 |
  |
 |
|
 |
|
|
|
|
|
Čak i najekonomičniji automobili današnjice
pokretani motorima s unutarnjim izgaranjem ne troše baš zanemarive
količine goriva. Sukladno tome količina ugljičnog-dioksida (CO2)
i dušikovog-oksida (NOx), koji se kroz ispušne plinove emitiraju u
atmosferu, je poprilična. Cilj Europske unije jest stići do granice
od
Struja kao jedina opcija? Zasad ne
Cijenjeno
čitateljstvo ako vam se čini da smo pomalo skrenuli s teme, ipak
nismo. Upravo iz navedenih razloga, ali i vlastite promidžbe pojedinih
proizvođača, automobilska industrija užurbano radi na serijskoj
proizvodnji automobila s ekološki pogodnijim pogonima. Električna struja
kao pogon nameće se sama po sebi, ali čak i najsuvremeniji elektromobili
imaju ograničeni doseg i prilično paprenu cijenu. No, i posve
čisti ispuh koji ne zagađuje okolinu. Upravo zato najdalje se
dospjelo s razvojem hibridnih motora kod kojih se kombinira
najučinkovitije iz elektro i otto-dizel tehnologija. Eksplozivnost motora
s unutarnjim izgaranjem, nečujni rad elektromotora te kombinirano velika
snaga i prilično čisti ispuh. Toyota i Honda su među prvima
shvatili prednosti hibridnog pogona te su Toyota Prius (1997.) i Honda Insight
(1999.) bili prvi serijski automobili s
hibridnim pogonom. Danas gotovo da nema proizvođača koji nije u
završnim ispitivanjima vlastitog hibridnog modela.
Hibrid još 1899. i to Porscheov No ideja o
hibridnom pogonu uopće nije posve nova. Još je 1899. godine čuveni
Ferdinand Porsche za tvrtku Jacob Lochner & Co. konstruirao prvi pravi
hibridni automobil imena Lochner-Porche. Ipak, trebalo je proći više od
stotinu godina kako bi se riješili naizgled nerješivi problemi.
Tehnologija
No što u biti jest hibridni pogon? Kod
hibridnog pogona osnovna ideja vodilja jest što učestaliji rad i
uključivanje dodatnog impulsa radi što manje potrošnje goriva, što niže
emisije štetnih plinova i što veće vučne snage. Specifičnost
hibridnih vozila je postojanje dodatnog izvora snage koji može funkcionirati
kao glavni pogon, kao dodatna potisna sila ili zajednička snaga
automobila. No da bi sve funkcioniralo kako treba potrebna je najsuvremenija
tehnologija, pred samo petnaestak godina nezamisliva.
Vrste hibrida Hibridi su
dakle vozila koja za (po)kretanje koriste dva ili više izvora snage. Prema
vrstama različitih ugrađenih impulsa snage možemo govoriti o: a)
hibridima koji kombiniraju motor s unutarnjim izgaranjem (benzinski ili dizel)
i elektromotor b)
hibridima koji kombiniraju motor s unutarnjim izgaranjem ili elektromotor sa
zrakom (hibridi na stlačeni zrak) c)
hibridima pokretanim ljudskim pogonom ili snagom vjetra i elektromotorom Mi
ćemo se u našem osvrtu usredotočiti na prve dvije vrste hibrida, a
isto tako hibride prema načinu djelovanja pojedinih impulsa snage možemo podijeliti
na serijske i paralelne, ali o potonjem niže u tekstu.
Princip rada
Kod hibrida koji kombiniraju motor s
unutarnjim izgaranjem (benzinski ili dizel) i elektromotor, osnovne su
komponentne motor s unutarnjim izgaranjem, elektromotor, generator, baterije i
prijenosni mehanizam. U takvim slučajevima elektromotori mogu biti spojeni
s glavnim motorom i smješteni poprečno ili uzdužno iznad prednje osovine
ili pak mogu biti smješteni u kotačima automobila (koliko
kotača-toliko elektromotora) dajući mu pogon na sve kotače. Za
svoj rad elektromotor se napaja iz posebnih nikal-metal hidrid (NI-MH) ili
litij-ionskih baterija (Li-Ion) koje su smještene u stražnjem dijelu
automobila. No pri tome je potrebno imati DC/AC inverter odnosno pretvarač
koji će istosmjernu struju u baterijama pretvoriti u izmjeničnu
struju potrebnu za rad elektromotora. Radni napon elektromotora u pravilu
iznosi 500 do 650 V. Da bi baterije imale konstantan kapacitet potrebno ih je
redovito puniti, a to se može ostvariti uz pomoć generatora ili gradske
mreže. Ovisno o konkretnom hibridu elektromotor može raditi kao generator ili
može biti ugrađen odvojeni generator koji pune baterije kada je
uključen motor s unutarnjim izgaranjem. Pri tome generator funkcionira i
kao elektropokretač odnosno anlaser. Isto tako baterije se mogu puniti
prilikom kočenja vozila. Poznato je da se pri kočenju oslobađa
velika količina kinetičke energije koja se kod hibridnih automobila
posebnom elektromotornom kočnicom ili reverzibilnim radom generatora akumulira
u električnu energiju i time puni baterije. Neki pak hibridni modeli imaju
običnu utičnicu poput kućne koja se priključi u 220/120
voltni gradski napon čime se pune baterije. Također u svijetu postoje
hibridni trolejbusi koji se pune u vožnji preko gradske mreže.
Kod hibrida s jednim ili dva elektromotora da
bi se snaga prenijela na pogonske kotače potreban je poseban sklop
planetarnih zupčanika ili spojki kojim su motor s unutrašnjim izgaranjem i
elektromotor preko osovinskih reduktora spojeni na diferencijal. Takvi hibridi
imaju remenski (CVT) automatski mjenjač spojen na nosač planetarnih
prijenosnika. Kod hibrida koji imaju elektromotore smještene zasebno u
kotačima pogon je na sve (4x4) kotače i elektromotori u biti služe kao
glavni pogon vozila. Pri tome benzinski motor pokreće generator čime
se pokreće elektromotor i napajaju baterije. U praksi
poseban elektronički sklop sa upravljačkim procesorom upravlja
režimom rada hibrida te zasebnim ili zajedničkim radom pojedinih motora.
Prema tome, u praksi kada se udruže elektromotor i motor s unutarnjim
izgaranjem, postiže se veliki okretni moment koji je dostupan već od 0
okretaja upravo zahvaljujući elektromotoru.
Još napredniji Hibridi
koji kombiniraju motor s unutarnjim izgaranjem ili elektromotor sa zrakom
predstavljaju posljednju evoluciju hibridnih pogona na stlačeni zrak.
Osnovu pogona čini motor s unutarnjim izgaranjem i/ili elektromotor koji
se kombinira sa spremnikom stlačenog zraka i pneumatskim motorom. Princip
je vrlo jednostavan. Kod djelomičnih opterećenja motora višak zraka
se uz
pomoć
motora s unutarnjim izgaranjem ili elektromotora akumulira u spremniku
stlačenog zraka. Kada je potrebna dodatna snaga dodatna količina
zraka u spremniku se koristi, ulazeći u usis motora i dajući motoru
veću snagu. Ovakvi hibridi još se nazivaju PHEV (pneumatic hybrid eletric
vehicle). Potonje varijante hibrida opremljene elektromotorom, naravno, moraju
imati ugrađene baterije. No kod hibrida na stlačeni zrak u
kombinaciji s motorom s unutarnjim izgaranjem, količine ispušnih plinova
nisu niže nego kod klasičnih automobila, stoga još ima mnogo mjesta
poboljšanju principa.
Kompleksna tehnologija Hibridna
tehnologija zvuči vrlo komplicirano i sofisticirano što u biti i jest. No
vratimo se na serijske i paralelne hibride. Kod serijskih hibrida motor služi
za pokretanje generatora koji dalje pokreće elektromotor čime se
pokreće vozilo. Na taj način u biti nema izravne mehaničke veze
motora s kotačima. Kod paralelnih hibridnih pogona elektromotor i motor s
unutarnjim izgaranjem mogu raditi istovremeno, ali i odvojeno i postoji
mehanička veza između kotača. Kombiniranjem paralelnih i
serijskih hibridnih načela postiže se najveća učinkovitost.
Što nam donosi budućnost? Iako se pred samo nekoliko godina smatralo kako automobili pokretani turbo-dizelskim motorima predstavljaju budućnost sve je izglednije kako su to ipak hibridna vozila. Daljnji razvoj hibridnih pogona pokriće ima u gotovo neograničenim mogućnostima kombiniranja pogona. Tako se uz elektromotor mogu kombinirati motori na vodikove ćelije, biodizel, metan,
bioetanol i
tako dalje. Pri tome tehnološki najviše profitiraju kupci. Primjerice u
američkoj saveznoj državi Kaliforniji, gdje vrijede najstroži propisi o
emisiji ispušnih plinova, država subvencionira svakog kupca hibridnog vozila
velikim popustom. Dakle, tko želi biti ekološki osviješten i pri tome još
koristiti tehnologiju budućnosti ima potporu države. Isto tako u SAD-u se
već u serijskoj proizvodnji nalazi nekoliko automobila pogonjenih vodikovim
ćelijama pa stvarno s nestrpljenjem možemo očekivati slijedeće
tehnološke podvige autoindustrije. Pregled nekih od najznačajnijih
hibrida današnjice: Toyota Prius Hybrid Synergy Drive Pogon: benzinski
motor 1.5 (1497 ccm, 77 Ks pri 5.000 o/min) + elektromotor (50 kw-68 KS pri
1200 do 1540 o/min) Najveći
okretni moment: 115 Nm pri 4.000 o/min + 400 Nm pri 0 do 1200 o/min Baterije:
28 x NiMh, napon 201 V Honda Civic IMA (Integrated Motor
Assist) Pogon:
benzinski motor 1.3 (1339 ccm, 95 KS pri 6.000 o/min) + elektromotor (15 kW-20
KS pri 2.000 o/min) Najveći
okretni moment: 167 Nm pri 1000 do 2.500 o/min Baterije:
130 x NiMH, ukupni napon 158 V Porsche Cayenne-Hybrid-tehnički
podaci: Pogon: benzinski motor 3.6 V6 (3598 ccm, 280 KS pri 6.200
o/min) + elektromotor (34 kw-46 kS pri 1050 do 1700 o/min) Najveći
okretni moment: 285 Nm pri 0 do 1050 o/min + 375 Nm pri 3.000 o/min Baterije:
40 x NiMH, napon 288 V
Peugeot 308 HDI hybrid Pogon: dizelski
motor 1.6 HDI (1590 ccm, 109 KS pri 4.000 o/min) + elektromotor (16 kW-22 KS) Najveći
okretni moment: 240-260 (overboost) Nm pri 1750 o/min + 130 Nm pri 0-1500 o/min
Volvo ReCharge Pogon:
benzinski motor 1.6 (1596 ccm, 100 Ks pri 6000 o/min) + 4 x elektromotor (4 x
30 kw) Najveći
okretni moment: 150 Nm pri 4.000 o/min + 340 Nm pri 0 do 2500 o/min Baterije:
Li-Ion
Lexus RX400h, tehnički podaci: Pogon:
benzinski motor 3.3 V6 VVTi ( 3311 ccm, 208 Ks pri 5.600 o/min) + 2 x elektromotor (123 kW + 50 kw) Najveći
okretni moment: 288 Nm pri 4.400 o/min + 333 Nm pri 0-1500 o/min + 130 Nm pri
0-610 o/min Baterije:
Ni-MH
*
Najniža emisija CO2 postignuta je kombiniranjem common-rail turbo
dizela pogonjenog kombinacijom dizelskog goriva i biodizelskog te elektromotora dipl. ing
Daniel Bevandić, © www.vidiauto.com |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
