Plug-in hybridy a emise: Realita vs. laboratorní testy

Plug-in hybridní vozidla (PHEV) byla dlouho prezentována jako ideální přechodový most mezi vozy se spalovacími motory a čistými elektromobily. Měly nabídnout to nejlepší z obou světů: bezemisní jízdu na kratší vzdálenosti a jistotu spalovacího motoru pro delší cesty bez nutnosti nabíjení. Nové studie, zejména od Evropské federace pro dopravu a životní prostředí (T&E) a Mezinárodní rady pro čistou dopravu (ICCT), však naznačují, že skutečné emise těchto vozů jsou v reálném provozu daleko vyšší, než ukazují oficiální laboratorní testy. Co to znamená pro jejich budoucnost a důvěryhodnost automobilek?

Nové studie a reálná data z provozu naznačují, že plug-in hybridní vozy (PHEV) produkují výrazně vyšší emise CO2, než jaké uvádějí oficiální laboratorní testy. Rozdíl mezi deklarovanou a skutečnou spotřebou a emisemi může být až pětinásobný, což zpochybňuje jejich ekologický přínos v očích regulátorů i spotřebitelů.

Data z průzkumů provedených v Německu, Velké Británii a Nizozemsku ukázala, že emise CO2 plug-in hybridů jsou v průměru třikrát až pětkrát vyšší, než tvrdí výrobci. Například vozy registrované v roce 2022 měly průměrné reálné emise kolem 137 g CO2/km, zatímco oficiální hodnota WLTP byla pouhých 33 g CO2/km. Tento obrovský rozdíl odhaluje, že ekologický přínos těchto vozů je v praxi výrazně menší.

Podle T&E jsou emise u oblíbených modelů, jako jsou BMW X5, Volvo XC60 nebo Mitsubishi Outlander, dokonce i s plně nabitou baterií vyšší o 28-89 % oproti deklarovaným hodnotám.

Proč je realita tak odlišná?

Existuje několik klíčových faktorů, proč plug-in hybridy na silnicích produkují více emisí, než se očekává:

Čtěte také: Hybridní pohony a jejich dopad na emise

• Nedostatečné nabíjení: Mnoho majitelů PHEV jednoduše nenabíjí své vozy dostatečně často, protože mají k dispozici spalovací motor. To je problém zejména u firemních vozů, kde je nabíjení často na zaměstnanci.
• Režim dobíjení baterie za jízdy: Některé PHEV umožňují řidiči dobíjet baterii za jízdy pomocí spalovacího motoru. Tento režim je extrémně neefektivní a může vést k emisím třikrát až dvanáctkrát vyšším než oficiální hodnoty.
• Velké a těžké vozy: Mnoho PHEV jsou těžké vozy (často SUV), které mají větší spotřebu, jakmile se zapojí spalovací motor. Malá baterie s omezeným dojezdem tak nestačí pro pokrytí každodenních potřeb a motor se spouští mnohem častěji.
• Klimatické podmínky a styl jízdy: Stejně jako u klasických aut i u PHEV má styl jízdy, použití klimatizace či topení a venkovní teplota obrovský vliv na spotřebu a emise. Baterie ztrácí kapacitu v chladném počasí, což zvyšuje frekvenci použití spalovacího motoru.

Rozdíl mezi laboratoří a silnicí

Původ problému leží v metodice měření emisí. Oficiální testovací cyklus WLTP (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure) měří emise PHEV za ideálních podmínek: s plně nabitou baterií a s předpokladem, že velkou část cesty vůz ujede na elektřinu. Skutečnost v reálném světě je však často jiná. Mnoho řidičů, zejména firemních, nevyužívá potenciál plně elektrického dojezdu, protože jednoduše vozidlo pravidelně nenabíjí.

Komise generálního ředitelství pro opatření v oblasti klimatu nedávno zveřejnila první údaje týkající se nových osobních automobilů a dodávek. Průměrný rozdíl mezi skutečnými a oficiálními průměrnými emisemi CO2 byl u benzínových vozů 23,7 % a u naftových vozů 18,1 %. Nicméně největší rozruch vyvolávají právě plug-in hybridní vozy. Nejnovější údaje ukazují, že PHEV v soukromém vlastnictví vypouštějí v průměru třikrát víc CO2 (a tedy spotřebují třikrát víc paliva) než je oficiální údaj podle standardu WLTP. U firemních vozů je to dokonce ještě horší: plug-in hybridy vypouštějí pětkrát víc, než je jejich oficiální hodnocení.

Nový Měřicí Cyklus WLTP a RDE

V roce 1992 byl představen měřicí cyklus New European Driving Cycle (NEDC). Od té doby byla tato procedura u silničních vozidel používána k určení spotřeby paliva a emisí. Proto začne být NEDC od podzimu 2018 nahrazován novým měřicím cyklem, nazvaným WLTP (World Harmonized Light Vehicles Test Procedure). Tento laboratorní test bude doplněn také testem emisí, který bude měřit výstupy škodlivin přímo na silnici: RDE (Real Driving Emissions). Nový měřicí cyklus WLTP je založen na maximálním přiblížení testovacích podmínek těm, které platí v reálném světě, což znamená, že dosažené hodnoty budou mít ve skutečnosti mnohem větší význam.

Kromě metodiky WLTP bude od září 2018 pro všechny vozy vyrobené v Evropské unii, stejně jako ve Švýcarsku, Turecku, Norsku, Lichtenštejnsku, Izraeli a Irsku povinné také měření emisí v cyklu RDE (Real Driving Emissions). V těchto testech RDE budou přímo za jízdy měřeny jednotlivé částice znečisťující ovzduší, jako např. Zavedení metodiky WLTP bude ve svém důsledku znamenat, že udávané hodnoty spotřeby paliva a emisí CO2 budou podobné jako při běžném provozu.

Zkratka RDE znamená „Real Driving Emissions“ (emise z reálného provozu). Jedná se o nový postup pro stanovení znečišťujících látek, jako například oxidů dusíku (NOx) a pevných částic. Základní odlišností je to, že měření se odehrává v provozu při reálných jízdních testech, a nejen v laboratorních podmínkách.

Čtěte také: Vše o emisních normách

Co na to automobilky a jaká je budoucnost?

Automobilky se brání a tvrdí, že jejich vozy splňují stávající legislativu a že reálné emise závisí na chování řidiče. Na to však reagují ekologické organizace a Evropská unie, která plánuje revizi pravidel. Od roku 2025 by měla vstoupit v platnost nová metodika, která má zohlednit data z reálného provozu a omezit daňové úlevy pro vozy s vyššími emisemi.

Evropská komise už v srpnu 2024 navrhla změny, které by měly přispět k přesnějšímu výpočtu tzv. "uživatelského faktoru" (Utility Factor), který určuje, jak velká část ujeté vzdálenosti připadá na elektrický pohon. Cílem je, aby se oficiální hodnoty více přiblížily realitě.

Některé automobilky, například General Motors, dokonce oznámily, že utlumí vývoj nových plug-in hybridů a soustředí se spíše na čisté elektromobily, což naznačuje, že v budoucnu by se PHEV mohly stát spíše minoritní kategorií.

Tato kauza jasně ukazuje, že ekologické přínosy technologií je třeba posuzovat nejen v laboratorních podmínkách, ale především v reálném světě. Pro spotřebitele je to důležité varování, aby si při výběru plug-in hybridu ověřili, zda jim jeho provozní režim a potřeba častého nabíjení vyhovuje. Jinak se může "ekologická" jízda snadno proměnit v jízdu s emisemi srovnatelnými s běžným spalovacím vozem. Nebo často i hůře, protože hybridy jsou často výrazně těžší než srovnatelný spalovací.

Plug-in hybridy jsou falešné elektrické vozy, postavené pro laboratorní testy a daňové úlevy, ne pro reálné řízení.

Julia Poliscanova, ředitelka pro čistá vozidla, T&E

Čtěte také: Více o pamětních emisích

Hybridní Pohon a Snižování Emisí

Současné evropské předpisy pro emise osobních automobilů jsou tak přísné, že jejich dodržení vyžaduje nejen technologická řešení pro efektivní snížení škodlivin, ale bohužel i škrty ve výbavách, které primárně zvyšují hmotnost nebo aerodynamický odpor vozu. Rád bych tedy připomenul dvě sledované skupiny, kterými jsou emise škodlivin ve výfuku a emise CO2/km.

Výrobci za posledních 10 let udělali veliký pokrok v komplexním plnění limitů škodlivin. Víceméně všichni mají připravenu výrobu pro nadcházející úrovně € 6.3 (6d EVAP ISC FCM, od 1. 1. 2021). Přesto stojí za to zmínit novou normu pro benzínové motory - EVAP. Ta nařizuje regulaci úniků aromatických uhlovodíků z nádrží do ovzduší. Staronovým problémem dopravy jsou emise skleníkových plynů, hlavně oxidu uhličitého. Poslední analýzy prokázaly, že automobilová doprava se v Evropě podílí zhruba na 12 % celkové produkce CO2.

Zkratka PHEV označuje tzv. hybridní vozidla, která mají kromě klasického pohonu i pohon elektrický. Navíc disponují baterií, kterou lze nabíjet ze sítě, proto tedy Plug-in Hybrid Electric Vehicle. Zajímavostí vozidel PHEV je, že byť se jedná o jednu myšlenku, detaily konstrukcí se u jednotlivých výrobců přece jen liší.

Pokud budeme chtít zachovat spalovací motor, připadá zatím v úvahu pouze konstrukce PHEV s paralelním uspořádáním trakce. Silnou výhodou současných PHEV je využití nových technologií převodovek (obr. 4), které umožňují vzájemnou kombinaci pohonů až do 135 km/h (max. rychlost testu WLTP). V ZEV módu ujedou až 55 km. Proto výsledné emise CO₂ jsou malé, do 40 g/km. Integrací elektrických strojů přímo do převodovek se ušetří vysokonapěťové kabely, mechanické propojení a klasický 12V startér spalovacího motoru.

Spotřeba Paliva a Emise CO₂

Velmi diskutovanou otázkou týkající se vozidel PHEV jsou palivové nádrže, resp. jejich odvětrání. U PHEV může nastat situace, kdy je vozidlo používáno po delší dobu výhradně jako elektromobil. Tedy původní varianta by měla za následek, že kvůli stojícímu spalovacímu motoru by kanystr nebyl čištěn a docházelo by z důvodu jeho přesycení k únikům aromátů do ovzduší (neplnění normy EVAP). Technické řešení (obr. 6) je takové, že nádrž je normálně hermeticky uzavřená a tlak v ní se pohybuje okolo 300 mbar. Pokud vozidlo jede jako ZEV, nádrž zůstává uzavřena. Jestliže nastartuje spalovací motor, tlak v nádrži se stále udržuje, nicméně začne pracovat i propojení s kanystrem a sáním motoru.

Trakční baterie je druhým plnohodnotným úložištěm energie PHEV. Vzhledem k jejímu výkonu musí být dostatečně chlazená (většinou kapalinou). Chlazení hraje roli jak při odevzdávání energie, tak i při jejím přijímání, tedy dobíjení. Maximální teplota je 40 °C. Jmenovité napětí je většinou 400 V a kapacity se pohybují (zatím) do 15 kW/h. Baterie nepracuje v celé škále své kapacity, ale od 10 do 97 % SOC. Čili nesmí se podbít, ale zároveň se musí nechat i prostor pro případnou rekuperaci při plném stavu nabití baterie.

Údržba a Servis PHEV

Údržba se čistě řídí požadavkem výrobce. Je stanoven prahový interval jak kilometrový, tak i časový. Navíc se čím dál častěji využívá funkce adaptivního ukazatele údržby, který event. na základě jízdních podmínek stanovuje zkrácený proběh km do údržby. Servisní úkony na klasické části vozu se neliší od těch, které se provádějí na konvenčních vozech se spalovacím motorem. Péče o spalovací motor je tedy téměř identická. Je třeba zmínit předpis použití nízkovazkých motorových olejů FE. Ty primárně zajišťují snížení spotřeby paliva. Jejich druhým úkolem je zabezpečit lehké starty spalovacího motoru v hybridním režimu.

Co se týká elektrického pohonu, servis víceméně spočívá ve vizuální kontrole soustavy a diagnostickým přístrojem se kontrolují určité parametry komponentů. Náplně převodů (obr. 8) jsou většinou doživotní nebo s dlouhým intervalem výměny. V rámci pravidelného servisu se také kontroluje stav trakční baterie. Součástí servisních prací je její plné nabití na dílně. Tato procedura umožňuje zjistit opotřebení, resp. kapacitu baterie. Zároveň většina výrobců umožňuje na vozech PHEV formátování baterie.

Vozidla PHEV vyžadují specifický přístup a vybavení dílen. Zásahy na elektrické trakční soustavě vozu jsou podmíněny habilitací vyhlášky 50 § 5/6. Důvodem je vysoké součtové napětí článků baterie až 400 V. V současné době probíhají jisté tlaky na změnu právních předpisů spojených s údržbou a opravami ZEV, PHEV.

Dobíjení ZEV a PHEV

Dobíjení ZEV a PHEV stále vyvolává otázky. Především se jedná o časy dobití baterií a typy dobíjení. Cílem elektromobility budoucnosti je zkrácení času dobíjení na minimum a rozšíření infrastruktury dobíjecích míst. U vozidel PHEV se využívá mód 2 a 3, ale přesto si dovolím zkráceně popsat význam všech čtyř módů.

• Mód 1: Používá se pro malá vozidla, v Evropě se s ním víceméně nesetkáme z důvodu nedostatečné bezpečnosti dobíjení.
• Mód 2: Základní typ dobíjení elektromobilů, nabíjecí kabel se zapojuje do standardní domovní zásuvky.
• Mód 3: Moderním typem dobíjení elektromobilů, a to jak na veřejných místech, tak i jako domácí stanice.
• Mód 4: Určen pro nabíjení elektromobilů ZEV, profesionální stanice, které vyžadují zvláštní infrastrukturu elektrické sítě.

Lithiová baterie je obecně diskutovaným tématem. Všichni výrobci elektromobilů jsou zároveň ze zákona povinni zajistit sběr a likvidaci použitých baterií. To stojí nemalé prostředky vyhrazené na samotnou realizaci. Proto se dnes využívají 3stupňové cykly.

1. Vrácení použité baterie do výrobního závodu, který zváží repasi.
2. Sběr poškozených článků, které se specifickým způsobem využijí jako akumulátory energií z obnovitelných zdrojů.
3. Recyklace nepoužitelných, poškozených nebo nebezpečných článků / celých baterií.

Vozidla PHEV se zdají být perfektním řešením pro další desetiletí. Vzhledem ke stávající přítomnosti konvenčního pohonu si postupně získají staronové motoristy. Použité technologie jsou špičkové a jejich koncepce umožňují vysoké výkony v opci s pohonem 4 × 4.

tags: #mereni #hybridnich #pohonu #emise

Oblíbené příspěvky:

• Emise dluhopisů v ČR
• Tipy na ubytování v Sušici pro školy v přírodě
• Aktuality z Hlavního Nádraží Praha
• Třídění odpadu v Čelákovicích
• Láska a klima: Recenze z MeetFactory