Šiuolaikinės technologijos automobilių pramonėje vystosi itin sparčiai, todėl vartotojai neretai pasimeta informacijos gausoje, nesuprasdami skirtumų tarp elektromobilių (EV), įprastų hibridų (HEV) ir įkraunamų hibridų (PHEV). Šiame straipsnyje siekiama moksliškai paaiškinti hibridinių automobilių veikimo principus ir jų tipus.
Hibridinių automobilių tipai ir jų veikimo principai
Hibridinis automobilis (HEV) yra transporto priemonė, kurioje derinama vidaus degimo variklio (benzininio ar dyzelinio) ir elektrinio variklio jėga. Elektrinis variklis, maitinamas iš nedidelės baterijos, padeda vidaus degimo varikliui, ypač kai reikalinga didesnė galia, pavyzdžiui, pajudant iš vietos ar įsibėgėjant. Baterija įprastinio hibrido sistemoje įsikrauna savaime, regeneracijos būdu, kai stabdant automobilį kinetinė energija yra konvertuojama ir išsaugoma baterijoje.
Elektra varomoje transporto priemonėje (EV) yra pakankamai didelė baterija ir pakankamai galingas elektros variklis, užtikrinantis reikiamą našumą, visiškai nereikalaujant įprasto variklio ar degalų bako. EV važiuoja tik elektra ir įkraunamas iš tinklo.
Įkraunama (Plug-in) hibridinė transporto priemonė (PHEV) yra benzinu varomas hibridas su daug didesne baterija ir priemone ją įkrauti naudojant išorinį maitinimo šaltinį. Įkraunamas hibridas elgiasi panašiai kaip elektrinė transporto priemonė, kurios benzininis variklis iš esmės neveikia, kai akumuliatorius yra įkrautas. Variklis atgyja, kai išsenka baterija, leidžianti transporto priemonei be pertrūkių važiuoti kaip įprastam hibridui. Pastaba: kai kurie PHEV neteisingai parduodami kaip hibridai.
Gyvename įdomiais laikais, kai nuolat atsiranda naujų produktų: pigesni EV su daugiau įkrovimo galimybių, įvairūs ir šeimai tinkami įkraunami hibridai bei rafinuotesni ir visapusiškesni hibridai. Kai kurie modeliai netgi varomi abiem jėgos sistemomis - tai hibridai. Tiesa, tie, kam norisi rasti aukso viduriuką, gali rinktis skirtingų gamintojų siūlomas net kelių tipų hibridines pavaras: švelnųjį, įprastą arba įkraunamąjį hibridą.
Skirtingos hibridinės sistemos
Švelniojo hibrido sistema (Mild Hybrid)
Švelniojo hibrido sistemą turinčiuose automobiliuose elektros vaidmuo bene menkiausiai pastebimas - 48 voltų sistema aprūpina didžiąją dalį automobilio elektrinių prietaisų elektra. Taip mažiau krūvio tenka automobilio generatoriui ir mažėja degalų sąnaudos. Šie automobiliai turi papildomą starterį-generatorių, kuris tiekia elektros energiją, kai pagrindinis vidaus degimo (benzininis arba dyzelinis) variklis yra išjungtas, kartu padeda greitai jį užvesti sustojus prie sankryžos. Elektrinis generatorius nesuteikia galimybės įsibėgėti važiuojant tik elektra, tačiau sumažina degalų sąnaudas bei anglies dvideginio emisiją. Papildoma elektros baterija įkraunama automobiliui lėtėjant ar jį stabdant - tuo metu panaudojama energija, kuri šiaip būtų iššvaistyta. Pastaruoju metu tai - sparčiausiai populiarėjantis hibridinių automobilių tipas. Jos nauda yra akivaizdi, o kaina - nedidelė.
Įprastas hibridas (Full Hybrid)
Įprastas hibridas, kaip jau išduoda ir pats pavadinimas, mūsų gatvėse yra bene dažniausiai aptinkamas ir elektra čia turi didesnį vaidmenį nei švelniajame hibride - toks automobilis didžiąją laiko dalį yra varomas vidaus degimo variklio, o elektros motoras, gaudamas energiją iš nedidelės baterijos, padeda sukti ratus tais momentais, kai reikalinga daugiausia galios. Paprastai elektra čia „prideda rankas“ pajudant iš vietos ar įsibėgėjant. Baterija įprastinio hibrido sistemą turinčiame automobilyje įsikrauna regeneracijos būdu, kai stabdant automobilį kinetinė energija yra konvertuojama ir išsaugoma baterijoje. Geriausias tokio automobilio pavyzdys - „Toyota Prius“, pirmasis išpopuliarėjęs serijinės gamybos hibridinis modelis pasaulyje. Vidaus degimo ir elektrinis varikliai šio tipo hibriduose gali veikti ir kartu, ir atskirai. Šie hibridai gali kelis kilometrus įveikti naudodami tik elektrą, tad jų degalų sąnaudos yra mažesnės. Kita vertus, jų kaina dažniausiai būna aukštesnė nei analogiškų tik vidaus degimo variklį turinčių automobilių, tad už mažesnes degalų sąnaudas tenka susimokėti papildomai.
Įkraunamas hibridas (Plug-in Hybrid)
Įkraunamojo hibrido ratus kasdien gali sukti tik elektra - net tokie sportiški modeliai kaip „Peugeot 508 PSE“ gali nuvažiuoti iki 42 kilometrų naudodami vien baterijose esančią energiją, o važinėjant hibridiniu režimu 360 AG turintis automobilis, matuojant pagal WLTP metodiką, sunaudoja vos porą litrų benzino šimtui kilometrų. Dar įspūdingiau atrodo įkraunamojo hibridinio hečbeko „Peugeot 308“ skaičiai - iki 60 km vien elektra ir vos 1,1-1,2 litro siekiančios vidutinės degalų sąnaudos, kai efektyviai pasitelkiamas elektrinis motoras. Statistika byloja, kad vidutiniškai Europos Sąjungos miesto gyventojas per dieną nurieda apie 50 kilometrų, tad gamintojai, balansuodami tarp baterijų masės ir leidžiamo įveikti atstumo, dažniausiai taiko būtent tokį viena įkrova įveikiamą atstumą. Tai yra dažnai naudojama ir kai kuriais atvejais labai praktiška modifikacija. „Plug-in“ hibridiniai automobiliai vien elektra įprastai gali nuvažiuoti apie 50 kilometrų, o išsikrovus baterijai toliau važiuoti naudodami vidaus degimo variklį. Tačiau įkraunami hibridai kainuoja gerokai daugiau nei tik tradicinį variklį turintys automobiliai - neretai tas kainų skirtumas yra 30-50 proc., tad tokios technologijos finansine prasme nėra naudingos. Be to, „plug-in“ hibridus reikia įkrauti - per kelias valandas tai galima padaryti iš bet kuriuose namuose esančio paprasto elektros lizdo. Neįkrautas „plug-in“ modelis veiks tik kaip paprastas hibridinis automobilis - važiuoti tik elektra pavyks, tačiau labai neilgai. Skirtingus gamintojų pasirinkimus gaminant įkraunamuosius hibridus liudija ir nevienodos įkrovimo galimybės. Vieni automobiliai yra įkraunami tik naudojant laidą, o išsikrovus didžiajai daliai baterijos įkrovos tampa įprasti hibridai, kurie dėl regeneracijos gauna tiek energijos, kiek reikia pajudėti iš vietos. Kiti gamintojai leidžia pilnavertiškai įsikrauti bateriją važiuojant. Geras to pavyzdys yra jau minėtas „Peugeot 508 PSE“, turintis „e-Save“ funkciją. Pasirinkus šią funkciją, hibrido baterijos įkraunamos ne tik stabdant, kai ima veikti regeneracijos sistema, bet ir nuo vidaus degimo variklio. Taip net ir pasibaigus elektros energijai, spustelėjus mygtuką, galima pasirūpinti, kad, sakykime, atvykus į miesto centrą ar į kitą vietą, kurioje norisi važiuoti tyliai ir švariai, baterijoje būtų pakankamai energijos. Tad iš esmės bet kuris įkraunamasis hibridas, net ir pasibaigus elektros energijai, mažų mažiausiai veiks kaip įprastas hibridas ir padės taupyti degalus. Šiuo atveju bene pagrindinis skirtumas - kokios jo įkrovimo galimybės, norint kuo daugiau atstumo įveikti naudojantis elektros energija.
Ką daryti pasibaigus elektrai?
Net ir truputį viršijus šį atstumą ir kasdien nuvažiuojant keliomis dešimtimis kilometrų daugiau, tokio tipo hibridinių automobilių vairuotojai gali pasigirti neįtikėtinai mažomis degalų sąnaudomis - įprastai šios svyruoja apie 2 l/100 kilometrų. Pagrindinis klausimas lieka tai, kas nutiks su įkraunamuoju hibridu išsikrovus baterijoms. Ne paslaptis, kad baterijos bei elektros motorai sudaro nemenką papildomą masę, o tai turėtų būti papildoma našta, reiškianti didesnes benzino sąnaudas. „Lietuvos metų automobilio“ rinkimų komisijos narys, žurnalistas Egidijus Babelis sako, kad tokiu atveju daug kas priklauso nuo gamintojo taktikos. „Gamintojai daro skirtingus dalykus - važinėdamas vienais modeliais pastebėjau, kad visuomet lieka nedidelis elektros rezervas. Jis pagelbėja pajudant nuo šviesoforo, bet nesuteikia daug dinamikos. Kiti gamintojai, pavyzdžiui, „Volkswagen“, baterijose palieka daugiau elektros energijos. Šio gamintojo modeliai veikia panašiai kaip įprasti hibridai, įsikraunantys per regeneraciją. Net ir pasibaigus elektros energijai, tokie automobiliai yra ekonomiškesni už turinčius tik vidaus degimo variklius“, - paaiškina E. Babelis.
E. Babelis atkreipia dėmesį, kad, išnaudojus didžiąją dalį elektros energijos, skirtinguose modeliuose skirtingai sumažėja ir automobilio dinamika. Tiesa, tai priklauso nuo to, kokio galingumo varikliai sumontuoti automobilyje. Štai eksperto minėtas „Volkswagen“ į savo hibridinius modelius įprastai montuoja 1,4 litro darbinio tūrio benzininį variklį, išvystantį 150 AG, kartu su 110 AG elektriniu motoru - abu šie agregatai varo priekinius ratus. Tuo tarpu sportiškojo prancūzų „Peugeot 508 PSE“ modelio priekinius ratus suka 1,6 litro darbinio tūrio benzininis variklis, sukuriantis 200 AG jėgą, o jam talkina net du elektriniai motorai, išvystantys po 110 AG kiekvienas, sumontuoti ant priekinės bei galinės ašių. Taigi, išsikrovus baterijai, galios pokytis pastarajame modelyje neišvengiamai bus labiau juntamas. Svarbiau tai, kad tokios konstrukcijos hibridinė pavara sukuria efektyvią galimybę automobiliams būti varomiems keturiais ratais, o dėl itin tikslaus elektrinės pavaros galios perdavimo elektrinė visų varančiųjų ratų sistema smarkiai prisideda prie automobilio stabilumo bei saugumo kelyje. Būtent tokią sistemą „Peugeot“ naudoja ir populiariame SUV modelyje 3008. Dėl to 300 AG galią generuojanti iš tinklo įkraunama hibridinė šio modelio versija yra vienintelė, kuri gali būti varoma visais keturiais ratais.
Hibridiniai automobiliai - patogus kompromisas
Paklaustas, ar įkraunamasis hibridas gali būti vadinamas aukso viduriuku tarp vidaus degimo varikliais ir elektra varomų automobilių, E. Babelis sako, kad tai veikiau kompromisas. „Ir Europos Sąjunga su labai griežtais aplinkosaugos reikalavimais lieka patenkinta, ir žmogus turi automobilį, kurį gali naudoti neprisirišdamas prie įkrovimo infrastruktūros“, - konstatuoja žurnalistas. Automobilių žinovas pamini, kad daugelyje didžiųjų Europos miestų įkraunamieji hibridai yra itin populiarūs dėl to, kad jais galima įvažiuoti į centrines miesto dalis - dažnai jose leidžiama važinėti tik elektrinėmis transporto priemonėmis. Taip pat kai kuriose šalyse tokio tipo automobilių pirkėjai bei vairuotojai gauna įvairių lengvatų.
Hibridiniai automobiliai - tai modernus ir aplinkai draugiškas transporto sprendimas, kuris vis labiau populiarėja tarp vairuotojų visame pasaulyje. Šios transporto priemonės, derinančios elektrinį ir vidaus degimo variklius, yra vienas iš esminių žingsnių link tvaraus judumo. Hibridiniai automobiliai naudoja dviejų tipų variklius - elektrinį ir vidaus degimo, leidžiančius efektyviau naudoti degalus ir mažinti išmetamųjų teršalų kiekį. Elektrinis variklis ypač naudingas važinėjant mieste, kur stabdymo ir įsibėgėjimo ciklai padeda atkurti energiją įkraunant bateriją.
Hibridiniai automobiliai | Kaip tai veikia? | Elektros variklis + vidaus degimo variklis | Savaiminis įkrovimas
Renantis hibridinį automobilį, svarbu atsižvelgti į važiavimo įpročius. Jei dažniausiai važinėjate mieste ir turite galimybę įkrauti automobilį, įkraunamasis hibridas, kaip Peugeot 3008 Hybrid4, gali būti puikus pasirinkimas.
Griežtėjant ekologinėms normoms, visame pasaulyje daugėja hibridinių automobilių. Ypač Europoje, kur gamintojai siekia pasiruošti 2021 metams, kuomet bus įvestos naujos anglies dvideginio emisijos ribos ir jas viršiję gamintojai mokės dideles baudas. Hibridinės technologijos - tradicinių degalų kaip benzinas (ar dyzelinas) ir elektros naudojimas - gamintojams leidžia nušauti du zuikius vienu šūviu: kurti ir ekologiškesnius, ir galingesnius automobilius.
tags: #hibridiniai #automobiliai #moklai