Toyota Hilux a idrogeno: il futuro della mobilità sostenibile

Il progetto innovativo per la realizzazione del pick-up Hilux a celle a combustibile di idrogeno è passato all’ultimo step di sviluppo, segnando un'altra pietra miliare nel percorso di Toyota verso un futuro a zero emissioni di carbonio.

Dopo la presentazione del primo prototipo nel settembre 2023, Toyota e i suoi partner, con il sostegno del governo britannico, hanno raggiunto un'intensa fase di valutazione e dimostrazione.

Questo avanzamento conferma l'ampia portata della strategia multi-tecnologica di Toyota verso la neutralità delle emissioni di anidride carbonica. La strategia prevede l'applicazione di diverse soluzioni di propulsione - ibrida, ibrida plug-in, elettrica, celle a combustibile ed e-fuel - per soddisfare le diverse esigenze degli utenti e in relazione alle infrastrutture locali.

Nello stabilimento Toyota Motor Manufacturing UK (TMUK) di Derby, in Inghilterra, sono stati costruiti 10 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, generando dati sui test drive in situazioni reali. Altre cinque unità saranno impegnate in dimostrazioni per i clienti e i media, anche in occasione dei prossimi Giochi Olimpici e Paralimpici di Parigi 2024. Coinvolgendo i clienti con la tecnologia delle celle a combustibile di idrogeno, Toyota sta gettando le basi per un settore dei trasporti a idrogeno di successo in futuro.

Insieme ai 30 anni di ricerca e sviluppo di Toyota sulle celle a combustibile di idrogeno, 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.

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 (TME) ha annunciato la Hydrogen Factory Europe, che rappresenta l'approccio coordinato di Toyota alla commercializzazione di questa tecnologia, dallo sviluppo e dalla produzione alla vendita e al post-vendita.

Il progetto del prototipo Hilux a celle a combustibile è un importante passo avanti per sviluppare ulteriormente la tecnologia dell'idrogeno e stimolare una più ampia diffusione degli ecosistemi e delle infrastrutture a idrogeno in tutta Europa.

Caratteristiche del veicolo

Basato sul leggendario Toyota Hilux, noto per la sua reputazione di qualità, resistenza e affidabilità (QDR) sui terreni più difficili del mondo, il prototipo di Toyota Hilux a celle a combustibile di idrogeno mostra come questa tecnologia possa essere integrata in un pick-up. Dal suo lancio nel 1968, l'Hilux ha dimostrato più volte la sua invincibilità, conquistando il Polo Nord, i vulcani islandesi e il continente antartico, ottenendo anche tre vittorie nel Rally Dakar. L'Hilux a celle a combustibile conserva questo DNA senza compromessi, pur guardando a un futuro a zero emissioni di carbonio.

Esternamente, l'Hilux a celle a combustibile mantiene le stesse dimensioni e l'aspetto robusto dell'ultimo Hilux. Nel formato extra-cab, è lungo 5325 mm, largo 1855 mm e alto 1810 mm, ma sotto la superficie la tecnologia a celle a combustibile di Toyota lo contraddistingue come un pioniere.

L'alimentazione viene fornita utilizzando elementi comuni alla Toyota Mirai, una tecnologia che ha dimostrato la sua qualità in quasi un decennio di produzione commerciale, da quando nel 2015 Toyota ha presentato la prima berlina a celle a combustibile di idrogeno prodotta in serie. 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 montato 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, evitando di perdere spazio nell’abitacolo.

Il progetto

Partito con uno studio di fattibilità all'inizio del 2022 per dimostrare i vantaggi dell'idrogeno attraverso un primo veicolo rappresentativo, il progetto del prototipo Hilux a celle a combustibile di idrogeno è andato avanti a passo spedito verso la sua fase conclusiva. Lo studio di fattibilità, intrapreso da TMUK e TME, ha consentito il successivo finanziamento da parte del 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.

Un intenso programma di progettazione e sviluppo si è svolto da luglio 2022 a gennaio 2023, insieme ai partner del consorzio 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, prima della costruzione del prototipo, seguendo i principi del Toyota Production System in un'area dedicata all'interno dello stabilimento TMUK. Ricardo ha supportato i preparativi per la costruzione del prototipo, svolgendo attività di progettazione e sviluppo e confermando l'intero processo di produzione in parallelo con i team di TMUK.

La costruzione dei prototipi è avvenuta 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. Questi dieci prototipi sono ora in fase di test sul campo, insieme alle attività di coinvolgimento dei clienti, che concluderanno la fase finale di questo progetto di ricerca e dimostrazione dell'Hilux a celle a combustibile.

Soluzioni a idrogeno

Fin dall’inizio dello sviluppo delle celle a combustibile di idrogeno nel 1992, Toyota ha ampliato la propria conoscenza della tecnologia e ne ha incoraggiato l’adozione in un’ampia varietà di usi della mobilità, con oltre 20 partnership sull’idrogeno attualmente attive in Europa. Queste includono una sperimentazione quinquennale con truck VDL alimentati a idrogeno per decarbonizzare le operazioni logistiche di Toyota e stimolare l’ulteriore sviluppo di infrastrutture sostenibili per l’idrogeno in tutta Europa.

Da luglio 2021, Toyota co-brandizza gli autobus a celle a combustibile con il suo partner CaetanoBus, mentre la società francese di mobilità pulita GCK ha utilizzato i moduli a celle a combustibile Toyota per convertire dieci autobus diesel in veicoli a zero emissioni allo scarico e fornire il trasporto a oltre 5.000 visitatori durante i Giochi Olimpici e Paralimpici di Parigi 2024. Una partnership con Corvus in Norvegia ha realizzato uno dei sistemi di celle a combustibile marine più sicuri e avanzati disponibili. Inoltre, Toyota ha lavorato a stretto contatto con Energy Observer per creare la prima imbarcazione alimentata a idrogeno e a emissioni zero, autosufficiente dal punto di vista energetico.

Le celle a combustibile di Toyota sono state inoltre utilizzate per alimentare i generatori a idrogeno EODev per eventi dal vivo a emissioni zero, che si stanno dimostrando validi sostituti dei generatori diesel, oltre a rappresentare una fonte di energia ausiliaria per edifici e cantieri. A livello ferroviario, Toyota ha contribuito con le celle a combustibile all’innovativo treno regionale ad emissioni zero che Alstom ha messo in servizio nel 2022, primo al mondo.

Futuro a idrogeno

La cella a combustibile di Toyota rappresenta il culmine di tre decenni di ricerca, sviluppo e commercializzazione, un percorso che ha visto significativi investimenti in infrastrutture e un miglioramento tecnologico continuo. Nel 2014, Toyota ha introdotto Mirai, il primo veicolo a celle a combustibile prodotto in serie, seguito nel 2020 dalla seconda generazione, che ha aumentato l’autonomia del 30% rispetto alla versione originale e ha migliorato le prestazioni e la guidabilità.

Guardando al futuro, Toyota continuerà a investire in progetti di idrogeno, lavorando a stretto contatto con le industrie e i governi per promuovere un'adozione più ampia di soluzioni a idrogeno e accelerare il passaggio verso un futuro sostenibile.