HEV, MHEV, PHEV – RÓŻNE RODZAJE HYBRYD

7 października, 2022

Ford Mach E

DOWIEDZ SIĘ JAKI JEST KOSZT UBEZPIECZENIA SAMOCHODU ELEKTRYCZNEGO, A JAKI HYBRYDY? KTÓRE OC JEST DROŻSZE?

Zanieczyszczenie środowiska, smog, transformacja energetyczna, ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, to hasła coraz głośniej wybrzmiewające w przestrzeni publicznej. Nic zatem dziwnego, że coraz większa rzesza kierowców, którzy chcą iść z postępem, a jednocześnie nie tracić swobody przemieszczania się, jaką daje posiadanie samochodu, decydują się na pojazd wyposażony w silnik hybrydowy.

Hybrydowe układy napędowe doskonale sprawdzają się szczególnie w warunkach miejskich. Dzięki wsparciu jednostki elektrycznej ich emisje są znacznie niższe od aut typowo spalinowych, a korzyścią dla właścicieli hybryd jest znacznie niższe zużycie paliwa w mieście. Z drugiej strony samochody stanowią również pomost pomiędzy klasyczną, spalinową motoryzacją, a elektromobilnością. Aut zeroemisyjnych jest coraz więcej, również w Polsce, jednak infrastruktura ładowania nie rozwija się tak szybko, jak życzyliby sobie właściciele samochodów elektrycznych. Samochody hybrydowe pozwalają z jednej strony zasmakować elektromobilności, a z drugiej ich właściciele nie muszą przejmować się ograniczeniami infrastruktury ładowania. Hybrydy to auta idealne na czas transformacji, łączą zalety dobrze znanego świata motoryzacji spalinowej, z tym, do czego dążymy: z elektryfikacją światowej floty. Gdy spojrzymy na najnowsze dane rynkowe dotyczące Europy, zobaczymy, że liczba rejestracji nowych aut hybrydowych przekroczyła już liczbę nowych samochodów z silnikami wysokoprężnymi (dane m.in. ACEA, JATO Dynamics). Istotne jest też to, że udział pojazdów hybrydowych i elektrycznych w ogólnej flocie rośnie – w przeciwieństwie do aut z silnikami diesla i benzynowymi, których popularność i udział w ogólnej liczbie samochodów maleje.
 

SAMOCHÓD HYBRYDOWY – CZYM SIĘ CHARAKTERYZUJE?

Samochody hybrydowe kojarzą się z nowoczesnymi rozwiązaniami napędowymi w motoryzacji. Warto jednak pamiętać, że pierwsze pomysły dotyczące połączenia energii pochodzącej ze spalania paliw kopalnych z energią elektryczną i wykorzystanie obu do napędzania pojazdu sięgają początków motoryzacji jako takiej. Często za pierwszy samochód hybrydowy uważa się wprowadzoną na rynek w 1997 roku Toyotę Prius pierwszej generacji (auto wówczas oferowane było wyłącznie na rodzimym rynku japońskim). Jednak w istocie za pierwszy pojazd hybrydowy należałoby uznać samochód, który powstał w 1898 roku (produkcję uruchomiono w roku 1900) w wyniku współpracy dwóch niemieckich inżynierów: Ferdynanda Porsche i Jacoba Lohnera. Auto to wyposażone było zarówno w silnik spalinowy, jak i silniki elektryczne, co jest cechą każdego współczesnego samochodu hybrydowego. Dlaczego zatem tego typu konstrukcje już wówczas nie zawojowały świata motoryzacji? Problemem były akumulatory. Wówczas były one zbyt ciężkie i oferowały bardzo niewielką pojemność energetyczną. Zresztą z problemem akumulatorów zderzył się również Henry Ford, który już w 1903 roku obserwował prace Thomasa Edisona nad technologią akumulatorów. Prace nad masowo produkowanym elektrycznym Fordem otwarcie rozpoczęto w 1914 roku. Impulsem do opracowania wspólnego projektu Edisona-Forda była znacznie prostsza obsługa elektrycznych samochodów. Pamiętajmy, że wówczas korzystanie z pierwszych, spalinowych aut było skomplikowane, a nieumiejętne posługiwanie się wymagającą pewnej siły korbą służącą do rozruchu spalinowego silnika mogło skończyć się nawet kontuzją. Ostatecznie elektryczny Ford nie został wówczas wprowadzony do produkcji. Po pierwsze dlatego, że nie uzyskano przełomu w technologii akumulatorów, po drugie – bardzo prawdopodobne, że elektromobilność zahamował wówczas jeden istotny wynalazek: elektryczny rozrusznik. Dopiero w XXI wieku opracowano technologię masowej produkcji wydajnych akumulatorów litowo-jonowych, które obecnie napędzają zarówno hybrydową, jak i elektryczną motoryzację.

Dziś na rynku możemy spotkać się głównie z trzema rodzajami samochodów hybrydowych, które określa się skrótami takimi jak HEV, MHEV czy PHEV. Co właściwie oznaczają te skróty i jak działają samochody wyposażone w konkretny typ napędu hybrydowego? Wyjaśnimy to na przykładzie modeli, które aktualnie znajdują się w ofercie marki Ford.

Ford Kuga Hybrid

KLASYCZNE HYBRYDY HEV

Skrót HEV pochodzi z anglojęzycznego zwrotu Hybrid Electric Vehicle i tym terminem określa się auta z tradycyjnym, czy też klasycznym napędem hybrydowym. Pierwszym modelem z tego typu napędem w gamie marki Ford był Ford Mondeo Hybrid. W aktualnej gamie modelowej doskonałym przykładem auta z takim napędem jest Ford Kuga Hybrid. Samochód ten wyposażony jest w silnik spalinowy o pojemności 2,5 litra pracujący w oszczędnym cyklu Atkinsona oraz współpracujący z nim silnik elektryczny. Cechą napędu typu HEV jest przede wszystkim to, że auto może pokonywać krótkie odcinki tras wyłącznie na napędzie elektrycznym. Jest to możliwe dzięki obecności niewielkiego (w stosunku do samochodów wyłącznie elektrycznych) akumulatora trakcyjnego (w Fordzie Kuga Hybrid zastosowano 60-ogniwowy, chłodzony cieczą akumulator o pojemności 1,1 kWh).

To co jest szczególnie istotne w hybrydach typu HEV, takich jak Ford Kuga Hybrid, to fakt, że auta tego typu nie wymagają ładowania. Energia niezbędna do akumulatora, który przekazuje ją dalej elektrycznej jednostce napędowej takiego auta pochodzi z rekuperacji, czyli z odzyskiwania energii kinetycznej pojazdu w trakcie hamowania i zamianę tej energii na energię elektryczną, która trafia do akumulatora trakcyjnego pojazdu. Akumulator ten zasila elektryczny silnik, który wspomaga pojazd przy ruszaniu i wspiera jednostkę spalinową podczas jazdy. Przełączanie się pomiędzy silnikiem spalinowym, a elektrycznym jest bardzo płynne i niedostrzegalne dla kierowcy.

Wysoki i dostępny od startu moment obrotowy silnika elektrycznego zapewnia wysoką sprawność napędu podczas ruszania bez potrzeby zużywania dużej ilości paliwa przez silnik spalinowy, co w takiej sytuacji (podczas ruszania) ma miejsce w tradycyjnym samochodzie spalinowym. Ford Kuga Hybrid dzięki możliwości odzyskiwania energii podczas hamowania jest w stanie jeździć zauważalnie taniej, niż Kuga z silnikiem wyłącznie spalinowym, bo nie tylko zużywa mniej paliwa, ale też dzięki rekuperacji w mniejszym stopniu zużywa się układ hamulcowy. Warto też zauważyć, że układ przeniesienia napędu jest w pełni automatyczny. W hybrydach nie ma manualnej skrzyni biegów, to z kolei czyni jazdę po prostu wygodniejszą. W efekcie samochody HEV, takie jak Ford Kuga Hybrid, pozwalają jeździć oszczędniej (mniejsze zużycie paliwa) bez kompromisów w postaci utraty dynamiki, czy mniejszej wydajności. Wręcz przeciwnie, Ford Kuga Hybrid o mocy 190 KM jest mocniejszy i szybszy od każdej wersji wyłącznie spalinowej, zarówno tej z silnikiem benzynowym 1.5 EcoBoost 150 KM, jak i dieslem 2.0 EcoBlue 120 KM.

 

MHEV – „MIĘKKIE HYBRYDY”

Kolejny typ silników hybrydowych to tzw. MHEV, co jest skrótem od anglojęzycznej frazy Mild Hybrid Electric Vehicle, w Polsce najczęściej stosuje się określenie „miękka hybryda”. Tym, co przede wszystkim odróżnia miękką hybrydę (MHEV) od klasycznej hybrydy (HEV) jest mniejszy udział jednostki elektrycznej w ogólnej pracy układu napędowego. Silnik elektryczny miękkiej hybrydy jest słabszy, mniejszy jest też akumulator trakcyjny zasilający jednostkę elektryczną. Niemniej miękko-hybrydowe układy napędowe często stosowane są do mniejszych i lżejszych pojazdów z segmentów miejskich.

Doskonałym przykładem samochodu z układem MHEV jest Ford Puma EcoBoost Hybrid, jeden z najpopularniejszych SUV-ów segmentu B i crossoverów Europy (2. miejsce pod względem liczby rejestracji w I półroczu 2022 roku – dane JATO Dynamics). Podstawową siłą napędową dynamicznego, żwawego i jednocześnie oszczędnego Forda Pumy EcoBoost Hybrid jest nieduży, nowoczesny silnik benzynowy 1.0 EcoBoost, wspierany przez niewielki silnik elektryczny pełniący rolę startera-generatora i wspomagający silnik spalinowy podczas tych faz pracy (ruszanie, przyśpieszanie), w których zapotrzebowanie na paliwo jest wysokie. Współpraca obu typów silników przekłada się na zauważalne, mniejsze zużycie paliwa, w stosunku do analogicznego modelu auta wyposażonego tylko w silnik spalinowy o podobnej mocy. Samochody MHEV także mają akumulator zasilający niewielki silnik elektryczny, ale ma on niewielką pojemność – mniejszą niż w przypadku aut typu HEV. Prąd ładujący ten niewielki akumulator również jest pozyskiwany w wyniku odzysku energii kinetycznej podczas hamowania. Auto typu MHEV świetnie sprawdza się w typowo miejskiej eksploatacji, kiedy przejeżdżamy od skrzyżowania do skrzyżowania, od świateł do świateł, często ruszając (wsparcie silnika elektrycznego) i często hamując (odzysk energii do akumulatora). Dlatego tego typu układy napędowe trafiają przede wszystkim do aut o miejskim charakterze, a takim jest właśnie Ford Puma EcoBoost Hybrid – znakomity kompan podczas codziennych sprawunków w mieście.

Ford Kuga Hybrid

PHEV – HYBRYDY PLUG-IN JAKO IDEALNY WSTĘP DO ŚWIATA ELEKTROMOBILNOŚCI

Ostatni typ samochodów hybrydowych, którym się tu zajmiemy to PHEV. Skrót ten rozwijany jest w zwrot Plug-in Hybrid Electric Vehicle, czyli samochód typu hybryda plug-in. Podstawowa różnica pomiędzy taką hybrydą, a dwoma wcześniej opisanymi rodzajami, jest obecność gniazdka ładowania pojazdu. Samochody hybrydowe plug-in są najpełniejszym połączeniem klasycznej, spalinowej motoryzacji i elektromobilności. Z jednej strony możemy pokonać znaczne, nawet kilkudziesięciokilometrowe dystanse całkowicie bezemisyjnie, wyłącznie korzystając z mocnego w tego typu autach silnika elektrycznego, z drugiej nie musimy się obawiać zbyt słabej infrastruktury ładowania, bo gdy energia w akumulatorze trakcyjnym się wyczerpuje, auto PHEV działa po prostu jak klasyczna hybryda (HEV) zapewniając nam duży zasięg podróży.

Przykładem wygodnego, ekonomicznego, rodzinnego samochodu z takim napędem jest Ford Kuga Plug-in Hybrid. To najmocniejszy wariant modelu Kuga jaki znajdziemy w ofercie amerykańskiej marki. I to nie jest przypadek. Cechą aut typu PHEV jest połączenie mocnego, ale nowoczesnego i oszczędnego silnika spalinowego z mocną jednostką elektryczną. Sumaryczna moc układu napędowego Forda Kugi PHEV to aż 225 KM. Posiadanie klasycznego auta spalinowego o takiej mocy oznaczałoby konieczność poniesienia znacznych kosztów na paliwo. W przypadku hybrydy plug-in znaczna część tej mocy pochodzi z jednostki elektrycznej, którą można zasilać zarówno w procesie rekuperacji (tak jak w hybrydach typu HEV), jak również doładowywać energią elektryczną z zewnętrznego źródła (np. stacji typu Ford Wallbox, którą można zainstalować w domowym garażu).

Olbrzymią zaletą samochodu PHEV jest to, że dzięki dużej pojemności akumulatora (w przypadku Kugi PHEV mieści on aż 14,4 kWh energii elektrycznej), pozwala on na pokonywanie codziennych dystansów np. z domu do pracy, do sklepu, do szkoły, przedszkola itp. wyłącznie na silniku elektrycznym. Wydajność Forda Kugi z napędem hybrydowym plug-in pozwala bezemisyjnie w cyklu miejskim pokonać nawet 88 km w cyklu miejskim. Dostarczanie energii do auta z gniazdka w domu to znaczne zmniejszenie kosztów paliwa. Naładowanie akumulatora Forda Kuga Plug-in Hybrid przy dzisiejszych cenach energii (średnia stawka za 1 kWh w Polsce to ok. 0,7 zł) to koszt ok 10 zł. W rzeczywistości jest on mniejszy, bo część energii w trakcie jazdy pochodzi z rekuperacji, a akumulator nigdy nie rozładowuje się do końca. Koszt ten można jeszcze zmniejszyć, korzystając z rozliczania dwutaryfowego i ładując auto w czasie, gdy energia jest tańsza. Posiadacze OZE (np. paneli fotowoltaicznych) mogą w praktyce zredukować koszt ładowania do zera. Jednak nawet poprzestając na wstępnych wyliczeniach, 10 zł to dziś cena jaką zapłacimy za mniej niż 1,5 litra paliwa. Klasyczne auto spalinowe o mocy takiej jak Ford Kuga PHEV na dystansie 88 km w mieście zużywałoby nawet 8-10 litrów paliwa. To pokazuje skalę oszczędności wynikającą z takiego układu napędowego. Nie należy zapominać o aspekcie środowiskowym. Zdolność hybryd plug-in do bezemisyjnej jazdy na krótkich, miejskich dystansach to czystsze powietrze w miastach. Na tym skorzystamy wszyscy.

PRZECZYTAJ TAKŻE: