Toyotas klimatutmaning: ”Det finns inte en mirakellösning – vi måste utveckla olika tekniker”

På vägen mot CO2-neutrala fordon finns det inga lätta genvägar, ingen mirakelmetod som löser alla problem. Toyota har antagit utmaningarna men förstod tidigt att olika transportbehov också behöver olika tekniska lösningar. Därför forskar Toyota, som världens största biltillverkare, på flera områden samtidigt. Slutmålet är helt klimatneutrala fordon.

Toyotas klimatutmaning: ”Det finns inte en mirakellösning – vi måste utveckla olika tekniker”
Advertisement

Finns det egentligen "miljöbilar"? Alla bilar är väl en belastning för miljön, både vid tillverkning och när de tankas? Toyotas uppfattning är att begreppet miljöbilar absolut kan användas och man har som mål att skapa helt klimatneutrala bilar utan skadliga utsläpp.

Men vägen mot de CO2-neutrala bilarna innehåller många utmaningar. Varje transport har ett syfte där olika syften också kräver olika tekniska lösningar. Även om elbilarna hamnat i det mediala strålkastarljuset är de inte den enda eller "bästa" lösningen. Varje teknik har sina för- och nackdelar.

Ett av de mest påtagliga beslut som Toyota tagit är att sluta erbjuda dieselmotorer i sina personbilsmodeller. Den största fördelen med en dieselmotor är hög verkningsgrad och låg bränsleförbrukning. I jakten på låga CO2-utsläpp blev dieselmodellerna populära, även i Sverige.

Den stora nackdelen med en dieselmotor är den komplicerade och dyra avgasreningen. Det är inte ekonomiskt fördelaktigt för vare sig bilägaren eller biltillverkaren att använda dieselmotorer i personbilar, jämfört med Toyotas mycket bränslesnåla hybridmodeller med bensinmotor. De senaste versionerna av Prius och RAV4 har bensinmotorer med en verkningsgrad på 41 procent, vilket är på samma nivå som de bästa dieselmotorerna. Det blir helt enkelt för dyrt att göra dieselmotorer tillräckligt rena. 

Höga utsläpp av kväveoxider, NOx, är en utmaning hos dieselmotorer. En del biltillverkare har använt teknik som inte renar dieselavgaserna tillräckligt väl, speciellt vid kylig väderlek. Det har lett till att många större städer upplever en kraftigt försämrad luftkvalitet på grund av hälsofarligt höga NOx-nivåer. Allt fler städer i Europa inför förbud, i verklige trafik, mot dieselmodeller och det kan även bli aktuellt i Sverige när det kommer till äldre dieselmotorer. 

Väger man samman dessa nackdelar finns det inte längre något skäl att ha dieselmotorer i personbilar. Toyotas väg mot helt CO2-neutrala bilmodeller består därför av elhybrider med bensinmotorer, laddhybrider och helt elektrifierade bilar (som vätgasbilen Mirai).

LÄS MER OM TOYOTAS KLIMATSATSNING 

Mirai är ett av Toyotas alternativ på vägen mot CO2-neutrala fordon. Foto: Toyota

Toyota presenterade sin första hybridmodell – Prius – 1997 och är idag inne på sin fjärde generation elhybrider med bensinmotor. Det finns ingen annan biltillverkare som utvecklat hybridteknik lika länge och nått så långt som Toyota. Bränsleförbrukningen har sjunkit från 5,1 l/100 km i första generationen till dagens 3,0 l / km. Samtidigt har kostnaden halverats. 

Även om Toyotas ingenjörer är stolta över vad man åstadkommit är man förstås inte nöjda. Det går att konstruera ännu effektivare motorer och transmissioner, elhybriderna ska vässas ytterligare och framför allt kan laddhybrider och bränslecellsbilar bli mera kostnadseffektiva.

Teknik som skonar miljön och minskar klimathotet är förstås bra. Men om den tekniken är dyr och väldigt få har råd kommer det inte att leda till de snabba förbättringar som behövs. Det stora genomslaget kommer när miljöteknik är tillgänglig för vanliga konsumenter, som exempelvis Toyotas elhybrider.

 

Batteriet – en utmaning

En av de stora utmaningarna är att konstruera långlivade, energitäta batterier till en låg kostnad. Utvecklingen av batteriteknik har gått snabbt och Toyota var en av de första biltillverkarna som använde litiumjonbatterier (2009, första generationen Prius Plug-In). Även om batterierna blir allt billigare att tillverka är de fortfarande dyra i förhållande till andra komponenter. Dessutom krävs det mycket energi vid batteritillverkningen, något som i sig själv utgör en CO2-belastning.

I väntan på ett tekniskt genombrott och lägre kostnader är det därför en fördel att välja tekniska lösningar med mindre batteripaket. Den senaste generationen Toyota Prius Plug-In har en batterikapacitet på 8,8 kWh, ganska blygsamt om man jämför med renodlade elbilar som kan ha batteripaket på upp till 60­100 kWh. Men det gör att livscykel-analysen, det vill säga utsläppen under bilens hela livslängd, från tillverkning till skrotning, inte alls är lika påfrestande för klimatet. Dessutom kan laddhybriden Prius Plug-In gå mer än 50 kilometer på eldrift, vilket räcker för de flestas dagliga jobbpendlande. Med Prius Plug-In kan man vardagsåka elektriskt och använda bensinmotorn vid långfärd, och det till ett betydligt lägre pris än vad en elbil med lång räckvidd kostar.

En annan väg som Toyota utforskat är att göra elfordon mindre. Ett spännande, innovativt exempel på detta är den trehjuliga Toyota i-Road, som bara är 870 millimeter bred och nästan lika smidig som en skoter i stadstrafik. Toyota i-Road har plats för två personer och den elektriska räckvidden är 50 kilometer.

 

LÄS MER OM TOYOTAS KLIMATSATSNING 

Toyota i-Road med plats för två personer. Foto: Toyota

Ett smart sätt att undvika kostnader för tunga batteripaket är att använda annan teknik för energilagring. Räknar man i vikt och volym är vätgas svårslaget som energibärare.

En bränslecellsbil är i stora delar lik en elbil. Skillnaden är vätgastankarna och "bränslestacken", den komponent där vätgasen omvandlas till elektricitet och små mängder vatten. Principen med bränsleceller har varit kända i många år men det kommersiella genombrottet har försenats av höga kostnader på grund av låga volymer. Toyota räknar med prismässigt överkomliga modeller på bred front i takt med att infrakstrukturen av tankningsstationer är väl utbyggd.

Toyota antog utmaningen med bränslecellsbilar och har lagt 20 år av forskning för göra tekniken möjlig att serieproducera. Resultatet är bränslecellsbilen Toyota Mirai som började säljas i Sverige hösten 2016. Mirai drivs av en elmotor på 154 hk (113 kW) med maxvridet 335 Nm. Bilen är kvick med snabb och stark respons från elmotorn, 0–100 km/h går på 9,6 sekunder.

De specialgjorde vätgastankarna ger en räckvidd på strax över 35 mil innan man måste tanka, vilket går lika fort som att tanka fordonsgas, cirka tre minuter. Att köra Toyota Mirai ger ungefär samma upplevelse som Prius Plug-in på eldrift. I normala hastigheter hör man bara lite däckljud och ett svagt vindbrus i Mirai.

Mirai är Toyotas första serieproducerade bränslecellsbil och precis som med hybriderna är detta bara början. Följande generationer kommer att bli lättare, kompaktare, få längre räckvidd – men framför allt bli billigare.

För att utnyttja massproduktionens fördelar ska Toyota använda kommande teknikkomponenter till en mängd olika typer av bränslecellsfordon. Eftersom vätgas har ett högt energiinnehåll i förhållande till vikt lämpar sig bränsleceller speciellt bra till större fordon. En eldriven lastbil kräver väldigt stora och tunga batterier, vilket inskränker på lastvikten. För långtradare i fjärrtrafik är vätgas en betydligt bättre energikälla än dyra batterier.

Toyotas långsiktiga mål är att bli helt klimatneutrala. Från råvara, produktion och fordonens energikonsumtion. Det kan låta som en utopi, men är fullt möjlig enligt målsättningen "Toyota Environmental Challenge 2050". Vägen till det CO2-neutrala målet innehåller många utmaningar och olika tekniska lösningar. Det finns helt enkelt inte en enda mirakellösning som i ett slag löser alla problem.

LÄS MER OM TOYOTAS KLIMATSATSNING 

Det enda vi med säkerhet kan säga är att kommande, elektrifierade fordon från Toyota kommer att använda helt ny teknik. Och de kommer inte att se ut som dagens bilar, inte alltid i alla fall. På Tokyo Motor Show 2017 visade Toyota upp tre smakprov i det som man kallar "Concept-i Family". Längst till vänster Concept-i RIDE som är ett specialfordon för rullstolsburna, i mitten Concept-i WALK som kan liknas vid en elektrisk sparkcykel och till höger den futuristiska Concept-i med långt utvecklad AI (artificiell intelligens).