Hybridní automobil zítřka

Autor: Stanislav Sova, rubrika: Ostatní, Současné BMW, publikováno: 23. 04. 2009 | žádný komentář

O tom, že „ropný mejdan“ skončil a automobilový průmysl musí jít jiným směrem, nepochybují nejen automobilky, ale troufám si říci i běžní motoristé. Tento nový směr má za cíl co nejefektivnější využití energie, na což automobilový výrobci reagují různými více či méně revolučními koncepcemi pohonu.

Mezi ty nejméně revoluční patří použití jako paliva bionaftu nebo bioetanol. Výhodou prvního případu je možnost použití konvenčního vznětového motoru, nevýhodou nákladná výroba, schopna života pouze dotovaná z našich daní. V případě bioetanolu hovoříme o směsi etanolu, který je ovšem zastoupen pouze 5 – 15ti procenty zbytek tvoří benzin. Sami jistě tušíte, že tato řešení nový směr asi nepředstavují. Stranou stojí podobné projekty jako „auto na vzduch“ a jemu podobné, tvářící se jako „eko“ vozidla. Tato vozidla možná ulehčí ovzduší center velkoměst, neboť neprodukují žádné emise, tím však veškerá „ekopodobnost“ končí. Pokud vzduch se ztrátami stlačíme, uložíme do zásobníků a se ztrátami ho necháme nad pístem expandovat, nemůže to být ekonomické už z principu, o ekologii nemluvě. Naopak jako rozumná varianta se jeví pohon na vodík. Problémem ve však velmi řídká síť čerpacích stanic.

Klíčem k efektivnímu využití energie je bezesporu její rekuperace při brzdění (=kinetická energie vozidla se nepřemění v teplo, které se bez užitku vyzáří, ale uloží se do akumulátorů, kde bude k dispozici pro akceleraci). Akumulování energie se dá realizovat pomocí mechanického setrvačníku (akumulace v podobě jeho roztočení), nebo pomocí elektrogenerátoru (výroba elekrického proudu uloženého do akumulátorů). Z tohoto duelu vychází i přes větší výrobní náklady elektro varianta, neboť v setrvačníku nelze energie uchovávat nekonečně dlouho, navíc vzniká pro jízdu nepříjemný gyroskopický efekt. Vezmeme-li v úvahu průběhovou křivku momentu elektromotoru, kde je již od nulových otáček k dispozici přes 70% maximálního krouticího momentu, schopnost elektromotoru pracovat s účinností kolem 90 % a možnost rekuperace elektrické energie, je nad Slunce jasné, že ve voltech a ampérech je budoucnost automobilového průmyslu.
To už nějaký ten pátek vědí i japonští inženýři, ke kterým postupně připojují další. O tom, že není všechno zlato, co se třpytí vypovídá elektropohon jako málo co. Dokonale hospodaří s energií, o to náročnější je zajistit dostatek energie i pro delší cesty. V případě použití Li-Ion baterií standardních rozměrů pro použití v osobním voze nabitých doma „ze zásuvky“ vydrží na cca 300 km jízdy. To v převážné většině případů stačí, akční rádius vozidla je tím ale značně omezen. Proto je vždy doplněn o spalovací motor. Tedy tím, čím se liší elektromobil od hybridu. Ještě v minulých letech hrál v hybridech elektromotor pouze „druhé housle“ a spalovacímu agregátu jen vypomáhal (při razantní akceleraci, při popojíždění v malých rychlostech).

Hybridní vozidlo zítřka bude mít koncepci naprosto opačnou (bylo již představeno jako koncept na letošním autosalonu v Detroitu). Primární hnací jednotkou bude elektromotor. Pod kapotou bude umístěn klasický spalovací motor (zážehový, či vznětový), který bude sloužit pouze a jen pro výrobu elektrické energie pro elektromotor. Nebude však napevno spojen s koly (!). Tím může spalovací motor pracovat v optimálním režimu za konstantních otáček v oblasti největšího krouticího momentu a dobíjet akumulátory pří delších cestách, pokud nestačí dobití z domácí sítě. V tomto režimu dosahuje motor účinnosti blížící se k 50 % (při klasické uspořádání pevně spojen s koly tedy proměnných otáčkách kolem 30%). Rozdíl mezi účinností třetinovou a poloviční je značný.

Nejedná se o nic převratného, tato koncepce je již dlouhou dobu používána například v dieselelektrických lokomotivách. Další výhodou pohonu elektromotorem je možnost vynechání převodové skříně, případně diferenciálu, pokud budou pohon obstarávat elektromotory dva, v každém kole jeden a elektronika bude rozdělovat tok krouticího momentu na vnitřní a vnější kolo. Tím se zbavíme dalšího zdroje třecích ztrát a odporů.

Takové vozidlo nemusí být z hlediska jízdních výkonů vůbec nekonkurenceschopné. Pokud bude osazené elektromotory o výkonu kolem 200 kW, může sprintovat na stovku za 7 sekund a jet maximální rychlostní přes 200 km/h. Vezmeme-li v potaz cenu dnešní elektrické energie, nebo účinnost spalovacího motoru v daném režimu 50 %, účinnost elektromotoru 90 % a hlavně možnost rekuperace, myslím, že není nereálné to vše pořídit v přepočtu za nějakých 5-6 litrů benzínu. A to je oproti 15 litrům ve výkonově srovnatelném voze propastný. Zatím jedinou nevýhodou je cena, ta se však náběhem sériové výroby rychle stačí dolů. Bez ropy se asi ještě dlouho neobejdeme, ale pokud můžeme jezdit při stejných nárocích za třetinu, je to určitě důvod k zamyšlení.