In anul 1989, guvernul japonez a inceput sa ia in considerare standardele de eficienta ale noilor combustibili, in scopul ameliorarii cu circa 23% a coeficientului utilizarii combustibilului autovehiculelor pana in anul 2010.
In trecut, producatorii de automobile au incercat sa diminueze consumul de combustibil in primul rand pentru a diminua costurile. In prezent, preocuparile producatorilor de automobile sunt orientate in primul rand catre evitarea dezastrelor ecologice ce ar putea rezulta din cresterea temperaturilor atmosferice (efectul de sera). In acest scop, tarile europene au decis deja reducerea cu 25% pana in anul 2008 a emisiilor de bioxid de carbon, prin intermediul ameliorarii eficientei utilizarii combustibilului, in timp ce unele state nord-americane (cum ar fi, de pilda, California), au adoptat standarde menite sa promoveze reducerea consumului de combustibil.
Pentru producatorii de autovehicule din intreaga lume, realizarea unor automobile "ecologice" va fi o conditie esentiala a supravietuirii in acest secol, iar expertii considera ca ignorarea acestui aspect in actualele conditii de concurenta va conduce chiar la faliment. Din acest punct de vedere, producatorii niponi de autovehicule pot fi considerati drept un "varf de lance" in domeniul realizarii de automobile ecologice.
Producatorii de autovehicule se afla inca intr-o etapa de tatonare in materie de protectie a mediului: se testeaza tot felul de tehnologii, mergand de la injectia directa a benzinei (Gasoline Direct Injection - GDI) si autovehicule cu sistem exclusiv electric, pana la transmisii variabile continue (Continuously Variable Transmission - CVT). S-ar parea ca, vehiculele cu celula electrica de combustibil (Fuel Cell Electric Vehicles - FCEV) ar fi o solutie de viitor, dar in momentul de fata este foarte greu de anticipat cand va putea incepe comercializarea acestei tehnologii si cand va deveni profitabila. Este si mai dificil de anticipat unde va conduce competitia in domeniul tehnologiei de realizare a unor automobile ecologice. Chiar daca actualele modele de automobile ecologice au la baza tehnologia FCEV, expertii estimeaza ca va fi nevoie de un interval de timp destul de mare pana cand acestea vor deveni populare. Pe de alta parte, este greu de imaginat ca, automobilele functionand pe baza pe benzina vor disparea in viitorul apropiat. Sarcina imediata a producatorilor este insa aceea de a imbunatatii motoarele pe baza de benzina si de a diminua, pe cat posibil, influenta nociva a acestora asupra mediului.
Firma japoneza care a preluat conducerea in privinta realizarii de vehicule cu emisii scazute (Low Emission Vehicles - LEV) este Honda.
Provocarea, in acest sens, ar fi sa se realizeze un motor ale carui emisii sa fie chiar mai curate decat atmosfera normala, provocare acceptata si asumata de firma amintita. Tehnologiile esentiale in acest sens sunt injectia electronica a combustibilului (Electronic Fuel Injection-EFI) si convertorul catalic cu rodiu (Catalytic Converter Rhodium-CCRO).
Dupa cum este cunoscut, in incercarea de a diminua emisiile poluante, firma Honda a realizat in anul 1972 un motor compus cu combustie controlata prin miscare de rotatie (Compound Vortex Controlled Combustion - CVCC).
De atunci, firma este implicata in mod activ in realizarea unui motor cu benzina cu emisie scazuta pentru vehicule.
Vehiculele cu emisie scazuta utilizeaza un motor care incorporeaza un computer. Prin utilizarea unui sistem in trei etape de rarefiere a amestecului aer/combustibil cand motorul este rece, controlul precis al amestecului aer/combustibil prin intermediul computerului si purificarea gazului de emisie, nivelul oxidului de carbon, al hidrocarburilor si noxelor continute de emisiile obisnuite, este considerabil diminuat.
Toti producatorii de autovehicule incearca sa realizeze modele de automobile care sa utilizeze combustibili alternativi, cum ar fi: motorina, gaze naturale, etanol, metanol, electricitate, etc.
Convertorii catalitici conventionali nu pot fi adaptati cu usurinta pentru a ameliora emisiile in cazul motoarelor diesel, deoarece substantele care contribuie la formarea smog-ului nu pot fi eliminate. De aceea, producatorii de autovehicule cauta, in prezent, solutii pentru imbunatatirea acestei probleme.
Unul dintre dezavantajele automobilelor care functioneaza pe baza de gaze naturale este legat de costurile necesare instalarii unor statii specializate de alimentare. In schimb, avantajele folosirii acestui tip de combustibil constau in uzura redusa a motorului si emisiile extrem de scazute. De exemplu, modelul "Civic GX", un automobil pe baza de gaze naturale lansat de firma Honda in cursul anului 1998, prezinta avantajul de a reduce la zero emisiile de oxid de carbon, hidrocarburi si noxe. Pentru acest model, firma Honda a realizat o combinatie intre motorul cu combustie redusa a combustibilului (VTEC), injectia controlata de combustibil si sistemele de control, la care se adauga un convertor catalic cu performante imbunatatite si utilizarea unui rezervor compozit pentru realizarea performantei la nivelul unui automobil cu combustibil compact. Deoarece autonomia de deplasare este de 330 km la o singura alimentare se pare ca, imbunatatirile aduse acestui tip de motor il califica pentru utilizarea in traficul de rutina.
Vehiculele care functioneaza pe baza de etanol, spre deosebire de cele care folosesc combustibil fosil, elimina in mare parte riscurile epuizarii resurselor. Un alt avantaj major al acestui tip de combustibil este acela ca, vehiculele conventionale pot fi adaptate cu mare usurinta pentru utilizarea etanolului, necesitand doar unele ajustari minore.
Totusi, automobilele electrice par sa fie solutia cea mai promitatoare pentru eliminarea emisiilor de bioxid de carbon. Principala bariera in calea comercializarii acestora este insa autonomia redusa de deplasare la o singura incarcare, comparativ cu autovehiculele alimentate cu gaz natural. In ultima vreme, se pare ca, noile baterii realizate din nichel hidrogen au ameliorat aceasta autonomie de deplasare (practic, au dublat-o) comparativ cu bateriile pe baza de plumb. Mai mult, noile baterii au si o durata de viata de trei ori mai mare decat cea a bateriilor cu plumb. Pe langa acest tip de baterii, realizarea unor baterii pe baza de litiu, cu o capacitate de stocare de 1,5 ori mai mare decat cea a bateriilor de nichel hidrogen se pare ca, va face posibila comercializarea acestor vehicule intr-un orizont de timp nu foarte indepartat.
Automobilele electrice realizeaza o reducere de circa 90% a emisiilor de noxe, comparativ cu vehiculele cu motor diesel, in timp ce emisiile de bioxid de carbon sunt reduse aproape la jumatate. Firma Honda a realizat un vehicul electric spre sfarsitul secolului trecut. Totusi, aceste vehicule care functioneaza integral pe baza electrica sunt de trei pana la zece ori mai costisitoare decat cele conventionale. Alte probleme ramase inca de rezolvat sunt cele legate de autonomia redusa de deplasare intre doua incarcari si performantele slabe in materie de acceleratie.
Rezulta deci ca, eforturile de a realiza un autovehicul al carui motor sa aiba un consum redus de combustibil sunt orientate catre o gama variata de solutii, fiecare cu propriile avantaje si dezavantaje. Prin urmare, au aparut si incercari de a realiza vehicule care sa combine avantajele si sa diminueze dezavantajele motoarelor pe baza de benzina si a celor electrice. Astfel s-au nascut automobilele hibride. In acest domeniu, intaietatea revine unei altei firme japoneze din domeniul automobilistic. Totusi, in prezent, eforturile producatorilor se concentreaza asupra modului in care poate fi folosita mai eficient benzina, deoarece este o resursa usor accesibila. De aceea, este firesc ca eforturile producatorilor de automobile sa se concentreze asupra autovehiculelor hibride, care combina avantajele benzinei cu cele ale bateriilor.
"Sistemul hibrid" este un termen general pentru un sistem care combina si utilizeaza doua tipuri de surse de energie. In general, sistemele hibride sunt clasificate in cele in serie si in paralel. Sistemele hibride in serie utilizeaza electromotorul doar pentru a pune in miscare un generator electric, energia astfel obtinuta fiind folosita pentru a pune in miscare motorul care, la randul sau actioneaza rotile. Sistemul este considerat a fi un hibrid "in serie" pentru ca, energia trece printr-o serie de legaturi succesive.
Avantajele sistemului constau in faptul ca, un motor cu un randament redus poate fi operat eficient intr-un mod cvasi-stationar, in timp ce bateriile sunt incarcate corespunzator.
In cazul sistemului hibrid paralel, motorul si electromotorul actioneaza rotile. Forta propulsoare a unuia sau a celuilalt este folosita in functie de localizare si viteza. Numele sistemului provine din faptul ca, legaturile fortei propulsoare sunt paralele. In cazul acestui sistem, energia motorului poate asigura incarcarea bateriilor in timpul deplasarii. Expertii firmei Honda sunt insa circumspecti, apreciind ca, in momentul de fata este greu de anticipat daca motoarele hibride vor deveni o tendinta prioritara, deoarece totul depinde de costurile realizarii acestora. Data fiind actuala infrastructura, problema principala care se pune in cazul motoarelor hibride este aceea a mentinerii performantelor la un nivel comparativ cu cele ale motoarelor cu combustie. Este luata in calcul si mentinerea acestei noi orientari a productiei si chiar diminuarea costurilor, daca se va considera ca, sistemul trebuie promovat. Pe de alta parte, atata timp cat sistemul include si o componenta electrica (bateriile), dezvoltarea si perfectionarea motoarelor hibride nu mai este exclusiv o preocupare a producatorilor de autovehicule, deoarece ei nu au cum sa diminueze, singuri, costurile cu bateriile. Progresul in acest domeniu va fi, deci, legat si de eliminarea barierelor industriale.
Fata de toate aceste evolutii, expertii considera alternativa vehiculelor cu celula electrica de combustibil (Fuel Cell Electric Vehicles - FCEV) ca fiind cea mai buna optiune pentru automobilele cu adevarat ecologice ale viitorului. Celulele de combustibil sunt realizate ca un sandwich ce utilizeaza straturi de catalizator de platina si polimeri electroconductori. Hidrogenul este dirijat in aceasta mixtura si reactia chimica declansata in prezenta oxigenului din aer genereaza electricitate. Sistemul nu produce emisii si are ca rezultat doar un nivel minim de bioxid de carbon, motiv pentru care producatorii de autovehicule din intreaga lume se afla intr-o acerba competitie pentru a perfectiona acest principiu si a realiza o sursa ideala de energie pentru produsele lor.
Dupa cum sesizeaza expertii firmei Honda, indiferent daca este vorba de motoarele cu combustie interna sau de cele hibride, emisiile de bioxid de carbon nu pot fi, practic, eliminate pana la zero. De aceea, ca si pentru a proteja resursele existente este necesara gasirea de noi solutii. Este si motivul pentru care expertii firmei nipone cred ca, sistemul FCEV va fi sistemul secolului XXI.
In competitia globala pentru realizarea unui sistem FCEV viabil, principalii concurenti sunt grupul Daimler Chrysler, Toyota si alti producatori cu renume mondial. Reprezentantii grupului Mercedes-Benz in Japonia considera ca, motoarele hibride si cele cu injectie directa sunt, intr-adevar deosebite, dar ele nu pot constitui decat o etapa de tranzitie, viitorul apartinand, fara nici o indoiala, sistemul FCEV.
Exista doua tipuri de FCEV. Primul este sistemul pe baza de stocare de hidrogen, caz in care un rezervor de stocare a hidrogenului este instalat in vehicul pentru a asigura furnizarea directa a acestuia. Al doilea tip este cel bazat pe modificarea metanolului. In acest caz, in vehicul este instalat un rezervor de metanol lichid, care este apoi modificat in hidrogen la bordul vehiculului. Desi sistemul de stocare a hidrogenului este atractiv, deoarece nu genereaza emisii de bioxid de carbon, el prezinta totusi dezavantajul existentei unui spatiu pentru instalarea unui rezervor suficient de mare, precum si a unei retele de statii de alimentare. Desi sistemul bazat pe modificarea metanolului genereaza unele emisii de bioxid de carbon pe parcursul transformarii metanolului in hidrogen, aceasta varianta nu necesita existenta unor rezervoare prea mari. In plus, daca metanolul va putea fi procurat de la statiile service ca si benzina, nu va mai fi nevoie de o retea independenta pentru alimentare.
Protejarea mediului inconjurator a devenit deja o problema globala prioritara. De aceea, gasirea de solutii in domeniu nu poate fi o preocupare doar a producatorilor de autovehicule, ci si a celorlalte industrii. Doar in acest fel va putea prinde contur real automobilul secolului urmator. Nici unul dintre producatorii de autovehicule nu se poate pronunta in prezent asupra alternativei optime a automobilelor viitorului. Un singur lucru este cert: acela ca, aceste automobile vor trebui sa fie ecologice.
(Osamu Katayama,"Building the Cars of the Future" - Automakers' Drive for the Green-, in LOOK JAPAN, volumul 44, numarul 516, martie 1999).
Numele modelului este acronimul pentru "Fuel Cell eXperimental Vehicle", literalmente "Vehicul Experimental pe Pila de Combustie", sugerand astfel statutul sau si tipul de propulsie.
Prototipurile dar si modelele de serie mica ce au purtat acest nume, au cunoscut de la prezentarea lor in premiera mondiala in toamna anului 1999 si pana in prezent numeroase stadii de progres. Evolutia cronologica este descrisa mai jos:
Cronologie FCX
