تویوتا میرای یک خودروی پیل سوختی هیدروژنی (FCEV) است که به‌عنوان اولین خودروی هیدروژنی تولید انبوه جهان شناخته می‌شود. این سدان میان‌رده از سال 2014 توسط تویوتا تولید شده و با استفاده از فناوری پیل سوختی، هیدروژن و اکسیژن را برای تولید برق ترکیب می‌کند و تنها خروجی آن آب است. میرای نمایانگر تعهد تویوتا به حمل‌ونقل بدون آلایندگی است و در بازارهای محدودی مانند کالیفرنیا، ژاپن و بخش‌هایی از اروپا عرضه می‌شود. تا نوامبر 2022، بیش از 21,475 دستگاه میرای در جهان فروخته شده که ایالات متحده (11,368 دستگاه) و ژاپن (7,435 دستگاه) بزرگ‌ترین بازارهای آن هستند.
مشخصات فنی تویوتا میرای
| مشخصه | توضیحات |
|---|---|
| نوع خودرو | خودروی هیدروژنی با فناوری پیل سوختی (Fuel Cell) |
| قدرت موتور | 182 اسب بخار (136 کیلووات) |
| گشتاور | 300 نیوتن‌متر |
| شتاب 0 تا 100 | حدود 9.2 ثانیه |
| برد حرکتی | حدود 650 کیلومتر با یک بار پر کردن هیدروژن |
| ظرفیت مخزن هیدروژن | 5 کیلوگرم در 3 مخزن تحت فشار 700 بار |
| زمان پر شدن مخزن | حدود 5 دقیقه |
| مصرف هیدروژن | 1 کیلوگرم در هر 100 کیلومتر (تقریبی) |
| وزن خودرو | حدود 1900 کیلوگرم |
| تولید آلایندگی | تنها بخار آب |
| ظرفیت سرنشین | 5 نفر |
| کشور سازنده | ژاپن |
میرای 2025 یک سدان لوکس با پلتفرم عقب‌محرک GA-L تویوتا است که طول 4.975 متر، عرض 1.885 متر و ارتفاع 1.47 متر دارد. وزن آن بین 1,930 تا 1,975 کیلوگرم است و از یک موتور الکتریکی AC سنکرون با قدرت 182 اسب بخار (134 کیلووات) بهره می‌برد. این خودرو مجهز به سه مخزن هیدروژن با ظرفیت 5.6 کیلوگرم و یک باتری لیتیوم-یون است. برد تخمینی EPA برای مدل XLE حدود 402 مایل (647 کیلومتر) و برای مدل Limited حدود 357 مایل (574 کیلومتر) است. شتاب صفر تا 100 کیلومتر در ساعت 9.2 ثانیه و حداکثر سرعت آن 175 کیلومتر در ساعت است. سیستم تعلیق چندلینکی و چرخ‌های 19 اینچی، رانندگی نرم و پایداری را تضمین می‌کنند.
عملکرد سیستم پیل سوختی Toyota Mirai
سیستم پیل سوختی تویوتا (TFCS) هیدروژن ذخیره‌شده در مخازن را با اکسیژن هوا ترکیب کرده و از طریق واکنش شیمیایی برق تولید می‌کند. این سیستم شامل پیل سوختی با خروجی 114 کیلووات (155 اسب بخار DIN) و چگالی توان پیشرو 3.1 کیلووات بر لیتر است. برق تولیدشده به باتری لیتیوم-یون منتقل شده و موتور الکتریکی عقب را تغذیه می‌کند. سیستم بازیافت انرژی ترمز (regenerative braking) نیز باتری را شارژ می‌کند. این فناوری نسبت به موتورهای احتراق داخلی کارایی بیشتری دارد و هیچ‌گونه دی‌اکسید کربن یا آلاینده‌ای تولید نمی‌کند.
مزیت پر شدن 5 دقیقه‌ای باک در میرای
یکی از بزرگ‌ترین مزایای تویوتا میرای، زمان سوخت‌گیری سریع آن است که بین 3 تا 5 دقیقه طول می‌کشد، مشابه خودروهای بنزینی. برخلاف خودروهای برقی که شارژ کامل باتری ممکن است ساعت‌ها طول بکشد، میرای با استفاده از پمپ‌های هیدروژنی H70 (700 بار) یا H35 (350 بار) به‌سرعت سوخت‌گیری می‌کند. این ویژگی برای رانندگانی که به دنبال راحتی و سرعت سوخت‌گیری هستند، جذاب است. تویوتا همچنین تا 15,000 دلار سوخت هیدروژنی رایگان (6 سال برای خرید و 3 سال برای اجاره) ارائه می‌دهد که ارزش اقتصادی آن را افزایش می‌دهد.
ساختار مخزن هیدروژن Toyota Mirai
میرای دارای سه مخزن هیدروژن از جنس پلاستیک تقویت‌شده با فیبر کربن است که در فشار 70 مگاپاسکال (700 بار) هیدروژن را ذخیره می‌کنند. این مخازن در زیر صندلی‌های عقب و محفظه بار قرار دارند و در مجموع 5.6 کیلوگرم هیدروژن را ذخیره می‌کنند. طراحی سه‌لایه مخازن، ایمنی و دوام را در برابر فشار بالا و تصادفات تضمین می‌کند. تویوتا این مخازن را در شرایط سخت مانند تست‌های تصادف و دماهای شدید آزمایش کرده است. در صورت تشخیص نشت یا برخورد، شیرهای مخزن به‌صورت خودکار بسته می‌شوند تا ایمنی حفظ شود.
قیمت تویوتا میرای
قیمت میرای 2025 در ایالات متحده از حدود 57,500 دلار برای مدل XLE شروع می‌شود و برای مدل Limited به بیش از 66,000 دلار می‌رسد. در آلمان، قیمت آن حدود 78,600 یورو است. تویوتا مشوق‌هایی مانند سوخت هیدروژنی رایگان تا 15,000 دلار و گارانتی گسترده (8 سال/100,000 مایل برای اجزای پیل سوختی و 10 سال/150,000 مایل برای باتری هیبریدی) ارائه می‌دهد. با این حال، هزینه سوخت هیدروژن پس از اتمام مشوق‌ها (حدود 36 دلار به ازای هر کیلوگرم) می‌تواند گران باشد و ارزش آن به دسترسی به ایستگاه‌های سوخت‌گیری بستگی دارد.
تاریخچه توسعه تویوتا میرای
تویوتا توسعه خودروهای هیدروژنی را از سال 1992 آغاز کرد و اولین پروتوتایپ (FCHV) در سال 2001 معرفی شد. میرای نسل اول در نوامبر 2014 در نمایشگاه خودروی لس‌آنجلس رونمایی شد و فروش آن از دسامبر 2014 در ژاپن آغاز شد. تا پایان 2017، حدود 5,300 دستگاه فروخته شد. نسل دوم میرای در سال 2020 با پلتفرم عقب‌محرک GA-L معرفی شد که برد 30 درصد بیشتر، طراحی جذاب‌تر و فضای داخلی لوکس‌تری ارائه می‌کرد. این خودرو در شرایط سخت مانند دمای -30 درجه سانتی‌گراد در کانادا و گرمای دره مرگ آزمایش شده است.
شارژ هیدروژنی در مقایسه با شارژ برقی
سوخت‌گیری هیدروژنی تویوتا میرای در مقایسه با شارژ خودروهای برقی (BEV) بسیار سریع‌تر است (3-5 دقیقه در مقابل 45 دقیقه تا چند ساعت). با این حال، زیرساخت‌های هیدروژنی بسیار محدودتر از ایستگاه‌های شارژ برقی هستند و عمدتاً در کالیفرنیا متمرکزند. ایستگاه‌های هیدروژنی اغلب با مشکلاتی مانند خرابی یا کمبود سوخت مواجه می‌شوند، در حالی که شبکه شارژ برقی در حال گسترش است. هزینه هیدروژن (36 دلار به ازای هر کیلوگرم) نیز در مقایسه با شارژ برقی خانگی گران‌تر است، اما مشوق‌های تویوتا این اختلاف را تا حدی جبران می‌کنند.
هزینه‌های نگهداری Toyota Mirai
هزینه‌های نگهداری تویوتا میرای به دلیل نبود موتور احتراق داخلی و قطعات متحرک کمتر، پایین است. تویوتا برنامه ToyotaCare را برای 3 سال یا 35,000 مایل ارائه می‌دهد که شامل نگهداری رایگان و خدمات کنار جاده‌ای است. گارانتی 8 ساله/100,000 مایلی برای اجزای پیل سوختی و 10 ساله/150,000 مایلی برای باتری هیبریدی، هزینه‌های احتمالی را کاهش می‌دهد. با این حال، تعمیرات تخصصی نیاز به نمایندگی‌های خاص دارد که در حال حاضر محدود هستند. هزینه سوخت هیدروژن پس از اتمام مشوق‌ها (حدود 21.7 سنت به ازای هر مایل) از برخی خودروهای بنزینی گران‌تر است.
عملکرد محیط‌زیستی
تویوتا میرای هیچ‌گونه دی‌اکسید کربن یا آلاینده‌ای در حین رانندگی تولید نمی‌کند و تنها خروجی آن آب است. سیستم تصفیه هوای آن ذرات PM2.5 و مواد شیمیایی مضر را از هوای ورودی حذف می‌کند و به بهبود کیفیت هوا کمک می‌کند. با این حال، تولید هیدروژن اغلب از گاز طبیعی یا زغال‌سنگ انجام می‌شود که می‌تواند تا 121 گرم CO2 به ازای هر کیلومتر تولید کند، مگر اینکه از منابع تجدیدپذیر مانند الکترولیز با انرژی خورشیدی یا بادی استفاده شود. در صورت استفاده از هیدروژن سبز، میرای به هدف کربن‌صفر نزدیک‌تر می‌شود.
طراحی بدنه و داخل کابین
نسل دوم تویوتا میرای با پلتفرم GA-L، طراحی کشیده و لوکس شبیه به سدان‌های لکسوس دارد. بدنه با ارتفاع کمتر (1.47 متر) و چرخ‌های 19 یا 20 اینچی، ظاهری پویا ارائه می‌دهد. کابین با مواد SofTex، صندلی‌های گرم‌شونده و تهویه‌دار، نمایشگر 12.3 اینچی و سیستم صوتی JBL با 14 بلندگو، فضایی لوکس و شبیه به لکسوس ایجاد می‌کند. نمایشگر دیجیتال 8 اینچی، هدآپ دیسپلی و سیستم‌های ایمنی Toyota Safety Sense 3.0 (مانند کروز کنترل تطبیقی و هشدار نقطه کور) تجربه رانندگی را بهبود می‌بخشند.
مقایسه مصرف انرژی Toyota Mirai با خودروهای برقی
تویوتا میرای با مصرف انرژی معادل 74 MPGe (مایل به ازای گالن معادل) در مدل XLE و 65 MPGe در مدل Limited، کارایی خوبی دارد، اما در مقایسه با خودروهای برقی باتری‌دار (BEV) کمتر کارآمد است. به‌طور متوسط، BEVها حدود 306 وات‌ساعت به ازای هر مایل مصرف می‌کنند، در حالی که میرای به 825 وات‌ساعت به ازای هر مایل نیاز دارد (با احتساب انرژی تولید هیدروژن). این اختلاف به دلیل راندمان پایین‌تر تولید و فشرده‌سازی هیدروژن است. با این حال، سرعت سوخت‌گیری میرای، آن را برای برخی کاربران جذاب‌تر می‌کند.
تجربه رانندگی
رانندگی با میرای شبیه به خودروهای برقی است، با شتاب خطی و بی‌صدا. شتاب صفر تا 60 مایل در ساعت (9.1 ثانیه) کندتر از بسیاری از BEVها است، اما رانندگی نرم و پاسخگویی خوب در شهر، تجربه‌ای دلپذیر ارائه می‌دهد. پلتفرم عقب‌محرک و تعلیق چندلینکی، هندلینگ چابک و سواری راحتی فراهم می‌کنند. سیستم بازیافت انرژی ترمز، کارایی را در رانندگی شهری افزایش می‌دهد، اما در بزرگراه‌ها با استفاده مداوم، برد کاهش می‌یابد. کابین بی‌صدا و لوکس، تجربه‌ای نزدیک به خودروهای لوکس ارائه می‌دهد.
تولید و بازیافت هیدروژن
تولید هیدروژن برای تویوتا میرای عمدتاً از گاز طبیعی (روش اصلاح بخار متان) انجام می‌شود که باعث انتشار CO2 می‌شود. با این حال، تویوتا از روش‌های سبز مانند الکترولیز با انرژی تجدیدپذیر در کارخانه موتوماچی (تولید 9 کیلوگرم هیدروژن در روز) حمایت می‌کند. بازیافت پلاتین مورد استفاده در پیل سوختی نیز توسط شبکه بازیافت تویوتا انجام می‌شود، با نرخ بازیابی بیش از 95 درصد. گسترش زیرساخت‌های هیدروژن سبز برای کاهش اثرات زیست‌محیطی حیاتی است، اما در حال حاضر محدود است.
مزایا و محدودیت‌های فناوری پیل سوختی
مزایای فناوری پیل سوختی شامل عدم تولید آلایندگی در حین رانندگی، سوخت‌گیری سریع، و برد مناسب (تا 647 کیلومتر) است. این فناوری برای وسایل نقلیه سنگین مانند کامیون‌ها نیز مقیاس‌پذیر است. با این حال، محدودیت‌هایی مانند زیرساخت محدود سوخت‌گیری، هزینه بالای هیدروژن (36 دلار به ازای هر کیلوگرم)، و وابستگی به منابع فسیلی برای تولید هیدروژن وجود دارد. کارایی انرژی کمتر نسبت به BEVها و نیاز به نمایندگی‌های تخصصی برای تعمیرات نیز چالش‌هایی هستند.
سوالات متداول
آیا Toyota Mirai برای مسافرت‌های طولانی مناسب است؟
میرای با برد 402 مایل (647 کیلومتر) برای سفرهای طولانی مناسب است، اما به دلیل کمبود ایستگاه‌های سوخت‌گیری هیدروژنی، عمدتاً در کالیفرنیا کاربردی است. در سفرهای طولانی، مصرف انرژی در بزرگراه‌ها افزایش می‌یابد و برد واقعی ممکن است به 300-375 مایل کاهش یابد. سوخت‌گیری سریع (3-5 دقیقه) مزیتی بزرگ است، اما نیاز به برنامه‌ریزی مسیر بر اساس ایستگاه‌های موجود (مانند ایستگاه‌های True Zero در کالیفرنیا) ضروری است.
عملکرد در شرایط آب‌وهوایی مختلف چگونه است؟
میرای برای عملکرد در شرایط آب‌وهوایی متنوع طراحی شده است. این خودرو در دمای -30 درجه سانتی‌گراد (Yellowknife، کانادا) و گرمای شدید دره مرگ آزمایش شده و می‌تواند در دمای تا -22 درجه فارنهایت استارت بزند. در ارتفاعات بالا، هوای رقیق ممکن است کارایی پیل سوختی را کمی کاهش دهد. سیستم تصفیه هوا و عایق‌بندی کابین، رانندگی در شرایط سرد یا گرم را راحت نگه می‌دارد، اما برد در بزرگراه‌های سرد یا با استفاده از تهویه مطبوع کاهش می‌یابد.
رقبای مستقیم Toyota Mirai چه خودروهایی هستند؟
رقبای اصلی میرای شامل هیوندای نکسو (Hyundai Nexo) و هوندا کلاریتی (Honda Clarity Fuel Cell) هستند. نکسو با برد 380 مایل (611 کیلومتر) و شتاب صفر تا 60 مایل در 8.4 ثانیه، عملکرد بهتری نسبت به میرای دارد، اما مانند میرای به زیرساخت هیدروژنی محدود است. کلاریتی (تولید آن در سال 2021 متوقف شد) برد 360 مایلی داشت. هر دو خودرو در کالیفرنیا عرضه می‌شوند، اما زیرساخت محدود و قیمت بالاتر هیدروژن، رقابت را به نفع خودروهای برقی باتری‌دار متمایل کرده است.
آیا هیدروژن جایگزین بنزین می‌شود؟
هیدروژن پتانسیل جایگزینی بنزین را دارد، اما چالش‌های بزرگی وجود دارد. هیدروژن سبز (تولیدشده از منابع تجدیدپذیر) می‌تواند آلایندگی را به صفر برساند، اما تولید انبوه آن گران است و زیرساخت‌های سوخت‌گیری محدود هستند (حدود 100 ایستگاه در ژاپن و 50 در کالیفرنیا). بنزین همچنان به دلیل دسترسی گسترده و هزینه کمتر (16.1 سنت به ازای هر مایل در مقابل 21.7 سنت برای میرای) غالب است. با این حال، حمایت‌های دولتی و پیشرفت در تولید هیدروژن سبز می‌تواند این فناوری را در آینده رقابتی‌تر کند.
Toyota Mirai چطور هیدروژن را به حرکت تبدیل می‌کند؟
تویوتا میرای هیدروژن ذخیره‌شده در مخازن را از طریق پیل سوختی با اکسیژن هوا ترکیب می‌کند تا برق تولید کند. این برق به باتری لیتیوم-یون منتقل شده و موتور الکتریکی عقب را تغذیه می‌کند. سیستم بازیافت انرژی ترمز، انرژی را در هنگام کاهش سرعت ذخیره می‌کند. پیل سوختی با استفاده از پلاتین به‌عنوان کاتالیزور، واکنش شیمیایی را تسریع می‌کند و آب به‌عنوان تنها محصول جانبی از طریق لوله اگزوز زیر خودرو خارج می‌شود. این فرآیند بی‌صدا و کارآمد است و شتاب خطی را فراهم می‌کند.
منبع: ابرار صنعتی
