Uwaga! Wysokie napięcie

Nie ma w tym nic dziwnego, jako że w dzisiejszych czasach nawet w najniższych klasach aut coraz powszechniejsze stają się urządzenia prądożerne, bez których jednak nowoczesny pojazd nie może już istnieć. Chodzi już nie tylko o tak trywialne elementy jak elektryczne ogrzewanie tylnej szyby - to kwestia coraz bogatszego wyposażenia, przede wszystkim wpływającego na bezpieczeństwo oraz komfort nie tyle jazdy, co przebywania w aucie. Bo przecież hamulce są teraz dozowane pod nadzorem elektroniki (ABS, EBD), a lada moment będą przez ową elektronikę w ogóle włączane (brake-by-wire). Systemy ESP i ASR czuwają nad zachowaniem pełnej przyczepności i prawidłowego toru jazdy; coraz częściej cała regulacja temperatury we wnętrzu auta sprowadza się do zaprogramowania jej wartości (resztę robi automatyczny, zasilany elektrycznie system wentylacji i klimatyzacji), a znajdowanie wygodnej pozycji za kierownicą wymaga tylko naciśnięcia kilku guziczków. W najbardziej luksusowych autach potencjalne zapotrzebowanie energetyczne sięga 2,8 kW, a w ciągu 3-4 lat wartość wzrośnie do 5 kW. A dzisiejsze alternatory są w stanie wytworzyć około 2,5 kW. Nie zapominajmy przy tym, że wytworzenie każdych 100 W prądu oznacza wzrost zużycia paliwa o około 0,17 l/100 km. Przyczyna tego stanu rzeczy to ogromne straty energetyczne spowodowane oporami przesyłania prądu. I nie pomaga stosowanie wciąż większych średnic przewodów ani zwiększanie natężenia dostarczanego odbiornikom prądu.Stoimy więc w obliczu bardzo poważnego problemu, który tacy producenci jak BMW czy Renault przewidzieli jeszcze w połowie lat 80., dzięki czemu już w roku 1998 przedstawiono gotowy do jazdy prototyp modelu Renault Scénic wyposażony w sieć o napięciu znamionowym 36 V (prąd ładowania 42 V). Jeżdżące już prototypy następcy topowego modelu BMW, serii 7, także wykorzystują tę technologię, do pewnego stopnia jeszcze bardziej zaawansowaną. Stwierdzono najpierw przez wyliczenia, a potem doświadczalnie, że wprowadzenie tak dalece podwyższonego napięcia w sieci samochodu oznaczać będzie ogromne oszczędności (mniejsza średnica i mniejsza ilość kabli, niższe zużycie paliwa i poziom emisji spalin) i ogromne możliwości technologiczne, wiążące się ze stosowaniem w samochodach urządzeń, spośród których część istnieje dziś tylko w laboratoriach. Niektóre są dostępne już teraz, jak elektryczne wspomaganie układu kierowniczego czy elektryczne układy grzewczo-klimatyzacyjne, ale większość takich urządzeń ze względu na niską wydolność elektryczną alternatora samochodowego zasilana jest za pośrednictwem przekładni pasowych odsilnikowo lub hydraulicznie - a więc przez pompę także napędzaną paskiem przez silnik. Czyli ich każdorazowe uruchomienie oznacza ogromne obciążanie silnika, a przecież wszystkie układy hydrauliczne pracują non stop, niezależnie od rzeczywistego zapotrzebowania. Tej wady pozbawione są układy sterowane elektrycznie, ale dla nich wciąż brakuje prądu - i koło się zamyka. W takiej sytuacji można będzie pokusić się o zastąpienie mało sprawnych alternatorów (najlepsze obecnie mają sprawność około 50 proc.) przez modułowe podzespoły, pełniące rolę zarówno koła zamachowego, jak alternatora i rozrusznika. Jest to najważniejszy element planowanych teraz zmian, jako że tak skonstruowany podzespół, zamocowany na wale korbowym pomiędzy silnikiem a skrzynią biegów nie tylko będzie w stanie o wiele skuteczniej wytwarzać prąd, ale też generować go na zasadach obecnie praktykowanych tylko w przeraźliwie drogich rozwiązaniach hybrydowych, to znaczy odbierać energię podczas hamowania, zmieniając ją w prąd elektryczny. Dzięki współosiowemu z wałem korbowym zamontowaniu stanie się też idealnym rozrusznikiem, który bezwibracyjnie uruchomi silnik, doskonale się będzie więc nadawać do zastosowania w funkcji stop and go, gdzie silnik po zatrzymaniu pod światłami gaśnie, ruszając na powrót natychmiast po włączeniu biegu lub naciśnięciu gazu. Dokładnie tak wygląda urządzenie o nazwie ADIVI, z powodzeniem testowane przez Renault w prototypowym Scénicu (na rysunku poglądowym jeszcze go nie uwzględniono). Oczywiście, nie można się spodziewać, że funkcjonujący od co najmniej 35 lat powszechnie system napięcia 12-woltowego z dnia na dzień przestanie istnieć. Ale technicy i konstruktorzy już dawno poradzili sobie z tym problemem. Wszystko zasadza się na tym, że najbardziej powszechne odbiorniki elektryczne w samochodzie (żarówki, diody, radia itp.) mają relatywnie bardzo niskie wymagania dotyczące zasilania, więc co najmniej przez kolejnych pięć lat nie ma najmniejszej potrzeby ich zmieniania - samochód wyposażony w instalację 36-woltową będzie miał po prostu konwertery, zasilające te "starsze" technologiczne odbiorniki napięciem 12 V. Wszystkie natomiast najnowocześniejsze elementy elektryczne bez najmniejszych oporów ze strony ich producentów zostaną przestawione na zasilanie 36-woltowe, jako że im wyższe napięcie ich zasilania, tym wyższa ich sprawność. A więc i wyższa wydajność, i mniejszy pobór mocy. Naturalnie, okres przejściowy "dwunapięciowy" dość szybko się musi skończyć, podobnie jak to było z przejściem w latach 50. i 60. z napięcia 6- na 12-woltowe. Według przewidywań Renault pierwsze seryjne samochody z podwójnym napięciem sieci pokładowej pojawią się na rynkach świata w roku 2003-2004, a już w 3-4 lata potem należy się spodziewać ery pojazdów z prądem ładowania o wartości 42 V i siecią jednonapięciową o standardzie 36 V. A czego jeszcze możemy się spodziewać? Na przykład zastosowania ogniwa paliwowego, służącego nie do napędzania samochodów (jak to jest w pojazdach hybrydowych), ale zasilania sieci energetycznej auta przy wyłączonym silniku. Właśnie takie badania prowadzi obecnie Renault we współpracy z BMW i światowym liderem elektronicznych technologii samochodowych, Delphi. Ogniwo takie byłoby zasilane paliwem stałym, a dostarczałoby prądu wszystkim tym wiecznie nienasyconym odbiornikom w samochodzie, kiedy silnik - a więc i alternator ADIVI - nie pracują, np. gdy auto stoi w korku. Maciej Pertyński