- Elektromobilność to obok autonomicznej jazdy najważniejszy kierunek rozwoju motoryzacji
- 20 lat temu Toyota zrewolucjonizowała rynek motoryzacyjny, wprowadzając do sprzedaży pierwszy seryjny model hybrydowy
- Współczesny rynek oferuje wiele rozwiązań i modeli w różnych segmentach i przedziałach cenowych – zarówno na rynku pierwotnym, jak i wtórnym
Polacy coraz częściej kupują auta hybrydowe. Technologia ta jednoznacznie kojarzy się z markami Toyota i Lexus – to w końcu koncern Toyota jako pierwszy wprowadził na rynek seryjny samochód hybrydowy, a dziś oferuje na całym świecie 35 takich modeli. Jednocześnie jednak swój udział w hybrydowym torcie chce mieć coraz więcej marek. Jest o co walczyć – jak podaje SAMAR, w 2014 r. w Polsce zarejestrowano niespełna 4 tys. samochodów hybrydowych, w 2015 r. – ponad 5,6 tys. egzemplarzy, w 2016 - 9 889 egz., a w roku 2017 było ich już 17 055. W tym roku od stycznia do września odnotowano 16 561 rejestracji tych aut, o 35,6 proc. więcej rok do roku.
Pięć marek, które najlepiej sobie radzą na rynku hybryd, to Toyota, Lexus, Audi, Kia i BMW. Dysproporcja między nimi jest jednak ogromna – Toyota dostarczyła klientom w trzech pierwszych kwartałach 2018 roku 12 278 hybryd, a Lexus – 1 741 tych aut. Audi zanotował według danych SAMAR-u 1 084 rejestracji samochodów tego typu, Kia – 511, zaś BMW – 201. O różnym stopniu zaangażowania w rozwój hybryd świadczy także oferta hybrydowa. Toyota uzyskała bardzo dobry wynik dzięki 7 modelom hybrydowym, w przypadku Lexusa niemal wszystkie modele są dostępne z napędem hybrydowym, zaś Kia oferuje trzy hybrydy (licząc osobno Niro Hybrid i Niro Plug-in Hybrid).
Różnice między producentami hybryd nie sprowadzają się tylko do gamy modeli i skuteczności w docieraniu do klientów. Różni je przede wszystkim stosowana technologia. Pod nazwą „napęd hybrydowy” kryją się bowiem bardzo odmienne rozwiązania. Zresztą, ta sama marka może oferować kilka technologii – na przykład Toyota Prius i Kia Niro występują zarówno jako samoładujące się hybrydy, jak i hybrydy plug-in (ładowane z zewnętrznego źródła).
Pełny napęd hybrydowy Toyoty
20 lat temu Toyota zrewolucjonizowała rynek motoryzacyjny, wprowadzając do sprzedaży pierwszy seryjny model hybrydowy – słynnego Priusa. Pod maską auta znalazł się bardzo pomysłowy układ napędowy, którego najbardziej innowacyjnym elementem, decydującym o uniwersalności działania całego systemu, była przekładnia planetarna współpracująca z jednostką sterującą. Dzięki niej hybryda Toyoty elastycznie dostosowuje się do sytuacji, skutecznie obniżając zużycie paliwa bez ładowania baterii z gniazdka. Tę samą technologię stosuje Lexus.
Napęd hybrydowy Toyoty to silnik benzynowy, najczęściej wolnossący, pracujący w oszczędnym cynku Atkinsona. Współpracuje z nim silnik elektryczny, a drugi motor elektryczny pełni głównie funkcję generatora, ale może także służyć do napędzania auta. Ich pracą zarządza jednostka sterująca za pośrednictwem bezstopniowej przekładni planetarnej, która sprawia, że w odpowiednich sytuacjach pracuje albo tylko silnik elektryczny, albo tylko benzynowy, albo wszystkie naraz. Energia wytwarzana w wyniku hamowania generatorem jest magazynowana w baterii trakcyjnej – Toyota najczęściej wykorzystuje bardzo trwałe baterie niklowo-wodorkowe, choć w niektórych modelach stosuje także mniejsze akumulatory litowo-jonowe. Do generatora kierowany jest także nadmiarowy moment obrotowy z silnika benzynowego – chodzi o sytuacje, w których do napędzania samochodu potrzebna jest niewielka moc, ale system utrzymuje silnik benzynowy w optymalnym zakresie obrotów. W konwencjonalnym samochodzie silnik w takiej sytuacji pracuje na zbyt niskich obrotach, natomiast w hybrydzie Toyoty nadmiar momentu obrotowego jest wykorzystywany do produkcji prądu.
Zasada działania napędu hybrydowego Toyoty nie zmieniła się do dziś, choć Toyota wprowadziła na rynek już jego czwartą, znacznie nowocześniejszą i bardziej wydajną generację. Napęd ten jest skonstruowany w modułowej technologii TNGA, znacznie przewyższając poprzednie generacje pod względem oszczędności, niskich emisji spalin, a także niewielkich rozmiarów. Jest to tak naprawdę rodzina napędów, ponieważ w różnych modelach są dostępne układy o różnej mocy. W Toyocie C-HR – najpopularniejszej hybrydzie w Polsce – pracuje napęd o mocy 122 KM z silnikiem benzynowym 1,8 l. Wydajność tej technologii jest tak duża, że nowe hybrydy Toyoty poruszają się po mieście na samym silniku elektrycznym przez połowę czasu jazdy, a w przypadku Priusa – nawet przez 70% czasu jazdy. Silnik benzynowy jest wyłączony nie tylko na postoju i kiedy jedziemy bez wciśniętego pedału gazu. Jeśli tylko w baterii trakcyjnej jest wystarczająco dużo prądu, samochód może ruszać i rozpędzać się przy miejskich prędkościach z wykorzystaniem wyłącznie motoru elektrycznego.
Warto zauważyć, że w przypadku jedynej hybrydy Toyoty ładowanej z gniazdka – Priusa Plug-in Hybrid – układ hybrydowy działa tak samo jak opisany wyżej, ale dodatkowo ma funkcję ładowania akumulatora z gniazdka i jazdy bez użycia silnika benzynowego na dystansie do 50 km/h. Dlatego po wyczerpaniu energii naładowanej z zewnątrz Prius Plug-in Hybrid nadal korzysta z pełnego napędu hybrydowego i jest tak samo skuteczny w odzyskiwaniu energii z hamowania, częstym korzystaniu z silnika elektrycznego i oszczędzaniu paliwa jak standardowy Prius czy Toyota C-HR.
Audi z napędem mild hybrid
Audi ma do zaoferowania swoim klientom znacznie mniej zaawansowane rozwiązanie. Niemiecki producent nazywa je mild hybrid i sprowadza się ono do 48-voltowej instalacji elektrycznej, która wspomaga dodatkowy, mocniejszy rozrusznik. System ten jest tak naprawdę rozbudowanym układem Start&Stop.
Hybrydowe Audi nie ma silnika elektrycznego, jaki znajdziemy w samochodach Toyoty, Lexusa, Kii czy Hyundaia. Auto jest uruchamiane tradycyjnym rozrusznikiem, który podczas jazdy nie jest wykorzystywany. Źródłem oszczędności w tym rozwiązaniu jest fakt, że silnik benzynowy wyłącza się za każdym razem, kiedy nie jest potrzebny – czyli nie tylko podczas postoju, na przykład na światłach, jak w tradycyjnych układach Start&Stop, ale także podczas jazdy, kiedy kierowca nie naciska na pedał gazu. Dodatkowy, mocniejszy rozrusznik płynnie uruchamia go nawet przy dużych prędkościach. Zasila go wyżej wspomniana 48-voltowa instalacja, która czerpie prąd z baterii 10 Ah. To wzmacnia efekt tzw. żeglowania, czyli funkcję automatycznego odłączania biegu w trakcie jazdy, która w przypadku Audi A8 działa w zakresie prędkości 55-160 km/h. Nazywanie tego rozwiązania hybrydą jest jednak dyskusyjne, ponieważ alternator nie może samodzielnie napędzać samochodu – służy wyłącznie do uruchamiania silnika spalinowego. Wyposażone w układ elektryczny samochody Audi łączy z hybrydami innych marek funkcja odzyskiwania energii z hamowania.
Hybrydowa Kia
Kia zastosowała w swoim crossoverze podobny układ hybrydowy do rozwiązania Toyoty. Nie korzysta jednak z kluczowego dla Toyoty rozwiązania – przekładni planetarnej, lecz z 6-biegowej dwusprzęgłowej przekładni DCT. Samochód koreańskiej marki także może pracować na samym silniku benzynowym, samym elektrycznym lub obu równocześnie. Ma także funkcję odzyskiwania energii z hamowania, a jego baterii trakcyjnej nie ładuje się z zewnątrz. Niro ma łączną moc 141 KM, generowaną przez silnik benzynowy 1,6 l z bezpośrednim wtryskiem paliwa o mocy 105 KM oraz silnik elektryczny o mocy 47 KM. Zasila go akumulator litowo-jonowy o pojemności 1,56 kWh.
W ofercie koreańskiej marki znajdują się także dwa modele z napędem plug-in hybrid (z większą baterią trakcyjną i możliwością ładowania z zewnętrznej ładowarki bądź gniazdka). Są to crossover Niro oraz Optima z nadwoziem sedan bądź kombi. Oba auta mogą poruszać się w trybie czysto elektrycznym bądź hybrydowym.
Hybryda plug-in BMW
Najpopularniejszą hybrydą od BMW jest ładowany z gniazdka model 530e iPerformance. Napędza go 4-cylindrowy silnik benzynowy 2.0 wspomagany silnikiem elektrycznym, o łącznej mocy 252 KM. Według oficjalnych danych w pełni naładowane akumulatory pozwalają pokonać 50 km przez miasto, jednak niska temperatura na zewnątrz czy korzystanie z klimatyzacji i innych elektrycznych udogodnień znacząco ogranicza ten zasięg. Akumulator można doładować nie tylko podłączając go do ładowarki czy gniazdka, lecz także używając do tego silnika benzynowego, jednak jazda w trybie generowania prądu zauważalnie podnosi spalanie. Niewielkie ilości energii udaje się także odzyskiwać podczas hamowania.
Podstawowa różnica między układem plug-in hybrid BMW a Toyoty czy Kii polega na tym, że bawarski sedan jest autem benzynowym z dołożonym silnikiem elektrycznym. Oznacza to, że po rozładowaniu baterii BMW 530e iPerformance staje się zwykłym samochodem spalinowym. W przypadku ładowanej z gniazdka odmiany Priusa, Optimy czy Niro po wyczerpaniu energii naładowanej z zewnątrz auto nadal korzysta z układu hybrydowego.
Droga do elektromobilności
Elektromobilność to obok autonomicznej jazdy najważniejszy kierunek rozwoju motoryzacji. W przyszłości wszyscy będziemy jeździli autami w pełni elektrycznymi – czy to z dużymi akumulatorami ładowanymi z zewnątrz, czy też z ogniwami paliwowymi, produkującymi prąd na bieżąco z wodoru. Zanim jednak do tego dojdzie, potrzebny jest etap przejściowy, który pozwoli ograniczyć emisję spalin bez rezygnacji z pełnej funkcjonalności. Takim rozwiązaniem są samochody hybrydowe. Współczesny rynek oferuje wiele rozwiązań i modeli w różnych segmentach i przedziałach cenowych – zarówno na rynku pierwotnym, jak i wtórnym. O tym, że jest to atrakcyjna alternatywa dla konwencjonalnych samochodów, zatruwających powietrze w miastach, świadczy imponująca dynamika wzrostu popularności hybryd na polskim rynku – gdzie nie ma do nich żadnych dopłat.