Υβριδικά αυτοκίνητα
Yβριδικά αυτοκίνητα
Για πολλούς, το «κλειδί» αναφορικά με το μέλλον της αυτοκίνησης στον τομέα των εκπεμπόμενων ρύπων είναι τα υβριδικά αυτοκίνητα.
Η ιδέα των υβριδικών αυτοκινήτων βασίζεται στην πολύ ρεαλιστική ομολογουμένως διαπίστωση ότι ο κινητήρας εσωτερικής καύσης είναι ακόμα και σήμερα αναντικατάστατος για τις περισσότερες από τις χρήσεις του. Όμως, παρά τα σημαντικά βήματα που έχουν γίνει για τη μείωση των επιπτώσεών του στο περιβάλλον, η συνέχιση της ανεξέλεγκτης χρήσης του δεν παύει να προβληματίζει. Στα υβριδικά αυτοκίνητα η λύση-κλειδί δίνεται με το συνδυασμό των πλεονεκτημάτων της ηλεκτροκίνησης με εκείνα των κινητήρων εσωτερικής καύσης. Στόχος, η μείωση της κατανάλωσης του βενζινοκινητήρα και κατ’ επέκταση της εκπομπής ρύπων, που ανάλογα με την υλοποίηση μπορεί να λάβει εντυπωσιακές διαστάσεις. Tα υβριδικά συστήματα σήμερα καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών ανάλογα με το βαθμό εμπλοκής βενζινοκινητήρα και ηλεκτροκινητήρα, ξεκινώντας από τα χαμηλού κόστους «ήπια» συστήματα «mild hybrid», όπου ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί βοηθητικά, όντας υπεύθυνος για την εκκίνηση, τη λειτουργία του κλιματιστικού και τη φόρτιση των μπαταριών, και φτάνοντας μέχρι τα πλέον εξελιγμένα «παράλληλα» συστήματα κίνησης, όπου ηλεκτροκινητήρας και βενζινοκινητήρας μπορούν είτε από κοινού είτε ξεχωριστά να κινήσουν το αυτοκίνητο.
Το «παράλληλο» σύστημα κίνησης: Πώς λειτουργεί
Τα πρώτα υβριδικά συστήματα κίνησης που μπήκαν σε μαζική παραγωγή είναι εφοδιασμένα με δύο κινητήρες, έναν ηλεκτρικό και ένα θερμικό, σε παράλληλη μεταξύ τους διάταξη. Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης και ο ηλεκτροκινητήρας που διαθέτουν συνδέονται σε ένα αυτόματο σύστημα μετάδοσης, το οποίο συνθέτει τις εισόδους από τις δύο πηγές ισχύος σε μία και μοναδική κίνηση εξόδου προς τους κινητήριους τροχούς. Αρωγός τους, μια κεντρική ηλεκτρονική μονάδα, η οποία ελέγχει διαρκώς το όλο σύστημα. Για παράδειγμα, σε συνθήκες πυκνής κυκλοφορίας (π.χ. μέσα στην πόλη), λειτουργεί μόνο ο ηλεκτροκινητήρας. Μόλις όμως η ταχύτητα κίνησης αυξηθεί, τίθεται αυτόματα σε λειτουργία και ο κινητήρας εσωτερικής καύσης. Για να πραγματοποιηθεί αυτό, δε χρειάζεται παρέμβαση του οδηγού ούτε μίζα, αφού το αυτοκίνητο βρίσκεται ήδη σε κίνηση με τον ηλεκτροκινητήρα. Απλώς, το αυτόματο σύστημα μετάδοσης εμπλέκει και τον άξονα εισόδου από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης, ο οποίος τίθεται αμέσως σε λειτουργία. Αφού τεθεί σε λειτουργία ο κινητήρας εσωτερικής καύσης, τότε, ανάλογα με τις απαιτήσεις επιδόσεων, κινεί μόνος του ή μαζί με τον ηλεκτροκινητήρα το αυτοκίνητο.
Toyota Prius: το πρώτο υβριδικό αυτοκίνητο ευρείας παραγωγής
Το πρώτο υβριδικό αυτοκίνητο μαζικής παραγωγής, το οποίο πωλείται ήδη και στη χώρα μας, είναι το Toyota Prius. Η κατασκευή του ξεκίνησε το 1997 αποκλειστικά για την ιαπωνική αγορά, ενώ το 2000 παρουσιάστηκε η βελτιωμένη έκδοσή του, που άρχισε να εξάγεται σε όλο τον κόσμο. Φέτος είναι η χρονιά της εξ ολοκλήρου επανασχεδιασμένης δεύτερης γενιάς Prius με σημαντικές βελτιώσεις τόσο στη λειτουργία του υβριδικού συστήματος όσο και στα υπόλοιπα μηχανικά μέρη.
Η σημερινή εκδοχή του Prius έχει σχεδόν τη μισή κατανάλωση βενζίνης –συνεπώς, και τις μισές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου– σε σύγκριση με την αντίστοιχη Toyota Corolla 1.6, εκπέμπει ρύπους που βρίσκονται πολύ κάτω από τα ευρωπαϊκά όρια Euro IV και τα αντίστοιχα SULEV της Καλιφόρνιας, ενώ τα εγγενή χαρακτηριστικά του παράλληλου υβριδικού συστήματος THS –όπως το ονομάζει η Toyota– που χρησιμοποιεί εξασφαλίζουν την απλότητα της χρήσης του. Ο οδηγός, αφού μπει μέσα, απλώς πατάει το γκάζι και ξεκινάει, χωρίς τη διαδικασία εκκίνησης με τη μίζα και την υποσυνείδητη αγωνία αν θα πάρει μπρος. Επίσης, οι μπαταρίες του ηλεκτροκινητήρα δε χρειάζονται ποτέ φόρτιση από εξωτερική πηγή, αφού φορτίζονται αυτόματα κατά την κίνηση του αυτοκινήτου, με τον κινητήρα εσωτερικής καύσης σε συνθήκες ήπιας λειτουργίας, όταν δηλαδή δεν απαιτείται η συμβολή του ηλεκτροκινητήρα, καθώς και στις κατηφόρες και στο φρενάρισμα.
Αναστροφέας τάσης
Ο αναστροφέας τάσης μετατρέπει τη συνεχή τάση των μπαταριών σε εναλλασσόμενη για τον ηλεκτροκινητήρα, αλλά και την εναλλασσόμενη τάση που παράγει η ηλεκτρογεννήτρια σε συνεχή τάση, που αποθηκεύεται στις μπαταρίες. Περιλαμβάνει επίσης και ένα μετασχηματιστή, ο οποίος μειώνει στα 12 Volt την τάση που προορίζεται για τα υπόλοιπα ηλεκτρικά κυκλώματα του αυτοκινήτου.