Ajattele, jos auton liike-energia voitaisiin muuntaa sähköksi, varastoida ja käyttää uudelleen, sanoi eräs Toyotan insinööri 15 vuotta sitten. Siitä sai alkunsa maailman ensimmäinen sarjavalmisteinen hybridiauto.
Toyota kehittää jatkuvasti uusia, erilaisilla voimanlähteillä toimivia moottoreita. Tämä sisältää kaiken tavallisten bensiini- ja dieselmoottoreiden tehostamisesta uusien, vaihtoehtoisilla polttoaineilla, kuten paineistetulla maakaasulla (CNG) ja biopolttoaineilla, toimivien moottoreiden lanseeraamiseen. Olemme jopa kehittäneet autoja, jotka toimivat ainoastaan sähköllä ja vedyllä. Insinöörimme ovat kuitenkin täysin yksimielisiä siitä, että hybriditekniikka on tärkein tekijä kehityksessä kohti parasta mahdollista autoa siitä yksinkertaisesta syystä, että sen moottoriteknologia on paljon tehokkaampaa kuin perinteisen polttomoottorin. Samalla pakokaasupäästöt on saatu vähenemään puoleen.
Hienoa hybriditekniikassa on se, että se mahdollistaa hybridiyhdistelmät eri voimanlähteiden välillä. Näitä ovat diesel, bensiini, sähkö ja vaihtoehtoiset polttoaineet kuten vety.
Hybriditekniikka parantaa auton tehokkuutta voimanlähteestä riippumatta. Useimmat hybridit käyttävät tehokasta bensiinimoottoria yhdistettynä sähkömoottoriin, joka on kytketty nikkelimetallihybridiakkuun (NiMH-akku) lisävoiman tuottamiseksi. Hybriditekniikan innovatiivisuus on sen älykkäässä tavassa säädellä energian syöttöä näistä kahdesta voimanlähteestä siten, että jokainen ajamisen ulottuvuus - kiihdytys, normaali ajo, jarrutus ja stop-ja-start -järjestelmä - optimoidaan.
Toyotan täyshybridit toimivat kahdella voimanlähteellä: tavallisella polttomoottoreilla ja sähkömoottoreilla. Me maksimoimme niistä molemmista saatavan hyödyn. Toisin kuin "tavalliset" hybridit, jotka käyttävät sähkömoottoreita bensiinimoottoria täydentävänä voimanlähteenä, ne toimivat yhdellä sähkö- ja bensiinimoottorilla, joko kumpikin erikseen tai yhteistyössä keskenään. Power Split Device -energianjakajan välityksellä valitaan automaattisesti, mistä auto ottaa energiansa; käynnistäessäsi auton ja ajaessasi pienellä nopeudella käytetään usein vain sähkömoottoria. Saavuttaessasi tasaisen matkanopeuden auto kulkee sekä sähköllä että bensiinillä samalla, kun laturi lataa akun uudelleen bensiinimoottorin ylimääräisen energian ja auton liike-energian avulla. Kiihdytyksessä käytetään molempia moottoreita. Jarrutettaessa liike-energia muunnetaan sähköenergiaksi, joka lataa akkua. Auton seistessä paikallaan esimerkiksi liikennevaloissa polttomoottori ei ole toiminnassa, jolloin auton pakokaasupäästöt ovat vähäisiä. Lähtiessäsi taas liikkeelle sähkömoottori käynnistyy ja prosessi toistuu. Lopputulos on radikaalisti parantunut polttoainetaloudellisuus, puolittuneet päästöt ja lähes äänettömästi käyvä auto.
Jo vuonna 1997 markkinoille tuli ensimmäinen Toyota Prius -malli - maailman ensimmäinen massavalmisteinen hybridiauto. Sen jälkeen olemme myyneet yli 2,2 miljoonaa hybridiautoa ympäri maailmaa. Nyt kolmannen sukupolven Prius on täällä, ja se on edeltäjiensä tapaan niin kutsuttu täyshybridi.
Sähköautoja on ollut olemassa 1800-luvulta asti, mutta painavat lyijyakut ja lyhyt toimintasäde aiheuttivat sen, ettei sähkökäyttö ollut kilpailukykyinen polttomoottorin kehityttyä. Lisääntynyt kiinnostus ympäristöön ja uuden akkutekniikan kehitys saavat kuitenkin osittain tai kokonaan sähkökäyttöisten autojen kehityksen näyttämään valoisalta.
Sähköauto oli yleinen autotyyppi auton alkuaikoina, mutta painavat akut, alhainen nopeus ja lyhyt toimintasäde aiheuttivat sen, että 1900-luvun alussa kehitys keskittyi sähkön asemesta polttomoottoreihin. Sähköautosta saatavat hyödyt, joita ovat nollapäästöt ja mahdollisuus tuottaa sähkövoimaa vähäisillä ympäristövaikutuksilla, ovat viimeisten kahdenkymmenen vuoden aikana lisänneet kiinnostusta ja tutkimusta parempien akkujen kehittämiseksi.
Monet tämän päivän sähköautoista ovat pieniä kaksipaikkaisia malleja, useimmiten muovisia, ja niissä on lyhyt toimintasäde ja alhainen huippunopeus. Nämä ovat tietenkin suuria rajoitteita monille autonomistajille. Suurin haaste sähköautoissa onkin juuri akun varauskyky.
Toyotalla on paljon kokemusta sähköautoista. Vuosina 1997-2003 toimme markkinoille RAV4 EV- ja Prius-malleja. Priuksesta on markkinoilla jo kolmas sukupolvi. Tähän mennessä olemme valmistaneet yli kaksi miljoonaa tehokkaalla sähkömoottorilla toimivaa autoa. Toinen, usein unohdettu haaste on, että nykypäivän sähköautojen akut, toisin kuin Priuksen hybridijärjestelmän akut, eivät kestä koko auton käyttöikää, vaan ne on vaihdettava. Se tekee sähköautojen kustannukset omistajille erittäin korkeiksi
Toyota uskoo sähköauton paluuseen jo muutaman vuoden kuluessa. Pieniä sähköautoja rajallisella toimintasäteellä tulee tarjolle sellaisille autonkäyttäjille, jotka ajavat vain lyhyitä matkoja. Vuoden 2009 automessuilla Detroitissa esittelimme yleisölle FT-EV-konseptiauton.
FT-EV-konseptiautoon pohjautuva malli tuodaan Yhdysvaltain markkinoille vuoden 2010 jälkimmäisellä puoliskolla, mutta rajallisella valmistusmäärällä auton sisältämän tekniikan kalleuden ja rajallisen toimintasäteen vuoksi.
Diesel ja bensiini ovat lähitulevaisuuden tavallisimmat polttoaineet. Diesel on kuitenkin polttoainetehokkaampi, ja siitä vapautuu vähemmän hiilidioksidipäästöjä kuin bensiinistä. Tämän vuoksi kehitämme dieselmoottoreitamme, jotta niistä tulisi vielä puhtaampia. Toyotan uusi dieselmoottori, D-4D 180 Clean Power, on luokkansa puhtain diesel.
Dieselmoottori on polttoainetehokkaampi, ja siitä vapautuu vähemmän hiilidioksidipäästöjä kuin bensiinimoottorista, mutta toisaalta enemmän saastuttavaa typpioksidia ja hiukkasia. Dieseltekniikassa suuri haaste on siten ollut haitallisten NOx- (typpioksidit) ja hiukkaspäästöjen pienentäminen. Siksi Toyota on kehittänyt jo vuosien ajan innovaatioita, jotka vähentävät dieselin haitallisia ympäristövaikutuksia.
Pakokaasun kierrätysjärjestelmän avulla pienennämme vety- ja hiilimonoksidipäästöjä sekä haitallisia hiukkaspäästöjä. Olemme kehittäneet hiilidioksidipäästöjä vähentävän teknologian, jota kutsumme nimellä Common Rail Diesel Technology (D-4D). Olemme lanseeranneet yhden luokkansa tehokkaimmista dieselmoottoreista, D-4D 180 Clean Power -moottorin, jolla on henkilöautodieseleistä maailman korkein ruiskutuspaine. Mitä korkeampi dieselmoottorin ruiskutuspaine on, sen tehokkaampi poltosta tulee ja se vuorostaan antaa paremman polttoainetehokkuuden ja pienemmät päästöt.
Vuonna 2003 mullistimme dieselmoottorin kokonaan uudella integroidulla ratkaisulla, jota kutsumme nimellä Toyota Diesel Clean Advanced Technology (Toyota D-CAT). Se on toimintamalli, joka pienentää typpi- ja hiukkaspäästöjä merkittävästi. Vuonna 2005 se valittiin maailman puhtaimmaksi dieselmoottoriksi. Me emme tietenkään tyytyneet vain tähän; Kaizen-ajattelumme (jatkuva parantaminen) ajoi meidät jatkamaan dieselmoottorin kehitystä edelleen. Uudella D-4D 180 Clean Power -moottorilla olemme päässeet vielä askelen lähemmäs nollapäästötavoitettamme. Tuloksena on moottori, joka hyödyntää jopa kuutta erilaista keihäänkärkiteknologiaa. D-4D 180 Clean Power on yksi luokkansa puhtaimmista dieseleistä, äärimmäisen vähäkulutuksinen ja ennenkuulumattoman vahva.
D-4D 180 Clean Power -moottorilla on erittäin korkea ruiskutuspaine henkilöautodieseliksi. Uusi moottori suihkuttaa polttoainetta sylintereihin 1800 barin paineella. Onko tämä korkea? No, oikein hyvässä suurpainepesussa on 130 barin paine.
Dieselmaailman innovaatio: on vaikeaa ja kallista valaa moottori kokonaan alumiinista sen sijaan, että ruuvaisi yhteen teräksisiä osia. Valamisessa on kuitenkin paljon etuja. Moottorilohkon ollessa alumiinia se on kestävämpi ja kevyempi.
Matala puristussuhde vaatii vähemmän voimaa puristaakseen kasaan polttoaineen ja ilman sekoituksen. Siten polttoaineesta saa enemmän tehoa irti. Lisäksi se tarkoittaa alhaisempaa moottorin lämpötilaa, mikä puolestaan merkitsee alhaisempia typpioksidipitoisuuksia. D-4D Clean Power -moottori on 20 prosenttia polttoainetehokkaampi kuin muut samankokoiset dieselmoottorit. Se on myös hiljainen ja lähes värinätön.
Pietsosuuttimet toimivat kaksi kertaa niin tehokkaasti kuin perinteiset solenoidisuuttimet ja sumuttavat polttoaineen erittäin tarkasti. Lisäksi pietsosuuttimilla on äärimmäinen kulutuskestävyys.
Mekaanisen turboahtimen sijaan D-4D 180 Clean Power -moottori käyttää sähköistä turboahdinta. Hyötyjä on paljon: voiman säätö tulee tarkemmaksi ja tehon kehityksestä saadaan tasaisen vahva. Moottori vastaa lisäksi huomattavasti nopeammin kaasunpainallukseen kuin mekaanisesti aktivoidut turbodieselit.
Tämä on ensimmäinen henkilöauton dieselmoottori, josta poistetaan sen kaksi pääasiallista päästöä: hiukkaset ja typpi. Puhdistus tapahtuu ainutlaatuisella katalysaattorilla. Kun se on täynnä, ruiskuttaa ylimääräinen ruiskutusventtiili polttoainetta pakokaasuihin, jotka palavat kokonaan. Järjestelmä on lisäksi täysin huoltovapaa.
Työskentelemme Toyotalla aktiivisesti kestävän kehityksen ja kierrätyksen puolesta. Noudatamme Toyota Recyling Vision -periaatetta, joka osaltaan edesauttaa kierrätystä myönteisesti suhtautuvan yhteiskunnan kehittymistä. Tavoitteenamme on muun muassa kierrättää 95 prosenttia jokaisesta käytöstä poistetusta Toyotasta.
Toyotalle ympäristöystävällisyys tarkoittaa, että ajattelemme polttoainetehokkaiden ja vähäpäästöisten autojen valmistamisen ohella myös valmistusprosessia ja myöhempää käytöstä poistettujen autojen haltuunottoa. Valmistuksen aikana pyrimme maksimaaliseen energiatehokkuuteen ja mahdollisimman pieneen ympäristövaikutukseen. Kun auto on palvellut aikansa, tavoitteemme on minimoida jätemäärät äärimmäisyyteen saakka. Autojen valmistuksessa kuluu paljon raaka-aineita, kuten metalleja, synteettisiä tuotteita, pakkauksia jne. Kaikki nämä materiaalit täytyy ensin valmistaa teollisesti ennen kuin niitä käytetään autoteollisuudessa.
Kierrättämällä materiaaleja silloin, kun se on teknisesti mahdollista, voimme pienentää tehtaidemme energiankäyttöä ja päästöjä. Tämä vuorostaan auttaa pienentämään hiilidioksidipäästöjä.
Romutettavat autot sisältävät paljon erilaisia materiaaleja metallista ja kumista muoviin ja kemiallisiin liuoksiin. Osa näistä materiaaleista sisältää aineita, jotka tulee käsitellä erityisen huolellisesti. Tällaisia aineita kutsutaan ”Substances of Concern” (SoCs) -aineiksi. Nämä erityisen vaaralliset aineet voivat saastuttaa maaperän ja pohjaveden, jos autoa ei kierrätetä oikein. Tämän takia työskentelemme poistaaksemme vähitellen SoCs-aineet sekä materiaaleista että autonosista. Toyota on muun muassa vähitellen luopunut kaikkien irrotettavien lyijykomponenttien käytöstä.
Toyota on kehittänyt erityisen TSOP-muovimateriaalin (Toyota Super Olefin Polymer), joka on helpompi kierrättää. TSOP:tä käytetään muun muassa puskurien valmistuksessa, minkä ansiosta niitä voidaan kierrättää useita kertoja. Vuonna 1997 Toyota kehitti maailman ensimmäisen kierrätystekniikan kumille, jota käytetään uudelleen muun muassa ovilistoihin. Toyota kehittää myös biomuovia, joka valmistetaan sokeriruo'osta ja muista kasveista. Biomuovia käytetään samoin kuin perinteistä muovia, mutta se voidaan hajottaa käytön jälkeen.
Kaikki autonosat eivät kestä auton koko käyttöikää. Useat osista täytyy ajan kuluessa vaihtaa. Tarpeettoman ympäristörasituksen välttämiseksi Toyota on laatinut koko Eurooppaa koskevan järjestelmän, jossa vaihdetut osat kerätään jälleenmyyjän luona. Kerätyt osat kunnostetaan taas käytettävään kuntoon, jolloin ne voidaan käyttää uudelleen. Kuluneet komponentit vaihdetaan ja ainoastaan alkuperäisosat käytetään. Järjestelmästä saatavia hyötyjä on useita. Ympäristöön kohdistuva kuormitus pienenee, koska uusien varaosien valmistukseen käytettävä energia ja raaka-aineet säästyvät. Lisäksi järjestelmä on taloudellinen autonomistajalle. Vain tietyt kunnostetun varaosan komponentit ovat uusia, mikä tekee varaosasta edullisemman. Esimerkkejä tällaisista osista ovat A/C-kompressorit, automaattivaihteistot, kytkinsarjat, generaattorit, käynnistysmoottorit, sylinterien kannet ja moottorit.
Kun auto on poistettu käytöstä, hajotetaan se osiin. Hajottaminen käy sujuvasti, koska olemme ajatelleet purkamista jo piirustusvaiheessa. Moottorit, akut, autojen puskurit ym. lajitellaan. Ne osat, jotka voidaan käyttää uudelleen, säästetään. Jäljelle jäävä auto puristetaan kokoon ja murskataan, jotta se voidaan helpommin kierrättää. Materiaalit lajitellaan teräkseen ja muihin metalleihin (alumiini, kupari) samalla kun jäljelle jääneet osat (niin kutsuttu Automobile Shredder Residue, ASR) jaetaan kumiin, muoveihin ja muihin materiaaleihin. Aiemmin ASR meni kaatopaikalle, mutta nykyään kierrätämme myös sen ja sitä voidaan esimerkiksi käyttää äänieristykseen.