富士24小時耐力賽的準備知識 第3集　另一個值得關注地方“氫能補給”

目錄

? 賽事中怎樣加氫？
? 綠色氫能的驅動方式
? 氫能賽車在耐力比賽中續(xù)航里程成為勝敗的關鍵
? 忙碌在耐久賽賽場上的加氫工作人員

富士24小時耐力賽的準備知識第3集，本集將為大家解密氫能賽車“氫能補給”的過程。

4月22日豐田章男社長駕駛氫能賽車駛向賽道，從當天他的講話不難看出，進站補給（Pit Stop），也就是氫能賽車的加氫將是關系此次賽事成敗的一個關鍵。

豐田社長 我之前聽到大家擔心燃油經(jīng)濟性的問題，24小時耐力賽中，相比汽車的耐久性，工程師們的連續(xù)工作狀態(tài)其實更加至關重要。 由于（氫能賽車）需要更多的進站加氫，因此在24小時耐久賽中，應該采用哪種機制應對檢修補給的工作？ 除了通常的輪胎更換、加氫作業(yè)之外，我認為還包括各種零件更換作業(yè)。

在比賽中，進入維修站的賽車會停放在維修區(qū)輔道上，工程師團隊的各個成員會將它團團圍住，分工合作完成車手更替、輪胎更換、加油等一系列工作，然后賽車會再返賽道。

維修區(qū)輔道上，圍繞GR Yaris緊張作業(yè)的工程師（攝影師：三橋仁志/ N-RAK攝影社）

補給維修的工作爭分奪秒，為了盡可能縮短時間每個站點都安裝了加油塔。但是，這里并沒配置供氫能賽車使用的加氫設備。

對于不燒油的氫能賽車，要如何保障“加氫環(huán)節(jié)”？能夠分秒必爭地完成補給，讓賽車迅速返回賽道嗎？此次，一切都不得不從零開始。

在之前的報道中我們已經(jīng)介紹過，裝載在本次賽車中的儲氫罐是與裝載在MIRAI的儲氫罐完全相同的。MIRAI的氫能余量不足時，車主就需要行駛到某個加氫站去加氫。

目前，全國共建成了144個加氫站（截至2021年5月）。還有部分城市尚未配置加氫站，加氫站的基礎設施還處于普及階段。

加氫站大致分為兩類：“固定式”和“移動式”?！肮潭ㄊ健笔侵笇淠艽鎯υ诠潭▋涔薜募託湔??！耙苿邮健笔侵秆b載了大型儲氫罐的儲氫罐車，儲氫罐車可以前往指定位置為氫能汽車充氫。

拍攝：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

簡單來說，“移動充氫站”將開進富士賽車場（靜岡縣）。

但是，在本次項目中負責氫能供給的GR項目推進部主管蟹江庸司和市川正明小組卻說：“事情遠沒有這么簡單”。

賽事中怎樣充氫？

無論是在移動充氫站的儲氫罐中，還是在卡羅拉運動版氫能賽車的儲氫罐中，氫能都是以高壓壓縮方式存放，就像充滿氣的氣球一樣。

而充氫就是將氫能從“儲氫罐車的儲氫罐”輸送到“車載儲氫罐”的過程，為了保證作業(yè)的安全，必須遵守《高壓氣體安全法》等各種法律和法規(guī)。

例如，在24小時耐力賽中，會安排四輛裝載了氫能的儲氫罐車隨時待命。不過由于總存儲量超過限定值，必須事先獲得靜岡縣的審批。

市川組長 經(jīng)過與車隊和賽場后勤人員的討論，最終將ROOKIE Racing維修區(qū)設置在第一彎道的附近，這個位置便于賽車駛離維修區(qū)。 首先，一旦賽車駛入維修區(qū)，輪胎更換、車手更替等除了加氫以外的工作都要求在維修區(qū)輔道上完成。 之后就是啟動引擎，賽車自行離開。在通常的賽事中，賽車會原路返回賽道，但是此次我們會要求賽車駛向賽道外的圍場區(qū)。 我們在圍場區(qū)傍邊劃分了一個很大的區(qū)域，這里設置了兩臺移動式加氫站（儲氫罐車），就像兩臺并列的加油樁，只是里面灌滿的不是汽油，而是氫能... 首先，賽車會停靠在第一個加氫樁，完成第一道加氫后再次啟動引擎，駛向幾米外的第二個加氫樁。在第二個加氫樁加滿氫后，賽車再次啟動引擎回到賽道。乍一看，這一套流程費時費力。但是這樣的設計其實是最大限度地縮短了加氫時間。

攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

下面我們來看看為什么“分兩次加氫更能縮短時間”。

如前所述，儲氫罐就像是一個充滿氣的氣球。在最初卡羅拉賽車是充滿氫的狀態(tài)，也就是說是裝載著一個飽滿鼓脹的氣球在賽道上飛馳的。這種鼓脹的壓力大約是大氣壓的700倍。氫能罐源源不斷地向發(fā)動機輸送氫能的同時，自身也像一個泄氣的氣球不斷萎縮，氫能罐的壓力也隨之逐漸下降。

當氫能罐中的氫能用盡（氣球沒氣時），賽車駛入維修站，再次加氫（讓氣球膨脹）并返回賽道。

（不過實際上，氫能罐的內部壓力會上升，氫能罐本身不會膨脹。）

撮影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

接下來借用氣球的變化說明這場賽事中的加氫過程。

行駛了一段時間后搭載了已經(jīng)干癟的“氣球”的卡羅拉氫能賽車駛向了充滿氣的“氣球”--加氫樁。一條長長的軟管將兩者連接，在兩個“氣球”之間氫能流動，氫能從加氫樁輸送到羅拉氫能賽車的儲氫罐中。

最開始高壓氫能宛如開閘泄洪猛烈地流進賽車儲氫罐，當兩者內部壓力相近（當加氫樁也達到同樣的膨脹程度時），氫能輸送速度也開始漸緩。因此，這個時候需要另一個充滿氣的“氣球”。將賽車再次與這個新的“氣球”連接，氫能輸送速度再次迅速提升。而這第二個氣球就是等候在一旁的第二臺加氫樁。這就是同時準備兩個加氫樁的原因。

在測試中，我們在一個加氫樁上花費的時間大約是5分鐘。首先在第一個加氫樁上連續(xù)加氫3分鐘。但是，這并不意味著3分鐘后就立即拔出軟管，讓車前往第二個加氫樁。要等到氫能從軟管中排盡，工作人員高聲喊說：“降壓開始！”，才會開始第二流程的作業(yè)。

因為猛得拔出軟管，在內部壓力的作用下它會像香檳瓶塞一樣高速地彈開，這是非常危險的。

（實際上設備本身已經(jīng)設置了避免這種拔出方式的機制）

等待加氫樁完全釋放壓力，再安全地拔出軟管，這個降壓過程也大約要花費1分鐘。

現(xiàn)在為什么配置2臺加氫樁的原因已經(jīng)清楚，但是這個過程仍然不是最省時的。

撮影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

此次氫能賽車參賽是世界首創(chuàng)。四個月前，當豐田做出“參賽！”的決定時，大伙兒就馬上開始一鼓作氣熱火朝天開始準備。首先，確保氫能汽車能真正在賽道上跑起來的基本配置已經(jīng)到位。

現(xiàn)在我們是將平時設置在城市中的加氫站臨時安裝在賽道上。這些為參賽做出的準備工作也許就會誕生出引領未來的創(chuàng)新。

綠色氫能的驅動方式

氫能燃燒不排放二氧化碳。但是，在制造氫氣過程中可能會排放二氧化碳。因此，氫能又被分為綠氫、藍氫和灰氫三大類。

灰氫來自化石燃料的副產(chǎn)品，在制造過程中會排放二氧化碳。藍氫是指會在灰氫制造過程中會回收排放的二氧化碳。而綠氫則是指利用可再生能源（太陽能或風力發(fā)電）電解水制造出來的氫氣。因此在綠氫的制造過程中不會排放二氧化碳。

這次，為出征24小時耐力賽的氫能賽車提供動力的是福島縣浪江町生產(chǎn)的“綠氫”。充灌在兩個移動式加氫站的儲氫罐中的氫能都來自于這里。

撮影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

我們特意向負責人市川組長詢問了關于綠氫的制造事宜。

市川組長 這次賽車采用從浪江町運輸而來的綠氫，因此不論是在氫能的制造中，或者在賽車的行駛中，都不會排放二氧化碳。 這是對碳中和發(fā)起的真正挑戰(zhàn)。 不過實際上在浪江町運輸氫氣的過程中排放了二氧化碳。我們計算了排放量，從總量上是實現(xiàn)碳中性的。 豐田社長所說，只有所有的“生產(chǎn)者、運輸者和使用者”共同努力，我們才能真正迎來氫能時代。在這次的挑戰(zhàn)中，我親身體會了要完成這個目標絕非易事。

氫能賽車在耐力比賽中續(xù)航里程成為勝敗的關鍵

賽事中，氫能賽車到底加氫一次可以跑多少圈將成為眾人矚目的焦點。為此團隊進行了各種摸索和嘗試。

設置在車手前面的顯示儀表上可以看到儲氫罐內部氫氣壓力指數(shù)。 如果該數(shù)值降低，則意味“氫能不足”。

H2 中控屏上顯示出儲氫罐壓力的指數(shù)

負責首程的松井隆光車手坐上賽車被推入賽道時，他的回答是：“能跑多遠？能跑多遠就跑多遠。”

不過最終，賽車沒有機會在賽道上耗盡最后的氫能，因為車手收到了返回維修站的指令。在這次的試驗中，發(fā)動機的表現(xiàn)已經(jīng)讓賽場中工程師預感到賽車也許能比最初計算的里程跑得更遠。

攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

賽車上的工程師都是純粹為賽事而生，比賽高于一切。在他們心中只有一個執(zhí)念就是盡可能減少加氫次數(shù)，讓賽車跑得更遠。但是儲氫罐工程師的焦慮也溢于言表，不斷查看氣壓數(shù)據(jù)時，擔心“真的可以跑得那么遠嗎？”。

賽車工程師們聚集在維修站，一邊查看從車內裝載的傳感器發(fā)回來的數(shù)據(jù)，一邊像討價還價似的不斷地交流討論。

“真的可以跑15圈！？”

“不... 15圈可能有點困難...從13圈開始吧?！?/p>

在真正的賽場上，到底卡羅拉氫能賽車跑完多少圈返回維修站是最合適的呢？ 這一點應該也是很多人拭目以待的。

攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

忙碌在耐久賽賽場上的加氫工作人員

如上所述，加氫環(huán)節(jié)耗時有些長，負責加氫的工作人員們也對這個時間并不滿意， “我們會盡可能縮短時間，讓卡羅拉跑得更遠?！?蟹江主管說到。

攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

蟹江主管 首先，毋庸置疑安全第一。但是這是一場比賽，我希望即使是縮短一秒，也能讓賽車盡快駛回賽道。賽車多跑1m，我們都可以獲得更多的數(shù)據(jù)，也更加向氫能時代和碳中和邁近了一步。 為此，我們會努力縮短每個流程的準備時間。我們借鑒了豐田生產(chǎn)系統(tǒng)（TPS）的思維方式，盡可能提高作業(yè)效率。 比賽的過程也是我們不斷摸索不斷改善的過程，我們也許會重復無數(shù)次加氫的工作，但是我希望在24小時耐力賽結束時，加氫耗時已經(jīng)優(yōu)化到了最短時間。 這次，我們還與巖谷產(chǎn)業(yè)、太陽日酸、鈴木商館等多家氫能相關公司攜手合作。不僅是我們，每個參與者都與車手并肩作戰(zhàn)，為了讓氫能賽車哪怕多跑1米而全身奮戰(zhàn)在這24小時，請一定多多支持我們。

在這次賽場上，加氫區(qū)也屬于維修站的范圍、負責加氫的工作人員也屬于維修站的成員，他們和工程師們一樣穿著厚厚的防火工作服，他們同樣是24小時的戰(zhàn)場上揮灑汗水的戰(zhàn)友。對于這一群忙碌奔波在24小時耐力賽場上的加氫工作人員，豐田時報會同樣將鏡頭聚焦他們身上。

攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY