což by jinak představovalo významnou konstrukční komplikaci.
Testy proběhly během závodu na okruhu Fuji Speedway. Cílem nebylo pouze ověřit samotnou funkci supravodivého motoru, ale také zjistit, jak se bude chovat při dlouhodobém zatížení a vibracích typických pro závodní provoz.
Elektromotor tak může být menší
Jedním z praktických přínosů testovaného řešení je kompaktnější konstrukce. Supravodivý elektromotor může být menší a lehčí než konvenční jednotky, protože při provozu nevzniká tolik tepla a není potřeba rozsáhlý systém chlazení. Integrace systému do nádrže navíc zjednodušuje rozvod paliva a snižuje ztráty způsobené jeho odpařováním.
U experimentálního vozu se díky tomu podařilo také výrazně zvětšit nádrž na kapalný vodík – zhruba ze 150 na 300 litrů. V praxi by podobné řešení mohlo znamenat delší dojezd nebo efektivnější využití prostoru v budoucích vozidlech využívajících kapalný vodík.
Technologie je ale stále ve velmi rané fázi. Největší výzvou zůstává dlouhodobá spolehlivost materiálů při extrémně nízkých teplotách a stabilita systému při opakovaném zahřívání a ochlazování. Tyto procesy mohou způsobovat mechanické napětí v materiálech i změny jejich elektrických vlastností.
Toyota proto zatím prezentuje projekt spíše jako experiment než jako technologii připravenou pro sériovou výrobu. Zapadá však do širší strategie automobilky, která vedle bateriových elektromobilů pokračuje i ve vývoji různých vodíkových řešení, od palivových článků až po spalovací motory.
Zdroje a foto: Toyota
