Amit a hibrid és elektromos autókról tudni kell

Ma már szinte nem telik el úgy nap, hogy ne hallanánk az egyre trendibbé váló hibrid, vagy elektromos autókról. De mit is jelentenek ezek a szavak, mi a különbség közöttük, mik az előnyeik és hátrányaik? Írásunkban ezekre a kérdésekre keressük a választ.

Hibrid autók

Hibrid technológiáról akkor beszélünk, ha az autó meghajtásához szükséges energiát két, vagy több különböző elven működő erőforrásból nyerik.

Az elmúlt száz évben az autók meghajtásáról szinte kizárólag kőolajszármazékok (benzin, gázolaj) gondoskodtak. Ezek olcsón és hatalmas mennyiségben álltak rendelkezésre, ráadásul viszonylag egyszerűen lehetett velük nagy mennyiségű energia tárolását megoldani. Aztán a XX. század második felétől megérkező olajválságok és üzemanyag drágulási hullámok egyre kisebb fogyasztású autók fejlesztését indították el.

A fejlesztők rájöttek, hogy nem elég a motorokat tökéletesíteni, sokat lehet nyerni a veszteségek lefaragásával is, mint például a légellenállás csökkentése, vagy a fékezési energia visszanyerése. Ez utóbbi jelenti a hibrid autók fő jellemvonását.

A gyorsítás nagy energiaszükséglettel jár, viszont a nehezen megszerzett mozgási energiát fékezéskor az autó fékei hőenergiává alakítják. Ennek a lassítás, megállás kétség kívül jelentős hasznán túl nem sok értelme van, ráadásul ez a folyamat városi közlekedésben akár néhány száz méterenként ismétlődik. A hibrid autók fékezését ilyenkor egy elektromos motor/generátor veszi át, ami a fékezés energiáját elektromos árammá alakítja, ez kerül tárolásra egy kisebb-nagyobb (jellemzően 1 kWh körüli kapacitású) akkumulátorban.

Elinduláskor, gyorsításkor pedig a villanymotorok az akkuban tárolt energiával besegítenek a robbanómotor munkájába, sőt, bizonyos esetekben teljesen át is veszik azt. Ilyenkor nem történik sem károsanyag-kibocsátás, sem üzemanyag fogyasztás. A benzin- (esetleg dízel) motor csak abban az esetben indul be, ha a szükséges gyorsítás meghaladja a villanymotorok teljesítményét, vagy a tárolt energia mértékét. Tehát lassabb tempónál, kisebb gyorsításokkal akár teljesen elektromos üzemben is autózhatunk, az akkuk kapacitása erejéig.

A technológia elterjesztésének úttörője a Toyota volt, a tizenöt éves Prius-sorozat első generációs modelljei a mai napig futnak. Ma már a kisautótól az egyterűig terjed a választékuk de számos további gyártó is készít hibrid modelleket.

Egy hibrid autó jellemzően több millió forinttal forinttal többe kerül mint egy hagyományos, ugyanis a robbanómotor mellé épített villanymotor(ok), az akkumulátor, a nagyfeszültségű elektromos rendszer, a bonyolult vezérlő elektronika, valamint az úttörő technológia fejlesztési költségei mind drágítják az előállítást. Ez az árkülönbség azonban folyamatosan csökken.

Konnektoros hibrid

Alapvetően egy hibrid autóba benzint, gázolajat (esetleg LPG-t) tankolunk, de nagyobb kapacitású akkumulátorokkal megoldható az is, hogy elektromos hálózatról töltve, használható villanyautós hatótávval rendelkezzen. A korábbi Priusokhoz egy külső gyártó kínál utólag, a pótkerék helyére beépíthető (4 kWh) akkupakkot, amellyel 30-40 kilométert tehetünk meg tisztán elektromos üzemben. Az átalakítás nem olcsó, meghaladja az egymillió forintot.

Azóta a Toyota is kijött saját konnektoros hibridjével Prius Plug-in Hybrid néven.

 

A robbanó és elektromos motor méretének aránya gyártónként és modellenként változó. Néhány érdekesség: egy Lexus GS 450h 290 lóerős benzinmotorját egy 200 lóerős villanymotor segíti (343 lóerő összteljesítmény), míg a BMW ActiveHibrid 7 449 lóerős benzinmotorja mellett mindössze egy 20 lóerős villanymotor található (az összteljesítmény így is impozáns, 465 lóreő), de a sportos Honda CR-Z is csupán 14 lóerős villanymotort kapott a 114 lóerős benzinmotor mellé (124 lóreő összteljesítmény).

Számos hibrid autó esetében a kisegítő berendezések (kormányszervo, légkondicionáló, vízpumpa) működtetéséről villanymotorok gondoskodnak így nincs szükség ékszíjakra, de hagyományos önindítóról, vagy generátorról sem beszélhetünk. A generátoros fékezés pedig a fékbetétek, féktárcsák élettartamát növeli. Ezek mind a karbantartási költségeket csökkentik.

Soros?

A soros hibrideknél a belső égésű motor energiája egyetlen úton jut el a kerekekig. A belsőégésű motor nem hajtja az autót, csak a generátort, amely elektromos áramot termel a kerekeket meghajtó villanymotor(ok) számára. Fékezéskor a villanymotort – generátorként – az akkumulátor töltésére használja.

Nagy teljesítményigény esetén a villanymotor a generátorból és az akkumulátorból is használ fel áramot. Sebességváltóra nincs szükség, vagy ha mégis, csak egy sokkal egyszerűbb megoldásúra.

A soros rendszer kialakítása és elektromos vezérlése nem túl nehéz feladat, ám a többszörös energiaátalakítás és az akkumulátor töltési-kisülési veszteségei folytán a belsőégésű motor teljesítményének csupán mintegy 60%-a hasznosul. Konstrukciójuk sokkal jobban hasonlít a villanyautókéra, mint a párhuzamos hibrideké.

Párhuzamos?

A párhuzamos hibrideknél az energia két úton, párhuzamosan folyhat, vagyis a belső égésű és a villanymotor egyaránt forgathatja a hajtásláncot. Bonyolultabb elrendezésű megoldás, szélesebb körű szabályozhatósága viszont nagyobb üzemanyag-megtakarítást eredményez. A párhuzamos hibrideknek jobb a hatásfoka, mint a sorosaké. A ma kapható hibridautók többségében párhuzamos rendszer működik.

Range Extender?

Mások az ellenkező irányból, a villanyautó felől közelítették meg ugyanezt a kérdést. A Chevrolet/Opel sokáig egy elektromos autó készítését ígérte, de már a bemutató előtt nyilvánvalóvá vált, hogy a Volt/Ampera páros egy benzinmotorral is rendelkezni fog.

Ezek az autók két, összesen 150 lóerős villanymotorral rendelkeznek, emellett beépítésre került egy 86 lóerős benzinmotor is, ami viszont közvetlenül soha nem vesz részt a hajtásban, csak az akkumulátorok szükség esetén történő töltéséért felelős. Így a 16 kWh kapacitású akkumulátorral elérhető 40-80 kilométeres, tisztán elektromos hatótávot némi benzin elégetésével 500 kilométerre lehet növelni. Innen a név: range extender, azaz hatótávnövelős (elektromos) autó.

 

Előnyök

– kisebb üzemanyag fogyasztás (főként városban)

– kisebb károsanyag-kibocsátás

– nagyobb dinamika

– hagyományos üzemanyaggal tankolható, nincs szükség új infrastruktúrára

– kisebb karbantartási költség

 

Hátrányok

– drága technológia

– nagyobb súly

– (általában) kisebb csomagtartó

– az életciklusa végére érő akkumulátor drága cseréje

 

Elektromos Autók

Az elektromos autókra ma úgy gondolunk, mint az autózást forradalmasító új technológiára. Ezzel szemben az elektromos meghajtású járművek jóformán egy idősek robbanómotoros társaikkal és már a motorizált közlekedés kialakulásának kezdeti időszakában, az 1890-es éveket követően megjelentek Európa és Amerika közútjain.

 

Elterjedésüknek a fent említett alacsony olajár és a korlátozott akkumulátor kapacitás vetett gátat. Az akkor eredményeket az elmúlt száz évben nem is sikerült nagyságrendekkel felülmúlni.

A drasztikusan megdráguló kőolaj és a környezetvédelem fontossága azonban újra a figyelem középpontjába helyezte az elektromos autókat. A fejlesztők lázasan dolgoznak az akkumulátor-technológia fejlesztésén, a General Motors például 2-4 évre teszi az igazi áttörés idejét.

Az első, viszonylag széles körben elterjedt és ismertté vált elektromos autó érdekes módon egy sportkocsi, a 2006-2008 között gyártott, 248 lóerős Tesla Roadster volt. Hatótávolsága is kiemelkedő, normál használat esetén megközelítette a 400 kilométert, de közel húszmillió forintos induló ára miatt inkább a gazdagok, hírességek környezettudatosságukat demonstráló autója lett, hasonlóan az első generációs Toyota Priushoz.

A mai, nagyobb szériában gyártott elektromos autók már megközelítik benzines, vagy hibrid társaik, helykínálatát és menettulajdonságait, de a hatótáv még mindig a villanyautók Achilles-sarka. Ki akar egy nagyobb út során 100-150 kilométerenként 8-10 órát várni, amíg feltöltődnek az akkumulátorok (gyorstöltéssel ez 30 percre is leszorítható). Ellenben városi közlekedésre, napi ingázásra már a jelenleg kapható elektromos autók is alkalmasak, a hibrideknél sokkal kisebb költséggel és nulla károsanyag-kibocsátással.

Mivel a hibrid autókénál sokkal nagyobb kapacitású akkumulátorra van szükség (általában 15-25 kWh) ennek mérete, tömege, de elsősorban ára még jelentős problémát okoz. Így ma egy elektromos kisautó ára egy alsó-középkategóriás, jól felszerelt hagyományos meghajtású autóéval vetekedhet.

Többen úgy vélekednek, hogy a technológia fejlődésével az elektromos autók hamarosan kiszorítják a benzines és dízel meghajtású autókat, valamint az átmeneti megoldásnak tartott hibrideket. Ennek némileg ellent mond, hogy a Toyota épp a közelmúltban jelentette be, hogy a fenti okok miatt leáll elektromos autó projektjével. Számos gyártó, a Renault-Nissan, Mitsubishi , Audi, BMW, Mercedes, a VW- és PSA csoport viszont továbbra is gőzerővel fejleszti az elektromos autókat.

 

Előnyök

– olcsó üzemeltetés

– a villanymotor nagy rugalmassága

– nulla károsanyag-kibocsátás (legalábbis a felhasználás helyén)

– csendes

 

Hátrányok

– rendkívül drága, korlátozott élettartamú akkumulátor

– kis hatótáv

– ma még kiépítés alatt álló elektromos kúthálózat

– (általában) kisebb csomagtartó

– a fűtést nem lehet veszteséghővel megoldani, ezért vagy elektromosan kell fűteni, vagy kiegészítő fűtésre van szükség