Reklama

Ile palą hybrydy? Spalanie w hybrydach plug-in

Wielu kierowców zadaje sobie pytanie, czy rzeczywiście samochody z napędem hybrydowym są oszczędne i jak ta oszczędność powiązana jest z rodzajem napędu. Odpowiadając na to pytanie, zacznijmy od wyjaśnienia, na jakiej zasadzie działają najpopularniejsze napędy hybrydowe i w jaki sposób oszczędzają paliwo, a także zmniejszają emisję dwutlenku węgla i innych zanieczyszczeń.

Hybryda hybrydzie nierówna. Jakie napędy znajdziemy na rynku?

Wielu kierowców zadaje sobie pytanie, czy rzeczywiście samochody z napędem hybrydowym są oszczędne, i jak ta oszczędność powiązana jest z rodzajem napędu. Odpowiadając na to pytanie, zacznijmy od wyjaśnienia, na jakiej zasadzie działają najpopularniejsze napędy hybrydowe i w jaki sposób oszczędzają paliwo, a także zmniejszają emisję dwutlenku węgla i innych zanieczyszczeń.

Istnieje kilka rodzajów napędu hybrydowego, najbardziej popularne i najczęściej spotykane są hybrydy typu równoległego. Oznacza to obecność dwóch silników – spalinowego i elektrycznego, które mogą działać bądź wspólnie, bądź niezależnie od siebie. Zasadą generalną jest wspomaganie silnika spalinowego przez elektryczny, chociaż w różnych rodzajach hybryd odbywa się to w różny sposób. Różnie zatem realizowane jest także deklarowane oszczędzanie paliwa.

Mild Hybrid

Najprostszym i najtańszym rodzajem są tak zwane miękkie hybrydy (ang. Mild Hybrid). To jedyny system, w którym silnik elektryczny nie pełni roli silnika trakcyjnego, czyli nie jest w stanie samodzielnie napędzać samochodu. Najprostsze układy polegają na zastąpieniu małym silnikiem elektrycznym rozrusznika i alternatora, urządzenie to nosi zazwyczaj angielską nazwę ISG, czyli Integrated Starter-Generator. Dzięki temu układ start-stop, wyłączający silnik spalinowy po zatrzymaniu, działa płynnie i prawie niezauważalnie. Układ ma możliwość odzyskiwania energii podczas hamowania i gromadzenia jej w osobnej baterii, która zasila urządzenia pokładowe podczas postoju z wyłączoną jednostką spalinową. Mocniejsze układy, z osobną instalacją 48V i nieco większą baterią, wspomagają też swoim momentem obrotowym silnik spalinowy wtedy, gdy najbardziej on tego potrzebuje, czyli przy ruszaniu i przyspieszaniu.

Zalety miękkiej hybrydy to w zasadzie pełna bezobsługowość, w układ w ogóle nie trzeba ingerować. A zużycie paliwa obniża się o co najmniej 10-15%. Oszczędność miękkiej hybrydy polega więc na możliwości wyłączenia silnika spalinowego na postoju bez konieczności „wygaszenia” urządzeń typu klimatyzacja. Dodatkowo, gdy moment obrotowy urządzenia ISG wspomaga silnik spalinowy, zmniejsza się jego obciążenie, co też prowadzi do zmniejszenia zużycia paliwa. Oczywiście, w system start-stop wyposażona jest też zdecydowana większość samochodów z tradycyjnym napędem, jednak jego użytkowanie jest mocno niekomfortowe dla kierowcy.

Po pierwsze, po każdym zatrzymaniu silnik ponownie uruchamiany jest rozrusznikiem, co chwilę trwa, a przy tym powoduje nieprzyjemne szarpnięcie. Po drugie, urządzenia pokładowe zasilane są z normalnego akumulatora 12V, a więc żeby go oszczędzić i nie rozładować, system albo wyłącza np. klimatyzację, albo też – nie wyłącza silnika. Nic zatem dziwnego, że wielu użytkowników po prostu ten system wyłącza jeszcze przed rozpoczęciem jazdy. Miękka hybryda natomiast, uruchamiając silnik spalinowy poprzez ISG, nie tylko nie daje tego odczuć, ale też nie musi wyłączać żadnego odbiornika – prądu w baterii instalacji 48V z pewnością wystarczy. A podczas jazdy rekuperacja zadba o jej doładowanie.

Na rynku przybywa samochodów z układem Mild Hybrid (angielska nazwa to MHEV – Mild Hybrid Electric Vehicle). Niektóre marki, jak na przykład Volvo, oferują już wyłącznie auta hybrydowe. Co ciekawe, szwedzka marka instaluje układy Mild Hybrid nie tylko w samochodach z silnikami benzynowymi, ale także wysokoprężnymi. Dla porządku dodajmy, że wszystkie miękkie hybrydy Volvo oznaczane są literą B, czyli o rodzaj napędu trzeba już dopytać.

Volvo XC40 B4

Posłużmy się przykładem samochodu Volvo XC40 w wersji B4. Do napędu służy tutaj czterocylindrowy, dwulitrowy silnik benzynowy o mocy 197 KM wspomagany silnikiem elektrycznym o mocy 14 KM. Średnie zużycie paliwa w cyklu mieszanym dla modelu XC40 B4 wynosi od 6,9 do 7,8 litra na 100 km. Natomiast emisja spalin w cyklu mieszanym to 156 do 175 g/km. Jest to mniej więcej średnia dla dużych samochodów osobowych z segmentu D, a przypomnijmy, że XC40 to niewielki, kompaktowy SUV. Warto też dodać, że porównywalna wersja czysto spalinowa (już nie jest produkowana) spalała średnio pomiędzy 8 a 9 l/100 km, oszczędność jest więc oczywista. Wartości te są realnie osiągalne, co potwierdzają testujący samochody dziennikarze i właściciele wypowiadający się w facebookowych grupach marki. Podobnie będzie przy silniku wysokoprężnym, także wyposażonym w układ Mild Hybrid, a stosowanym na przykład w Volvo XC60.

Tu z kolei, mimo że samochód jest większy, średnie zużycie wynosi między 6,1 a 6,7 litra na 100 km w wersji z przednim napędem. Napęd na obie osie dokłada do tego mniej więcej pół litra. Warto też dodać, że w zgodnej opinii użytkowników działanie systemu Mild Hybrid w Volvo jest chyba najlepsze na rynku. Kierowca po prostu nie zauważa, kiedy silnik gaśnie, a kiedy znowu się odpala, wszystko odbywa się błyskawicznie, płynnie i bezgłośnie. Szczególnie przy silniku Diesla jest to naprawdę osiągnięcie.

Plug-In

Hybrydę plug-in można podłączyć do ładowania

Na drugim biegunie hybrydyzacji znajdują się hybrydy typu plug-in (PHEV – Plug-in Hybrid Electric Vehicle). To najbardziej zaawansowany układ hybrydowy. Tutaj także mamy na pokładzie dwa  (a czasem nawet trzy) silniki, spalinowy i elektryczny. Różnicą wobec MHEV jest tutaj trakcyjność silnika elektrycznego, czyli możliwość samodzielnego napędzania pojazdu.  PHEV to w zasadzie zwyczajna pełna hybryda, ale dysponuje znacznie większym zestawem baterii, jego zasięg na samym prądzie to kilkadziesiąt kilometrów. A jak sama nazwa wskazuje, samochody PHEV mogą być ładowane z zewnętrznego źródła prądu, dokładnie tak samo jak samochody w pełni elektryczne. Przy niewielkich przebiegach i dbałości o naładowanie baterii można więc uzyskać rewelacyjnie niskie zużycie paliwa – według normy WLTP nawet w okolicach dwóch litrów na sto kilometrów. Oczywiście, w normalnej eksploatacji będzie to możliwe rzadko, ale nie jest niewykonalne. Tym bardziej że baterie plug-ina nigdy nie rozładowują się całkowicie. Samochód po pokonaniu pełnego dystansu na prądzie pracuje jak zwykła hybryda, nadal, gdy to możliwe, przełączając się samoczynnie na napęd czysto elektryczny.

Zaletą hybryd plug-in jest więc możliwość przejechania kilkudziesięciu kilometrów w trybie czysto elektrycznym, co pozwoli wjechać do stref zakazanych dla samochodów spalinowych, wadą – konieczność częstego ładowania i – oczywiście – koszt zakupu, bo to najdroższe hybrydy. Najprostszym, i zarazem najtańszym, modelem PHEV w ofercie Volvo jest kompaktowy SUV XC40. Podstawowa wersja T4 Recharge plug-in hybrid oferuje możliwość przejechania 45 km w trybie elektrycznym, a według normy WLTP zużywa 2,1 do 2,5 litra paliwa na 100 km. Oczywiście, jeśli nie dbamy o poziom ładowania baterii bądź używamy trybu podtrzymującego poziom naładowania, wartości te będą wyższe. Ale na przykład dla kogoś, kto pokonuje niewielkie odcinki w ruchu miejskim, a ma możliwość doładowania w domu i w pracy, tak niskie zużycie będzie jak najbardziej osiągalne.

Silnikiem spalinowym w XC40 T4 Recharge PHEV jest trzycylindrowa jednostka o pojemności 1,5 litra wspomagana  silnikiem  elektrycznym,  napędzająca koła przednie za pośrednictwem dwusprzęgłowej, automatycznej skrzyni biegów. Łączna moc układu to 211 KM, a moment obrotowy aż 405 Nm. Gdy akumulatory się wyczerpią, samochód funkcjonuje jak zwyczajna, pełna hybryda. Takie XC40 kosztuje niecałe 200 tysięcy złotych, a więc porównywalnie z dobrze wyposażonymi samochodami czysto spalinowymi.

Hybryda się opłaca

Jak więc widać, różne rodzaje napędu hybrydowego oszczędzają paliwo w różny sposób, mając jednak jedną wspólną cechę – oszczędność polega na ograniczeniu pracy silnika spalinowego. Przy stopniowym rozwoju infrastruktury rosnąć będzie zainteresowanie hybrydami PHEV, które wymagają jednak w miarę regularnego ładowania. Natomiast dla osób, które na ładowanie nie mają czasu ani miejsca, najlepszym sposobem na zyskanie oszczędności będzie miękka hybryda, zupełnie niekłopotliwa w obsłudze. Należy jednak mieć na uwadze, że już za kilkanaście lat silniki spalinowe zostaną całkowicie wycofane z produkcji, i jeżeli jakieś formy przejściowe do pełnej elektryfikacji zostaną na dłużej, to będą to jednak zapewne plug-iny, których zasięg na prądzie będzie zwiększony. Używanie aut spalinowych w przyszłości najprawdopodobniej przestanie być zupełnie opłacalne, dlatego w przyszłość stanowią samochody elektryczne. Więcej o elektryfikacji w Volvo przeczytasz TUTAJ.