Incontro con Yoshikazu Tanaka Responsabile Ricerca e Sviluppo del progetto Fuel Cell
Fonte: Toyota Motor Corporation
Ginevra, Svizzera. 8 marzo 2014. Il Toyota FCV Concept fa il suo esordio in Europa in occasione del Salone dell’Auto di Ginevra 2014, anticipando la commercializzazione nel 2015 del primo veicolo a idrogeno. Responsabile del Reparto Ricerca e Sviluppo delle vetture equipaggiate con celle a combustibile, Yoshikazu Tanaka discute con noi i numerosi vantaggi di questa promettente tecnologia.
Yoshikazu Tanaka è il Product General Manager del Product Planning Group. È entrato a far parte del mondo Toyota nel 1987, dopo aver conseguito un master in Ingegneria all’Università di Kyoto.
Inizialmente Tanaka è stato assegnato allo sviluppo delle trasmissioni automatiche, in particolare di quella a 4 rapporti installata sulla Yaris di prima generazione e delle trasmissioni multi-speed delle vetture a trazione posteriore.
Dal marzo del 2006, Tanaka si è occupato della Ricerca e Sviluppo delle vetture Plug-in, diventando nel 2007 il Planning & Development Leader del progetto Prius Plug-in. Dal gennaio del 2012 è il responsabile del reparto Planning & Development che si occupa delle celle a combustibile.
Tanaka, iniziamo parlando a grandi linee delle celle a combustibile. Perché Toyota considera questa tecnologia come la soluzione migliore ai problemi della mobilità?
“Noi consideriamo gli FCV come i veicoli ecologici del futuro grazie alla loro grande efficienza energetica (analisi WELL-TO-Wheel). L’idrogeno è un’importante risorsa per il nostro futuro, trattandosi di un’energia ricavabile da fonti naturali quali il sole, il vento e altre ancora. Possiede inoltre una maggiore densità energetica rispetto a quella di una batteria, ed è facilmente immagazzinabile.
Tra i meriti specifici degli FCV posso elencare la diversificazione energetica, l’azzeramento delle emissioni e una fruibilità paragonabile a quella delle vetture convenzionali. Gli FCV dispongono del potenziale giusto per diventare i veicoli del futuro, l’ideale per una mobilità altamente sostenibile.”
Può descriverci la vision/filosofia Toyota a proposito della mobilità del futuro?
“Toyota crede che i veicoli ecologici hanno un impatto positivo a condizione che il loro utilizzo sia diffuso. Parlando di mobilità in base alle distanze da percorrere, le vetture ibride e quelle plug-in eguagliano la fruibilità dei veicoli benzina convenzionali, e per questo pensiamo che possano diventare una concreta proposta da commercializzare in volume. Considerando la loro autonomia limitata e i tempi di ricarica più lunghi, le vetture elettriche sono invece più adatte alle brevi distanze.
D’altro canto, le vetture equipaggiate con celle a combustibile sono estremamente versatili, con una maggiore autonomia e tempi di ricarica ridotti. Certo, sarà necessario sviluppare le infrastrutture adatte. Al momento, i veicoli ecologici hanno ancora tutti qualche piccolo limite, e la scelta di quello adatto alle proprie esigenze spetta esclusivamente al cliente.
Per questo stiamo sviluppando un’ampia varietà di tecnologie, tra cui i PHV (Plug-In Hybrid Vehicles), gli EV (Electric vehicles) e gli FCV (Fuel Cells Vehicles), per poter offrire ai clienti ciò che vogliono in tempi ragionevoli, in base anche alla diversificazione delle fonti energetiche.”
Toyota ha iniziato a lavorare sulle celle a combustibile nel 1992 e riuscirà a commercializzare il suo primo FCV nel 2015. Può dirci quali sono state le sfide più impegnative durante lo sviluppo di questa tecnologia e quali i progressi più significativi?
“Per una commercializzazione su vasta scala di un FCV, la cosa più importante riguarda la riduzione dei costi di produzione e, di conseguenza, del prezzo della vettura. Abbiamo lavorato molto per ottenere sistemi più competitivi e renderli più potenti, leggeri, compatti ed economici.
Il sistema Fuel Cell sviluppato da Toyota ha una densità di potenza pari a 3 kW/l, più del doppio rispetto a quello presente sul precedente “Toyota FCHV-adv”, e una potenza di oltre 100 kW, nonostante la riduzione delle dimensioni.
Abbiamo realizzato un nuovo pacco celle a combustibile che consente il ricircolo dell’acqua al suo interno, dal catodo all’anodo, un fattore che aiuta a mantenere gli adeguati livelli di umidificazione interna. Non dovendo installare un umidificatore, siamo riusciti a semplificare la struttura del sistema e il risultato è maggiore performance, con ingombri ridotti e costi di produzione contenuti.
Il lancio sul mercato avverrà nel 2015, con il nuovo sistema che costerà il 95% in meno rispetto a quello del precedente Toyota FCHV-adv”
Qual è oggi il collegamento tra le competenze acquisite con la tecnologia ibrida e gli FCV? Vi hanno in qualche modo aiutato durante lo sviluppo del nuovo sistema?
“Noi consideriamo i nostri sistemi ibridi come la base su cui sviluppare tutte le altre vetture ecologiche (PHV, EV e FCV), quindi siamo stati capaci di applicare rapidamente il know-how tecnico acquisito con la tecnologia ibrida anche alle altre.
Nel caso specifico del Toyota FCV Concept, abbiamo utilizzato il motore elettrico, l’unità di controllo della potenza e altri componenti presenti nel nostro sistema ibrido, con l’obiettivo di assicurare la massima affidabilità e la minimizzazione dei costi.”
Pensa che una vettura equipaggiata con celle a combustibile sia in grado di ottenere prestazioni paragonabili a quelle di un veicolo benzina tradizionale?
“Un FCV possiede un’autonomia di guida di oltre 500 km, paragonabile quindi a quella di una vettura benzina, con tempi di rifornimento altrettanto simili, di circa 3 minuti, l’ideale per assicurare la stessa comodità di un’auto tradizionale. Tra l’altro, questa eccezionale autonomia consentirà l’applicazione della nuova tecnologia anche ad autobus e autocarri.”
Quale pensa sia la possibile evoluzione di questa tecnologia tra il 2015 e il 2020?
“In attesa della diffusione su vasta scala degli FCV, prevista per gli anni successivi il 2020, abbiamo dato la massima priorità alle attività di ricerca e sviluppo, per poter garantire volumi di vendita annui di diverse decine di migliaia di unità. Adesso è necessario incrementare gli sforzi per ridurre i costi del sistema FC e per assicurarne la massima affidabilità.”
Esistono altre iniziative collegate alle celle a combustibile da parte del gruppo Toyota?
“Le aziende legate al gruppo Toyota stanno portando avanti le attività di ricerca e sviluppo sugli autobus FC (Hino Motors, Ltd.), sui generatori fissi per l’uso residenziale (Aisin Siki Co., Ltd.), sui carrelli elevatori e altri veicoli industriali (Toyota Industries Corporation).
Il lancio del nuovo FC Bus sviluppato da Toyota e Hino Motors è previsto per il 2016. Le società del gruppo Toyota condividono tra loro le tecnologie e il know-how acquisiti, una collaborazione che sarà determinante per accelerare lo sviluppo degli FCV.”
Come pensa si evolverà la produzione dell’idrogeno negli anni a venire?
“L’idrogeno è ricavabile da un’ampia varietà di risorse energetiche naturali. Sarà necessario scegliere il modo più economico ed ecologico per produrlo, in base alle specifiche esigenze dei singoli paesi.”
Come considera l’evoluzione delle infrastrutture di rifornimento?
“Negli Stati Uniti sono stati fatti grandi passi in avanti per introdurre infrastrutture di rifornimento di idrogeno, in particolare in California. Ulteriori progressi sono stati fatti anche in Europa, in particolare in Germania e Scandinavia. Lo sviluppo di un’infrastruttura per l’idrogeno è essenziale per la diffusione di questa nuova tecnologia e ci aspettiamo che i progressi in questo senso possano realizzarsi mediante la collaborazione tra aziende ed enti governativi.”
Toyota continuerà a sviluppare gli FCV in maniera tale da ottenere la massima soddisfazione dei propri clienti, introducendo inizialmente questi veicoli nei paesi in cui esistono già oggi delle infrastrutture dedicate. Se riusciamo ad ottenere un largo consenso da parte dei clienti, allora lo sviluppo di tali infrastrutture crescerà di conseguenza.”
La mancanza di un adeguato network di ricarica è il principale ostacolo alla diffusione dei veicoli elettrici. Pensa che anche gli FCV possano incappare in una simile problematica?
“Considerando che gli FCV dispongono di un’autonomia simile a quella delle auto convenzionali, la situazione è radicalmente diversa da quella in cui si trovano i veicoli elettrici. In termini di infrastrutture, la questione del posizionamento di quelle per l’idrogeno è molto più importante del numero. Le stazioni di rifornimento di idrogeno devono essere collocate in posizioni strategiche e offrire agli utenti la massima copertura, senza il bisogno di costruirne un numero eccessivo. Le 77* stazioni esistenti oggi in Europa, con altre 100* che verranno realizzate il prossimo anno, garantiranno un’ampia copertura del territorio, tale da collegare ad esempio la Norvegia con la Svizzera, passando per Svezia, Danimarca e Germania. Anche se inizialmente non avremo la stessa disponibilità delle stazioni di rifornimento convenzionali, una distanza di 200-300 km tra le singole stazioni a idrogeno rappresenta un ragionevole punto di partenza.
Toyota continuerà a lavorare al fianco di governi, aziende e istituti di ricerca con l’obiettivo di garantire ai clienti la massima soddisfazione, perché ampliare i consensi significa estendere lo sviluppo delle infrastrutture.”
Esistono questioni legate alla sicurezza delle automobili a idrogeno?
“Il rischio di esplosione dell’idrogeno è relativamente basso, a meno che non si verifichi un accumulo di gas in uno spazio limitato. In questo senso, la nostra concezione di base sulla sicurezza parte dall’eliminazione del rischio di perdite mediante un’accurata progettazione e scelta e dei materiali. Nell’eventualità di una perdita di idrogeno, il gas verrebbe comunque immediatamente rilevato e le valvole principali del serbatoio verrebbero chiuse per prevenire il rischio di un accumulo. Il nostro sistema impedisce quindi all’idrogeno di accumularsi o di introdursi all’interno dell’abitacolo.
Abbiamo portato avanti test molto rigorosi e anche i crash test hanno confermato la sicurezza del sistema.”
Esistono questioni legate alle operazioni di smaltimento?
“Per ciò che concerne i componenti derivanti dall’attuale sistema HV, continueremo a riciclarli come abbiamo sempre fatto. Puntiamo inoltre a ottenere gli stessi livelli anche per i componenti specifici del sistema FC.”
Ora, parlando del FCV Concept, quali sono i vantaggi di questa vettura?
“Un veicolo equipaggiato con celle a combustibile possiede quattro vantaggi: prima di tutto la fruibilità, con un’autonomia di oltre 500 km e tempi di rifornimento di soli 3 minuti; secondo, il piacere di guida, grazie all’ottima accelerazione e al funzionamento estremamente silenzioso; terzo, l’azzeramento delle emissioni; infine, la diversificazione delle risorse.”
Quali sono i principali elementi stilistici del Toyota FCV Concept?
“Per realizzare un veicolo capace di esprimere valori che prima non erano contemplati nel mondo dell’automobile, il nostro primo obiettivo è stato quello di creare un design immediatamente riconoscibile, con forme che rispecchiassero la praticità di una berlina, il piacere di guida, le straor-dinarie prestazioni ambientali e i nuovi valori incarnati da un FCV.
Volendo ‘dare forma alla saggezza delle celle a combustibile’, abbiamo identificato un nuovo genere di design. Il frontale esprime l’immagine di una vettura che ‘respira aria e restituisce acqua’, con un design che enfatizza la presenza delle due griglie laterali.”
La forma del FCV Concept rispecchia forse alcune esigenze tecniche specifiche del pacco celle a combustibile, ad esempio le dimensioni della presa d’aria?
“Grazie ad un pacco celle a combustibile compatto e leggero ed a due serbatoi di idrogeno ad alta pressione (70MPa), collocati sotto la scocca appositamente disegnata, il prototipo FCV è in grado di trasportare fino a quattro occupanti.
L’audace design del frontale è caratterizzato da prese d’aria molto pronunciate, la cui forma riflette la presenza delle celle a combustibile.”
Attualmente, a che punto è lo sviluppo della berlina il cui lancio è previsto nel 2015?
“Ci troviamo nelle fasi finali. Attualmente stiamo svolgendo test su strada, in particolare in ambienti molto freddi ed estremamente caldi. Proseguiremo con questi e altri test, fino ad ottenere standard tali da soddisfare i consumatori e migliorare l’affidabilità della vettura.”
C’è qualche componente del Toyota FCV Concept che verrà utilizzato anche per la vettura che commercializzerete nel 2015?
“Stiamo pensando di utilizzare il packaging del Toyota FCV Concept. Già durante lo sviluppo del prototipo abbiamo preso in considerazione il lancio commerciale, tuttavia ci sono elementi di design previsti esclusivamente per il modello esposto al Salone. Il modello che lanceremo sarà quindi diverso da quello in esposizione qui a Ginevra.”
Quanti posti sono disponibili sulla vettura che lancerete nel 2015?
“FCV rappresenta per Toyota il pioniere dello sviluppo di veicoli alimentati a idrogeno. Volevamo unire le esclusive potenzialità di un FCV alla massima praticità e versatilità, quindi abbiamo deciso di realizzare una 4 posti.”
Il design
Il design esterno del Toyota FCV Concept riflette due caratteristiche fondamentali dei veicoli a idrogeno: la trasformazione dell’ossigeno presente nell’aria in acqua, quando il sistema genera energia, e la grande accelerazione offerta dal motore elettrico. Il frontale è caratterizzato da prese d’aria pronunciate, mentre la forma slanciata ed ondulata delle fiancate richiama proprio il processo di trasformazione aria/acqua. Il tema della scorrevolezza si trasferisce poi sulla coda del veicolo, che ricorda la poppa di un catamarano.
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