Duet ekologiczny

Pojazd hybrydowy, w którym napęd pozyskuje się z dwóch różnych źródeł, pojawił się już w 1873 r. przy okazji skonstruowania parowego roweru. W tym przypadku siłę ludzkich mięśni wspomagał silnik parowy. Jeszcze przed II wojną światową zbudowano kolejne hybrydy - rowery z silnikami spalinowymi i mopedy (motorowery z pedałami).

Znacznie większą popularność zdobył jednak napęd spalinowo-elektryczny, od lat trzydziestych XX w. powszechnie stosowany w lokomotywach. Taki układ dla pojazdów drogowych opracowali już w 1899 r. Ludwik Lohner i Ferdynand Porsche. Potem Porsche zastosował go w prototypowym czołgu VK 3001 Leopard. Projekt został odrzucony, głównie ze względu na zbyt skomplikowaną

konstrukcję napędu. Ten problem pozostał do dzisiaj i dotyczy również samochodów.

Prace nad autami hybrydowymi, głównie spalinowo - elektrycznymi trwają od lat, ale konstrukcji wdrożonych do produkcji seryjnej jest jak na razie niewiele. Pierwszą była Toyota Prius (1997 r.), potem dołączyły kolejne. Dzisiaj mamy ich na świecie zaledwie kilkanaście. Są skomplikowane i drogie.

Dzieje się tak dlatego, że najlepsze efekty uzyskuje się w układach hybrydowych równoległych lub szeregowo-równoległych. A te wymagają zaawansowanych systemów elektronicznych, sterujących przepływem energii. Dobrze, gdy ruszenie odbywa się przy udziale silnika elektrycznego, czerpiącego energię z akumulatorów.

Podczas hamowania ten sam silnik zaczyna działać jak prądnica, ładując akumulatory. Gdy samochód jedzie ze stałą prędkością, działa z kolei silnik spalinowy, napędzając koła jezdne i prądnicę. Podczas gwałtownego przyśpieszania następuje faza jednoczesnej pracy silnika spalinowego i elektrycznego.

Dodajmy, że silniki połączone są ze sobą przekładnią planetarną, a maszyna elektryczna stanowi jednocześnie rozrusznik dla jednostki spalinowej, załączając ją w odpowiednich momentach. Nie jest to proste ani w projektowaniu, ani w produkcji.

Można oczywiście zastosować szeregowy układ hybrydowy, w którym silnik spalinowy napędza moduł elektryczny, a ten z kolei dostarcza energii silnikowi elektrycznemu napędzającemu poprzez przekładnię koła jezdne a także ładuje akumulatory. To właśnie w taki sposób napędzane są lokomotywy.

Dla samochodu nie jest to najlepsze rozwiązanie. Zestaw akumulatorów musi być znacznie większy, a silnik elektryczny naprawdę potężny, by zapewnić dobre osiągi. Niezłe wyjście w tym przypadku stanowi silnik elektryczny przy każdym z kół, ale taka konstrukcja też nie jest prosta i tania.

Wysoka cena to główny hamulec popytu na auta hybrydowe. Nawet zachęty finansowe są mało skuteczne. W niektórych krajach dla właścicieli hybryd obniża się o 50 proc. opłatę rejestracyjną, w innych zupełnie się z niej rezygnuje. Inni redukują nawet o 85 proc. podatek ekologiczny, a firmom proponują amortyzację pojazdu w okresie roku, a nie w ciągu 5 lat. Są też regulacje, które pozwalają na dokonanie odpisu od podatku dochodowego albo zwalniają z opłat za wjazd do centrów miast. To jednak niewiele pomaga.

Według wyliczeń firmy Inteli Choice wyższy wydatek na auto hybrydowe zwraca się dopiero po 112 tys. km. Dla wielu kierowców oznacza to kilkuletnią eksploatację. Na wyłożenie jednorazowej, wysokiej sumy albo wzięcie wyższego kredytu nie każdego stać. A nawet jeśli, to użytkownicy chcieli by bardziej wymiernych i szybszych efektów, wynikających z niższych opłat i niższego zużycia paliwa.

Tymczasem realia są brutalne. Hybrydowe konstrukcje dobrze sprawdzają się w miastach, kiedy wciąż trzeba przyśpieszać i hamować. Tam rzeczywiście są oszczędniejsze. Ale podczas jazdy na autostradzie ze stałą prędkością mogą zużywać nawet więcej paliwa niż klasyczne auta o porównywalnej mocy.

Wynika to głównie z wyższej masy, stworzonej przez dodatkowy silnik elektryczny, osprzęt i zestaw akumulatorów. Efekt jest taki, że koncern Toyoty, przodujący pod względem liczby seryjnych modeli spalinowo-elektrycznych, sprzedał łącznie milion hybryd w ciągu 10 lat. To piękny wynik, ale zaledwie ułamek procenta łącznej sprzedaży aut w tym okresie na świecie.

Każdy z poważnych koncernów samochodowych albo ma seryjny samochód hybrydowy, albo nad nim pracuje. Ale specjalnego entuzjazmu tym rodzajem napędu nie widać. Bo decyzje o tworzeniu hybryd być może zapadają nie z uwagi na zapotrzebowanie rynku, ale ze względu na zupełnie inne uwarunkowania. W Stanach Zjednoczonych, które są głównym odbiorcą aut hybrydowych, ustawa Corporate Average Fuel Economy określa średnie spalanie dla sprzedanych samochodów na poziomie 8,55 l/100 km.

Warto mieć zatem w ofercie oszczędną hybrydę, bo każdy jej sprzedany egzemplarz pozwala sprzedać bez kar kilka egzemplarzy klasycznych aut o wysokim zużyciu paliwa. To tylko domysły. Ale są także fakty, stawiające pod znakiem zapytania przyszłość pojazdów hybrydowych.

Co prawda dobrze wypadają pod względem emisji szkodliwych substancji, przez co uznawane są za szczególnie ekologiczne, ale w szerszym rozumieniu ochrony środowiska budzą wiele wątpliwości. W raporcie naukowców z Cardiff University Business Scholl najwyżej notowane auto hybrydowe (Toyota Prius) zajęło dopiero 12 lokatę.

Analiza w 50 proc. składała się z oceny emisji dwutlenku węgla i tlenków azotu. Kolejne 50 proc. stanowiła ocena kosztów energii niezbędnej do produkcji pojazdu i kosztów utylizacji. Jest to zgodne z wyliczeniami sprawności skumulowanej procesów energetycznych, w transporcie liczonej od "szybu naftowego" po "napęd na kołach" (Wheel Energy Efficienty).

Hybryda z benzynowym silnikiem spalinowym i silnikiem elektrycznym zajmuje w takiej kalkulacji odległe miejsce i wypada gorzej niż współczesny, nowoczesny silnik wysokoprężny!

Znacznie lepiej wygląda to przy hybrydzie z dieslem w miejscu benzynowej jednostki spalinowej, dlatego wiele konstrukcji hybrydowych wykorzystuje obecnie właśnie silnik wysokoprężny. Hybrydy nie okazały się najlepsze również w zestawieniu niemieckiego klubu VCD, który przy współpracy ze specjalistami z niemieckiego Instytutu Ekologii opracował listę aut najrozsądniej łączących proekologiczne rozwiązania z kosztami zakupu i eksploatacji. Brano pod uwagę 4 letni okres eksploatacji przy przebiegu rocznym 12 tys. km, oceniając cenę samochodu, spadek wartości, koszt ubezpieczenia, paliwa, napraw i obsługi, a także emisję hałasu, dwutlenku węgla i innych szkodliwych substancji.

Pozostaje wciąż jeszcze jeden problem, dotyczący także hybryd - również one uzależnione są od paliw pozyskiwanych z ropy naftowej. Niestety, świat cały czas nie może wyjść z tej ślepej uliczki. Nawet pozyskiwanie wodoru, który ma być paliwem XXI wieku, jest najbardziej opłacalne w procesie parowego reformingu ropy naftowej. Może rozwiązanie leży w projekcie koncernu Toyota, którego hybrydy mają korzystać z bioetanolu i zewnętrznych źródeł energii elektrycznej. Czas pokaże, czy silniki elektryczny i spalinowy mogą stanowić w pełni ekologiczny duet.

Samochody hybrydowe oferowane w Polsce

Hybrydy na świecie

W Polsce oferowany jest tylko niewielki wycinek gamy aut hybrydowych. Są to wyłącznie samochody japońskie, podczas gdy w ofercie europejskiej i amerykańskiej można znaleźć także seryjne konstrukcje producentów z Francji i USA, oraz inne modele aut z Kraju Kwitnącej Wiśni. Sama tylko Toyota proponuje hybrydy Estima, Alphard, Harrier, Highlander i Camry. Peugeot sprzedaje 307 CC Hybride a Citroen spalinowo - elektrycznego C4. Honda ma z kolei hybrydową odmianę Accorda, nie oferowaną w naszym kraju. Przemysł amerykański reprezentują głównie luksusowe terenówki Ford Escape Hybrid, Mercury Mariner Hybrid oraz hybrydowy Chevrolet Tahoe i GMC Yukon. Spalinowo - elektryczny napęd zastosowano również w kilku amerykańskich półciężarówkach, między innymi w modelach Chevrolet Silverado i GMC Sierra. Najbliższe wprowadzenia do produkcji seryjnej są hybrydowe odmiany Opla Astra, Peugeota 308 i Kia Rio.