Dopo la presentazione del primo prototipo nel settembre 2023, sono iniziati in Gran Bretagna i test sul Toyota Hilux a celle a combustibile di idrogeno. Si tratta di un progetto, sviluppato con il sostegno del governo britannico, che si inserisce nella strategia multi-tecnologica di Toyota verso la neutralità delle emissioni di anidride carbonica, con l’applicazione di diverse soluzioni di propulsione – ibrida, ibrida plug-in, elettrica, celle a combustibile ed e-fuel – per soddisfare le diverse esigenze dei clienti, in relazione alle infrastrutture locali.
A Derby 10 prototipi in prova
Nello stabilimento Toyota Motor Manufacturing UK (TMUK) di Derby, in Inghilterra, sono stati costruiti dieci prototipi di Hilux a celle a combustibile. Cinque veicoli sono in fase di test per valutare la sicurezza, le prestazioni, la funzionalità e la resistenza del pick-up, generando dati in situazioni reali. Le altre cinque unità saranno invece impegnate in dimostrazioni per i clienti e i media, anche in occasione dei prossimi Giochi Olimpici e Paralimpici di Parigi 2024.
Nei piani della casa giapponese il know-how del progetto Hilux contribuirà alla prossima generazione di tecnologia delle celle a combustibile, che offrirà cicli di vita più lunghi, una maggiore autonomia e costi significativamente ridotti.
Un mercato in espansione costante
Toyota prevede che l’Europa sarà uno dei maggiori mercati di celle a combustibile di idrogeno entro il 2030, con una crescita costante nelle applicazioni di mobilità e generazione di energia. Di conseguenza, nel dicembre 2023 Toyota Motor Europe ha annunciato la Hydrogen Factory Europe, che rappresenta l’approccio coordinato del costruttore nipponico alla commercializzazione di questa tecnologia, dallo sviluppo e dalla produzione alla vendita e al post-vendita.
Le caratteristiche del veicolo
Basato sul robusto e affidabile Toyota Hilux, il prototipo del modello a idrogeno mostra come questa tecnologia possa essere integrata in un pick-up.
Esternamente sono state mantenute le stesse dimensioni e lo stesso aspetto massiccio dell’ultimo Hilux. Nel formato extra-cab, il veicolo è lungo 5.325 mm, largo 1.855 mm e alto 1.810 mm, ma possiede in più la tecnologia a celle a combustibile di Toyota.
L’alimentazione viene infatti fornita attraverso elementi comuni alla Toyota Mirai, una soluzione che ha dimostrato la sua qualità in quasi un decennio di produzione commerciale, da quando cioè nel 2015 Toyota ha presentato la prima berlina a celle a combustibile di idrogeno prodotta in serie.
Un’autonomia di 600 km e tre serbatoi H
L’Hilux a celle a combustibile ha un’autonomia prevista di 600 km, superiore a quella ottenibile con un sistema elettrico a batteria. Inoltre, grazie alla leggerezza dell’idrogeno, è possibile ottenere un carico utile e una capacità di traino superiori rispetto ad altre alternative a zero emissioni.
L’idrogeno è immagazzinato in tre serbatoi ad alta pressione, ciascuno contenente 2,6 kg per una capacità totale del sistema di 7,8 kg. I serbatoi sono montati all’interno del telaio a longheroni.
Lo stack di celle a combustibile a elettrolita polimerico contiene 330 celle ed è installato sopra l’asse anteriore. L’Hilux a celle a combustibile è a trazione posteriore grazie a un motore elettrico sull’asse posteriore che eroga 134 kW (182 CV) di potenza massima e 300 Nm di coppia massima. Durante la marcia, la cella a combustibile non produce emissioni allo scarico, ma solo acqua pura.
Una batteria ibrida agli ioni di litio, che immagazzina l’elettricità prodotta a bordo dalla cella a combustibile, è posizionata nel piano di carico posteriore, sopra i serbatoi di idrogeno. In questo modo si evita di perdere spazio nell’abitacolo.
Le fasi del progetto
Il progetto dell’Hilux a idrogeno è partito con uno studio di fattibilità all’inizio del 2022, per poi essere finanziato dal governo britannico attraverso l’Advanced Propulsion Centre, un’organizzazione no-profit che sostiene lo sviluppo di tecnologie più pulite e di nuovi concetti di mobilità. Successivamente la fase di progettazione e sviluppo si è svolta da luglio 2022 a gennaio 2023, insieme ai partner di un consorzio costituito (Ricardo, ETL, D2H Advanced Technologies, Thatcham Research) e con il supporto aggiuntivo di Toyota Motor Corporation.
La produzione delle componenti, compresa la saldatura del telaio, è avvenuta tra febbraio e maggio 2023, in un’area dedicata all’interno dello stabilimento TMUK. La realizzazione dei prototipi si colloca tra giugno e luglio 2023 e il primo veicolo è stato completato in sole tre settimane. Altri nove prototipi sono stati assemblati prima di un’accurata fase di valutazione da luglio a dicembre dello scorso anno, che ha incluso test su banco di prova e su pista.
Le partnership di Toyota sull’idrogeno
Attualmente la casa giapponese ha oltre 20 partnership sull’idrogeno attive in Europa. Queste includono una sperimentazione quinquennale con truck VDL alimentati a idrogeno per decarbonizzare le sue operazioni logistiche. Altre collaborazioni sono in corso per autobus a celle a combustibile con CaetanoBus; con la società francese GCK che ha utilizzato i moduli Toyota per convertire dieci autobus diesel in veicoli a zero emissioni allo scarico; con Corvus in Norvegia per l’utilizzo sulle navi e con Energy Observer per creare la prima imbarcazione alimentata a idrogeno e a emissioni zero, autosufficiente dal punto di vista energetico.
La prossima generazione di celle a combustibile H
Toyota sta nel frattempo sviluppando la sua prossima generazione di celle a combustibile di idrogeno, che dovrebbe fornire prestazioni leader del settore attraverso cicli di vita più lunghi e costi ridotti.
Le celle sono state riprogettate con i componenti principali – lo stack di celle a combustibile e i moduli che gestiscono l’alimentazione dell’aria, la fornitura di idrogeno, il raffreddamento e il controllo della potenza – integrati in una forma modulare compatta, che può essere facilmente adattata a una varietà di prodotti e applicazioni. I moduli sono disponibili in scatola o in formato piatto e rettangolare per consentire una maggiore flessibilità e un più facile adattamento a nuove applicazioni. Questi componenti vengono assemblati localmente in Europa, presso il centro di ricerca e sviluppo di TME in Belgio.
L’ulteriore terza generazione è attualmente in fase di sviluppo, con vendite previste per il 2026-27. Queste unità forniranno una densità di potenza più elevata e un aumento previsto del 20% nell’autonomia. I progressi tecnici e l’aumento dei volumi di produzione possono aiutare a ridurre i costi di oltre un terzo.
Ulteriori ricerche stanno anche esaminando il potenziale di pile di celle a combustibile scalabili con diverse potenze e la progettazione di serbatoi di carburante con forme complesse, compatibili con veicoli di diverse dimensioni.
