a

ALTERNATÍVNE PALIVÁ

HYBRIDNÉ VOZIDLÁ
V poslednom čase sa na cestách objavuje stále viac tzv. hybridných vozidiel, ktoré kombinujú výhody viacerých (zvyčajne dvoch) spôsobov pohonu. Takéto vozidlá môžu využívať spaľovací motor na rôzne palivá alebo tiež kombináciu spaľovacieho motora s elektromotorom. Hoci myšlienka hybridného vozidla nie je nová (prvé takéto vozidlo vzniklo začiatkom storočia) a od začiatku 70-tych rokov sa do tohto vývoja investovala viac ako jedna miliarda amerických dolárov (len v USA bolo od roku 1994 investovaných viac ako 750 mil. dolárov), neexistuje dnes na trhu ani jedno hybridné vozidlo, ktoré by bolo vyrábané vo väčších sériách.

Prvé hybridné vozidlo bolo patentované v roku 1905 americkým inžinierom H. Piperom. V tomto vozidle bol skombinovaný spaľovací motor na benzín (využívaný počas jazdy) s elektrickým motorom používaným na počiatočné zrýchlenie vozidla (z 0 na 40 km/h za 10 sekúnd). Elektromotor dokázal zlepšiť zrýchlenie vtedajších spaľovacích motorov o 20 sekúnd. Takéto hybridné vozidlo sa však v praxi nemalo čas osvedčiť, pretože už o tri a pol roka neskôr bol vyvinutý dostatočne výkonný spaľovací motor, ktorý dosahoval podobné parametre ako hybridné vozidlo a navyše bol svojou konštrukciou jednoduchší a teda aj lacnejší. Niekoľko hybridných vozidiel sa však na cestách predsa len objavilo. Jedno z nich, vyrobené v roku 1912, sa dnes nachádza vo Fordovom múzeu v Dearborn v Michigane. Výkonné benzínové motory, ktoré si už nevyžadovali štartovanie kľukou, prispeli významnou mierou k úpadku elektromobilov a hybridných vozidiel a v období od roku 1910 do 1920 ich prakticky vytlačili z trhu.

V polovici 70-tych rokov sa záujem o hybridné vozidlá oživil v dôsledku vzniku ropnej krízy. Výsledkom bolo viacero prototypov hybridných vozidiel na cestách v Európe a USA. V súčasnosti existuje viacero variácií hybridných vozidiel založených na rôznych fosílnych palivách. Sem patria napr. upravené motory spaľujúce zemný plyn (alebo bioplyn) a benzín.

Z hľadiska ozdravenia životného prostredia však majú význam hlavne hybridné vozidlá kombinujúce výhody elektromobilov s výhodami spaľovacích motorov. Takéto hybridné vozidlo je vo väčšine prípadov v podstate elektromobil doplnený motorom s vnútorným spaľovaním (na benzín, naftu alebo iné palivo). Zvyčajne tiež býva vybavené elektrickým generátorom, ktorý dobíja batérie počas jazdy, a tým predlžuje dojazd vozidla na jedno ich nabitie. Batérie sa dobíjajú trvalo alebo len v čase, keď sú vybité na určitú úroveň. Týmto hybridné vozidlá odstraňujú hlavný nedostatok elektromobilov - krátky dojazd a dlhú dobu nabíjania.

Väčšinu hybridných vozidiel je možné rozdeliť na základe konfigurácie spaľovacieho motora a elektromotora. V podstate sa tieto vozidlá delia do dvoch kategórií: so sériovým zapojením a paralelným zapojením motorov. V sériovom zapojení motor s vnútorným spaľovaním poháňa generátor, ktorý dobíja batérie a tie poháňajú elektromotor. Na pohon vozidla sa využíva len elektromotor. V paralelnom zapojení sa na pohon vozidla využíva tak spaľovací motor ako aj elektromotor. Takéto vozidlo nepotrebuje generátor, pretože jeho funkciu nahrádza spaľovací motor. Vždy keď beží spaľovací motor, súčasne roztáča aj rotor elektromotora, čím tiež dobíja batérie. Obidva typy hybridných vozidiel môžu pracovať tak, že sa na pohon využíva len energia z batérií a vozidlo pracuje ako elektromobil alebo tak, že sa na pohon vozidla využíva len spaľovací motor (v sériovom zapojení sa výkon prenáša cez generátor a elektromotor) alebo pri súčasnom chode oboch motorov. Jednou z výhod paralelného zapojenia je, že sa dá použiť menší elektromotor a menší spaľovací motor.

Vo väčšine hybridných vozidiel je jazda pri stredných a vyšších otáčkach spravidla zabezpečovaná benzínovým resp. naftovým motorom. Pri brzdení a rozbiehaní, pri ktorom klasický motor má nízku účinnosť, sa vozidlo prepína na elektropohon. Pri rýchlom zrýchlení sa využívajú oba systémy súčasne s maximálnym výkonom. Bežný je tiež systém regeneratívneho dobíjania batérií, ktorý zabezpečuje doplňovanie energie do batérií počas brzdenia. Tok energie a vyhodnocovanie všetkých parametrov vozidla je vykonávané elektronicky. Výhodou hybridných vozidiel je, že môžu podľa potreby jazdiť na elektrickú energiu napr. v mestskej prevádzke (prispievať k zníženiu emisií) a na benzínový resp. naftový pohon napr. na diaľnicach. Výsledkom takejto prevádzky je pozoruhodné zvýšenie účinnosti a zníženie emisií v porovnaní s klasickými motormi.

Hybridné vozidlá umožňujú čistú prevádzku na krátkych vzdialenostiach (mestská premávka) a komfortnú jazdu na dlhšie vzdialenosti. Spaľovací motor niektorých hybridných vozidiel dosahuje často len jednu desatinu až jednu štvrtinu výkonu klasického spaľovacieho motora. Takýto motor potom emituje podstatne menej škodlivín ako klasický motor. Ak sa započítajú emisie pri výrobe elektrickej energie, tak hybridné vozidlo môže byť z hľadiska vplyvu na životné prostredie považované za tak čisté ako elektromobil. Tým, že spaľovací motor je malý, je aj spotreba paliva nízka, čo sa prejavuje v nižších prevádzkových nákladoch ako pri klasickom vozidle. Nevýhodou však je, že cena hybridného vozidla býva vyššia, čo súvisí s jeho komplikovanejšou konštrukciou.

SÚČASNÉ HYBRIDNÉ VOZIDLÁ
V súčasnej dobe sa objavujú na cestách hybridné vozidlá v kombinácii elektromotora a spaľovacieho motora, ktorých hlavnými protagonistami sú automobilky Toyota, Nissan a Audi. Koncom roka 1997 uviedla nemecká automobilka Audi svoj hybridný model Duo, ktorý je postavený na báze klasického modelu Audi A4 Avant. Vozidlo je kombináciou 4-valcového turbo-dieselového motora, určeného na pohon hlavne mimo mesta a elektrického motora poháňajúceho vozidlo v mestskej premávke.

Predné kolesá sú hnané 66 kW motorom s objemom 1,9 l a súčasne aj s 21 kW elektrickým motorom namontovaným priamo na 5-rýchlostnú prevodovku. Trojfázový striedavý elektrický motor je chladený vodou a váži len 22 kg. Kombinácia oboch motorov poskytuje 10 tisíc otáčok za minútu. Sada 22 olovených batérií s hmotnosťou 320 kg a elektronická regulácia sú umiestnené v prebudovanom priestore rezervného kolesa. Batérie, ktoré sú dobíjané počas jazdy a pri brzdení, v sebe ukrývajú asi 10 kWh elektrickej energie. Vodič si pri jazde môže vybrať z troch možností pohonu vozidla - hybridný pohon, pri ktorom fungujú oba motory súčasne alebo samostatnú prevádzku ktoréhokoľvek motora izolovane.

Audi tiež vyvinul fotovoltaickú elektráreň so slnečnými článkami určenú na dobíjanie takéhoto vozidla. Fotovoltaická elektráreň sa skladá z 21 kremíkových článkov s celkovou plochou 10 m2. Má výkon 1,05 kW a ročne vyrobí asi 850 kWh elektrickej energie, ktorá je dodávaná do elektrickej siete. Takéto množstvo elektriny stačí pre Audi Duo na prejdenie 4 tisíc km v mestskej premávke. Dobíjanie vozidla z ktorejkoľvek elektrickej zásuvky na 220 V je prirodzene tiež možné. Cena vozidla bola stanovená na cca 60 tisíc DM a podľa predstaviteľov Audi je jazdenie na naftu asi tri krát drahšie ako s elektrickým motorom.

V decembri 1997 predstavila aj Toyota svoje hybridné vozidlo s názvom Prius. Je to podľa výrobcu hybrid hybridov, ktorý je vybavený jedným benzínovým a dvoma elektrickými motormi. Batérie spolu s palivovou nádržou sú umiestnené vzadu. Vpredu je hybridný motor doplnený regeneratívnymi brzdami. Batérie sa dobíjajú nielen pri brzdení a jazde z kopca, ale v prípade potreby aj počas jazdy na benzín. Tento prepracovaný systém dobíjania zabezpečuje, že iné dobíjanie napr. z elektrickej siete väčšinou nie je potrebné. Jazda s Priusom sa začína na elektropohon. Keď vozidlo dosiahne potrebné otáčky a rýchlosť, elektronický systém prepína pohon na spaľovací motor alebo elektromotor podľa okamžitej situácie. Zabudovaný počítač smeruje energiu z motora na kolesá v najúčinnejšom móde, pričom prepínanie pohonu medzi oboma motormi vodič ani nespozoruje. Prius sa vyznačuje znížením spotreby benzínu a emisií asi o 90% v porovnaní s klasickým vozidlom tejto kategórie. V porovnaní s typickým elektromobilom má však až dvakrát dlhší dojazd. Cena tohoto vozidla by mala byť len o málo vyššia ako cena klasického modelu porovnateľnej veľkosti. Podľa výrobcu sa však vyššie náklady pri kúpe vrátia na úsporách pri jazde. Prius sa vyznačuje nielen nižšími nákladmi na jazdu ale aj kratšou dobou nabíjania batérií.

Jednou z bariér rozšírenia hybridných vozidiel je ich vyššia cena. Toyota napr. predpokladá, že jej hybridný model vozidla kombinujúceho výhody elektromobilu a klasického modelu Corolla so spaľovacím motorom by sa mohol predávať za asi 20 tisíc dolárov, čo je o 4 tisíc dolárov viac ako cena klasickej Corolly.

HORE