Emise hybridního pohonu – studie

Podle nové studie zadané belgickou nevládní organizací Transport & Environment se vozy typu plug-in hybrid vyznačují nadprůměrnými hodnotami emisí CO2. Největší problém se při nových měření objevil u vozidel BMW, Renault a Peugeot, kde údajně dochází k mnohem vyššímu znečištění, než tvrdí laboratorní testy. Celkem zarážející studii se věnuje například electrek.co.

Hybridní automobily nejsou všechny stejné - liší se nejen technologií, ale i skutečnou účinností. Právě v tom se jednotlivé typy hybridních pohonů zásadně liší. Pro řidiče i výrobce se tak stává účinnost klíčovým parametrem při hodnocení výhodnosti dané technologie. V následujících odstavcích rozebereme, jak se liší účinnost mild-hybridů (MHEV), full-hybridů (HEV) a plug-in hybridů (PHEV) v různých jízdních režimech a reálných podmínkách.

Testování plug-in hybridů v reálných podmínkách

Jedním z hříšníků je plug-in hybridní BMW řady 3. Ani Peugeot 308 Hybrid na tom není o moc lépe. Každé z vozidel bylo testováno v reálných situacích, které kopírovaly jízdu ve městě, dojíždění za prací a další jízdní situace. Vše probíhalo v rakouském Grazu a jeho okolí. Ve všech testech si vozy vedly hůře, než by naznačovalo oficiální hodnocení WLTP.

V řeči konkrétních čísel se BMW řady 3 dostalo při jízdě ve městě na 204 gramů oxidu uhličitého na jeden ujetý kilometr. To je skoro šestinásobek oficiální hodnoty (36 gramů dle WLTP). U plug-in hybridního Peugeotu 308 technici naměřili 197 gramů emisí na jeden ujetý kilometr, přičemž oficiální hodnota činí 27 gramů dle WLTP.

Jak ukazují výsledná měření, v případě využívání plug-in hybridu je potřeba pravidelně nabíjet. Kdo to bude z jakéhokoliv důvodu ignorovat, rázem se z jeho na první pohled úsporného vozu stane stroj, který silně znečišťuje okolí.

Čtěte také: Vše o emisních normách

Účinnost různých typů hybridních pohonů

Mild-hybrid (MHEV): Efektivní podpora spalovacího motoru

Mild-hybridní systémy neumožňují čistě elektrickou jízdu. Elektromotor funguje jako asistent spalovacího motoru - pomáhá při rozjezdu, rekuperuje brzdnou energii a umožňuje rychlé vypínání/zapínání motoru při stání nebo jízdě setrvačností. Největší výhodou je zisk energie, která by jinak byla ztracena při brzdění. Celková účinnost systému se pohybuje zhruba o 10-15 % výše než u čistě spalovacího motoru stejné třídy.

V městském provozu nebo v kolonách tak může mild-hybrid nabídnout solidní úsporu, avšak na dálnici či při dynamické jízdě se jeho vliv prakticky ztrácí. Mild-hybridy jsou tedy efektivní především v podmínkách s častými změnami rychlosti.

Full-hybrid (HEV): Vyvážená účinnost bez nutnosti nabíjení

Full-hybridní systémy kombinují spalovací motor a výkonný elektromotor, který je schopen pohánět vůz samostatně na krátké vzdálenosti. Díky větší baterii (zpravidla 1-2 kWh) a propracovanému systému rekuperace dokáže full-hybrid maximalizovat využití energie při každém zpomalení nebo jízdě z kopce.

Účinnost full-hybridů je výrazně vyšší než u mild-hybridů, obvykle o 25-30 % oproti klasickému benzinovému motoru. Nejvíce se projevuje v městském provozu, kde umožňuje jízdu s vypnutým motorem až 50 % času. Na druhou stranu, při jízdách po dálnici nebo v kopcovitém terénu se přínosy částečně snižují, protože systém není schopen zajistit delší elektrickou jízdu ani vysokou regeneraci při konstantní zátěži.

Plug-in hybrid (PHEV): Nejvyšší účinnost s podmínkou pravidelného nabíjení

Plug-in hybridy mají výrazně větší baterii (obvykle 10-20 kWh), což jim umožňuje čistě elektrickou jízdu na vzdálenosti až 100 km. Pokud je baterie nabitá, účinnost systému je prakticky srovnatelná s čistým elektromobilem. Elektromotor funguje jako primární pohon a spalovací motor slouží pouze jako záloha.

Čtěte také: Více o pamětních emisích

Ve scénáři každodenního nabíjení a převážně městského provozu může plug-in hybrid dosáhnout účinnosti přesahující 90 %, protože prakticky nevyužívá spalovací motor. Pokud však uživatel nenabíjí pravidelně a spoléhá se pouze na spalovací jednotku, dochází ke značnému propadu účinnosti - vůz musí nést váhu baterie i elektromotoru bez možnosti jejich využití, což vede k vyšší spotřebě než u běžného HEV.

Reálné scénáře a dlouhodobá efektivita

Největší rozdíly v účinnosti jednotlivých typů hybridů se projevují v konkrétním způsobu užívání. Zatímco mild-hybrid je téměř univerzální a přináší malé, ale konzistentní úspory, full-hybrid vyžaduje městský režim pro dosažení plného potenciálu. Plug-in hybridy jsou pak nejefektivnější při každodenním nabíjení a jízdách v rámci elektrického dojezdu.

Studie a reálná měření navíc ukazují, že řada uživatelů plug-in hybridů baterii nenabíjí vůbec, čímž nejen snižují účinnost, ale zvyšují emise. Z hlediska udržitelnosti a efektivity je tedy klíčové nejen to, jaký typ hybridu si zvolíte, ale i jak s ním budete jezdit.

Účinnost hybridu není jen o technologiích, ale i o chování řidiče

Z technického pohledu jsou plug-in hybridy nejefektivnějším řešením - ovšem pouze tehdy, pokud jsou využívány podle svých možností. Full-hybridy nabízejí vysokou účinnost bez závislosti na nabíjecí infrastruktuře, zatímco mild-hybridy jsou jednoduchým způsobem, jak snížit emise bez zásahu do uživatelských návyků.

Hybridní technologie tak ukazují, že účinnost není jen výsledkem inženýrství, ale také každodenní praxe. Studie vypracovali v laboratoři pro energii a životní prostředí Massachutského technologického institutu v USA (MIT). Předpokládá se sice pokrok různých pohonů a palivových technologií na základě intenzivního výzkumu, ale žádná průlomová změna. Konečné hodnocení vyznívá v tom směru, že intenzivní výzkum hybridního vozidla by mohl v poměrně krátkém čase vyústit do velmi efektivního řešení z hlediska vlivu na životní prostředí.

Čtěte také: CIM Ministerstvo Emise: Vysvětlení

Důvodem, že vodík v této soutěži prohrává, je skutečnost, že k jeho výrobě je zapotřebí poměrně značné množství elektrické energie, což způsobuje rovněž emise. Nicméně studie navrhuje pokračování výzkumu vodíkových palivových článků. Pokud bude auto s významně menší emisí skleníkových plynů požadovano za přibližně 30 až 50 roků, pak je vodík jediným palivem, které splní nároky, vysvětluje John Heywood, ředitel laboratoře energií MIT pro 21. století. USA a EU nedávno oznámily, že uzavřou smlouvu na společný výzkum vodíkové palivové technologie. Podpis ovlivnila skutečnost, že Bushova administrativa schválila investici 1,2 mld. USD do tohoto výzkumu. Evropská komise v 6. rámcovém programu na tuto prioritu rozpočtuje 610 mil.

V souvislosti s užitím vodíku jako paliva stojí za zmínku, že Island má značný přebytek "zelené" elektrické energie, získávané využitím tepla z horkých pramenů na ostrově.

Vývoj hybridních pohonů Toyota

Zúčastnili jsme se prezentace Toyoty v Polsku, kde jsme si mohli vyzkoušet poslední tři generace hybridních pohonů od této značky. Předprodukční prototyp Corolla potvrdil, že posun nové generace je obrovský. Auto lépe reaguje na plynový pedál, je lépe ovladatelnější a zejména se podařilo více potlačit nechtěný vysavačový hluk při akceleraci. Dynamika vozu je rovněž vítaným prvkem. Zdá se, že nedospělo jen auto, ale také samotný pohon. Přičemž ta první o objemu motoru 1,8 litru bude mít výkon 140 koní. Dvoulitr dostal nově naděleno 196 koní. Už tyto hodnoty hovoří jasně o živosti auta v provozu.

V následujícím přehledu si budete moci přečíst důležité informace o jednotlivých změnách napříč generacemi hybridních pohonů Toyoty. Od začátku Toyota pracuje s hybridním systémem, který je kombinací benzinového agregátu, elektromotoru, generátoru a trakční baterie. Celé je to ještě spárované s e-CVT převodovkou. S každou další generací přichází nová vylepšení a to především díky vyspělejším technologiím.

Generace hybridních pohonů Toyota

První generace Priusu, od které by zřejmě nikdo neočekával velké zázraky, skrývala svou sílu právě pod kapotou. Disponovala benzinovým motorem o objemu 1,5 litru a výkonu 58/72 koní, elektromotorem s 40/44 koňmi a nikl-metal hybridní baterií. Z nenápadného stroje se tak rázem po sešlápnutí plynu stalo něco úplně jiného. Mohla za to právě planetová převodovka. Po čase přišlo rozhodnutí, že se měnič nahradí tím účinnějším, který uměl nejen měnit stejnosměrný a střídavý proud, ale také zvyšoval napětí. To znamenalo klíčovou chvíli, protože se najednou mohla začít používat trakční baterie s třikrát nižším napětím.

Trakční baterie s úbytkem počtu článků na 168 se zmenšila a umístila do podlahy. U této generace se objevuje už převodovka ve spojení s planetovým soukolím. Dochází k zefektivnění využití elektromotoru. U předchozích generacích docházelo často k tomu, že byl maximální točivý moment k dispozici v menším rozsahu otáček, než je tomu právě u třetí generace. Stále se používala, ač vylepšená, nikl-metal hybridní baterie. Jedna výjimka však existovala. Byl to minivan Prius, který měl tři řady sedadel. Pro baterii pod sedačkou nebyl prostor a muselo se vymyslet jiné řešení. Tím byla menší lithium-iontová baterie zabudovaná do loketní opěrky.

U této generace se pracovalo nejvíc na hnacím ústrojí na platformě TNGA. Každá součást je menší, lehčí a účinnější než předchůdce. Například převodovka zhubla o 20 procent hmotnosti a 47 milimetrů šířky. Změnilo se i vinutí, které je segmentové, to umožnilo dále zvýšit výkon a točivý moment. Přepracoval se také elektromotor, který je menší.

Pro srovnání, první Prius uměl 6000 otáček za minutu. Hybridy 4. generace už disponovaly až 17 tisíci otáček za minutu. Nárůst je opravdu markantní a navíc pomohl i ke zvýšení maximální rychlosti v režimu EV. Hodnota se zvedla z 50 na 130 km/h. Vyšší účinnost trakčních baterií umožnila zvýšit také množství přijaté a vydané energie za jednotku času o 30 procent. Nová lithium-iontová baterie je menší a o 14 procent lehčí než lithium-iontová baterie používaná u hybridů čtvrté generace, přičemž má o 14 procent vyšší výkon a nový chladicí systém. Oproti nikl-metal hybridní baterii se její hmotnost snížila o 18 kilogramů.

Novinkou je také invertor s vyšší účinností, řídicí jednotka PCU, která snížila energetické ztráty o šest procent, a systémy mazání a rozvodu oleje využívající nízkoviskózní olej snižující mechanické ztráty. V případě motoru o objemu 1,8 litru s výkonem 140 koní umí nový hybrid zrychlit z nuly na sto za 9,2 sekundy. U dvoulitru se zrychlení zkrátilo na 7,5 sekundy a výkon se zvýšil na 196 koní. Všechny komponenty hnacího ústrojí byly rovněž vylepšeny - jsou zhruba o 20 až 30 procent menší než u čtvrté generace a účinnost pohonu se zvýšila o více než 10 procent. Auta tak mohou být mnohem dynamičtější a zábavnější.

Koncept Toyota FT-Bh

Návrh staví na pěti klíčových pilířích s cílem dosáhnout optimální spotřeby paliva a co nejnižší hladiny emisí. FT-Bh byl navržen s cílem dosáhnout průměrné spotřeby paliva 2,1 l/100 km.

Tvary konceptu, inspirované téměř výhradně přirozeným prouděním vzduchu přes vnější povrchy vozu, představují nový přístup k designu karoserie. Stylistické provedení přispívá ke skvělé aerodynamice s nízkým součinitelem aerodynamického odporu 0,253, ke kterému přispívá mj. Jelikož je hybridní soustava nepatrně těžší než běžný motor 1,0 l, celkovou hmotnost karoserie, obložení interiéru, podvozku a elektroinstalace bylo nutné v reálu snížit o 340 kg. Koncept lze vnímat jako ucelenou studii aerodynamických řešení příští generace.

Pokud například snížíme spotřebu paliva, hnací ústrojí neprodukuje tolik tepla a je možné snížit výkonnost chladicí soustavy. Tím klesá množství potřebného chladicího vzduchu, a tak lze upravit tvarování přední části vozu. Dalším příkladem je palivová nádrž: pokud snížíme spotřebu vozidla, můžeme zmenšit palivovou nádrž. Díky menší nádrži může proudit pod zadní částí vozidla větší objem vzduchu, což vede ke snížení odporových sil.

Plně hybridní pohon FT-Bh je mistrovskou ukázkou downsizingu. Zážehový motor je o 38 kg lehčí než motor v Priusu. Lehký zážehový dvouválec 1,0 l využívající Atkinsonův cyklus kombinuje vysokou účinnost s nízkou tepelnou kapacitou. K maximální účinnosti spalování přispívá dlouhý zdvih pístů, vysoký kompresní poměr (13:1), nová generace vstřikovací soustavy D4 s vysokým vstřikovacím tlakem, nebo např. Nízká pohotovostní hmotnost 786 kg znamená rychlou odezvu na pokyny od plynového i brzdového pedálu.

V kabině se používají lehčí komponenty, které mají nižší tepelnou kapacitu nebo vysoce kvalitní tepelnou izolaci. Soustava klimatizace se zaměřuje pouze na obsazená místa v kabině vozu, při současném zužitkování veškerého zbytkového tepla.

tags: #emise #hybridního #pohonu #studie

Oblíbené příspěvky:

• Recenze Eko Kapslí
• Vybavení do přírody: Recenze
• Recyklace uhlíkových vláken
• Život a dílo Grety Thunbergové
• Kovový odpad Zlín - kde recyklovat