Υβριδικά αυτοκίνητα

Πολλοί θεωρούν τα υβριδικά αυτοκίνητα συνώνυμο της οικολογικής μετακίνησης. Οι περισσότεροι ωστόσο δεν γνωρίζουν τι είναι ένα υβριδικό αυτοκίνητο, τι είδη υπάρχουν και πως λειτουργεί κάθε ένα από αυτά.

 

Τι είναι υβριδικό αυτοκίνητο;

Υβριδικό λέγεται το αυτοκίνητο το οποίο συνδυάζει έναν συμβατικό κινητήρα εσωτερικής καύσης και έναν ή περισσότερους ηλεκτροκινητήρες. Έτσι, απαιτείται λιγότερο καύσιμο για την κίνησή του και εκλύονται λιγότεροι ρύποι στην ατμόσφαιρα. Οι μπαταρίες που διαθέτει χρειάζονται για την αποθήκευση της απαιτούμενης ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία προέρχεται είτε από την ανάκτηση της κινητικής ενέργειας κατά το φρενάρισμα, είτε από τη λειτουργία του κινητήρα εσωτερικής καύσης. Ήδη εξελίσονται υβριδικά των οποίων οι μπαταρίες θα μπορούν να φορτίζονται και από οικιακές πρίζες.

Γενικές… υβριδικές αρχές

Η οδήγηση ενός υβριδικού δεν διαφέρει σχεδόν σε τίποτα από αυτή ενός συμβατικού αυτοκινήτου. Η λειτουργία του υβριδικού συστήματος είναι αυτόματη και δεν απαιτεί ειδικές γνώσεις από τον οδηγό. Καθότι χρησιμοποιούν βενζίνη (στο άμεσο μέλλον θα υπάρξουν και diesel), ο ανεφοδιασμός τους γίνεται στα πρατήρια καυσίμων, όπως ισχύει για όλα τα συμβατικά οχήματα.

Σε ένα υβριδικό όχημα η απαιτούμενη ενέργεια για την κίνησή του προέρχεται από τη συνεργασία ενός συμβατικού κινητήρα εσωτερικής καύσης (βενζίνης ή diesel) και ενός ή περισσοτέρων ηλεκτροκινητήρων. Ο ηλεκτροκινιτήρας υποβοηθεί τον κινητήρα στις περιπτώσεις που αυξάνουν πολύ την κατανάλωση καυσίμου, όπως η λειτουργία στο ρελαντί και η επιτάχυνση, βοηθώντας έτσι να μειωθεί η κατανάλωση. Αυτό σημαίνει πως σε σύγκριση με ένα αντίστοιχο συμβατικό αυτοκίνητο ίδιου μεγέθους και κυβισμού, το υβριδικό επιτυγχάνει χαμηλότερο κόστος μετακίνησης.

Ο ηλεκτροκινητήρας έχει το χαρακτηριστικό να αποδίδει τη μέγιστη ροπή του από τις 0 σ.α.λ. και σε όλο σχεδόν το φάσμα στροφών λειτουργίας τους, συνεισφέροντας έτσι σε πιο γρήγορες επιταχύνσεις, είτε από στάση είτε εν κινήσει.

Εν κατακλείδει, τα υβριδικά προσφέρουν χαμηλότερη κατανάλωση και εκπομπές ρύπων σε συνδυασμό με υψηλότερη απόδοση σε σύγκριση με ένα αντίστοιχο συμβατικό αυτοκίνητο. Στην Ευρώπη υπολογίζεται πως ένα υβριδικό αυτοκίνητο μειώνει τις συνολικές εκπομπές ρύπων σε ολόκληρο τον κύκλο ζωής του κατά 25% σε σχέση με ένα αντίστοιχο συμβατικό μοντέλο. Ειδικά στις εκπομπές CO, NOx και υδρογονανθράκων η μείωση φτάνει ακόμη και το 90%.

 

Τύποι υβριδικών συστημάτων

Οι βασικοί τύποι υβριδικών συστημάτων που χρησιμοποιούνται από τις αυτοκινητοβιομηχανίες είναι τρεις, ανάλογα με τη διάταξη των μηχανικών τους μερών: παράλληλη, σειριακή και συνδυασμένη.

Παράλληλη διάταξη

Στον συγκεκριμένο τύπο, ο κινητήρας είναι η κύρια πηγή ισχύος και ο ηλεκτροκινητήρας συνεισφέρει όποτε χρειάζεται. Ο κινητήρας λειτουργεί σε κάθε περίπτωση, με το ηλεκτρικό μοτέρ, το οποίο παρέχει τη μέγιστη ροπή του από τις 0 σ.α.λ., να τον υποβοηθεί στις εκκινήσεις και στις επιταχύνσεις, στις περιπτώσεις δηλαδή όπου χρειάζεται περισσότερη ενέργεια. Η παράλληλη διάταξη είναι η πιο απλή, και αυτό διότι προσαρμόζεται ένας ηλεκτροκινητήρας με τις μπαταρίες του σε ένα συμβατικής τεχνολογίας αυτοκίνητο.

Σεριακή διάταξη

Εδώ, η ενέργεια για την κίνηση του αυτοκινήτου προέρχεται αποκλειστικά από τον ηλεκτροκινητήρα, όπως ακριβώς και στα αμοιγώς ηλεκτρικά οχήματα. Ο συμβατικός κινητήρας απλώς δίνει κίνηση σε μια γενήτρια η οποία φορτίζει τις μπαταρίες του συστήματος. Το όλο σύστημα είναι ίδιο με αυτό ενός ηλεκτρικού οχήματος, η ύπαρξη όμως του συμβατικού κινητήρα το καθιστά υβριδικό.

Συνδυασμένη διάταξη

Ο ηλεκτροκινητήρας κινεί το όχημα από την εκκίνηση και στις πολύ χαμηλές ταχύτητες. Όσο η ταχύτητα αυξάνει, συμβατικός κινητήρας και ηλεκτρικό μοτέρ λειτουργούν συνδυαστικά παρέχοντας την απαιτουμενη ισχύ. Η διάταξη αυτή είναι και η πιο πολύπλοκη, περιλαμβάνοντας μια συσκευή διαχωρισμού ισχύος και γενήτρια. Ο κινητήρας, εκτός από το αυτοκίνητο κινεί και τη γενήτρια του ηλεκτροκινητήρα.

 

Συστήματα εξοικονόμησης ενέργειας

Τα υβριδικά συστήματα ενσωματώνουν κάποιες επιπλέον λειτουργίες οι οποίες βοηθούν στην εξοικονόμιση και την καλύτερη διαχείριση της ενέργειας.

Ανάκτηση ενέργειας

Ένα σημαντικό στοιχείο των υβριδικών συστημάτων, είναι η εκμετάλλευση της ενέργειας που κανονικά θα χανόταν στο ρολάρισμα και στο φρενάρισμα. Όταν πατάμε τα φρένα, οι δαγκάνες σφίγγουν πάνω στις δισκόπλακες αναγκάζοντας έτσι τους τροχούς να σταματήσουν. Αυτό επιτυγχάνεται μετατρέποντας την κινητική ενέργεια (κίνηση του οχήματος) σε θερμική (θερμότητα που αναπτύσσεται στα φρένα και που χάνεται στον αέρα). Στα υβριδικά συστήματα, όταν το αυτοκίνητο ρολάρει ή φρενάρει, ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί σαν γεννήτρια και φορτίσει τις μπαταρίες του.

Start-stop

Ένα σημαντικό σύστημα που συνεισφέρει σημαντικά στη μείωση της κατανάλωσης και των ρύπων είναι αυτό που σβήνει αυτόματα τον κινητήρα όταν το αυτοκίνητο είναι σταματημένο, π.χ. σε φανάρι και τον εκκινεί επίσης αυτόματα μόλις απενεργοποιηθούν τα φρένα. Στα υβριδικά αυτοκίνητα είναι ενσωματωμένο στο υβριδικό τους σύστημα. Αντίστοιχο σύστημα διαθέτουν πλέον και πολλά συμβατικά αυτοκίνητα, στα οποία η λειτουργία γίνεται με τη βοήθεια της μίζας.

 

Και λίγη ιστορία

Το πρώτο υβριδικό δημιουργήθηκε το 1901 από τον Porsche. Είχε ηλεκτροκινητήρες στους τροχούς και έναν συμβατικό κινητήρα εσωτερικής καύσης για να φορτίζει τις μπαταρίες. Η επανάσταση ωστόσο στην αγορά των υβριδικών ήρθε από την Toyota, η οποία παρουσίασε το Prius 1ης γενιάς το 1997. Το πρώτο υβριδικό που διατέθηκε στην ευρωπαϊκή αγορά ήταν το Honda Insight, το 1999, το οποίο είχε εκπομπές CO₂ μόλις 80 gr/km!