V tej objavi na blogu bomo preučili koncept in načela delovanja hibridnih vozil, pa tudi njihove prednosti in slabosti ter možnosti za komercializacijo.
Koncept hibridov in načela delovanja elektromotorjev
Se spomnite mobilnih telefonov iz zgodnjih 90. let? Takrat so bili mobilni telefoni le težke naprave, s katerimi so lahko opravljali klicanje, danes pa so se razvili v pametne telefone, ki opravljajo nešteto funkcij – kot so klicanje, iskanje po internetu, pošiljanje sporočil, fotografiranje in igranje iger – vse v eni sami napravi. Prav tu se skriva koncept hibrida. Hibrid je v slovarju opredeljen kot »kombinacija dveh funkcij ali vlog v eno za ustvarjanje nove dodane vrednosti«. V primeru mobilnega telefona, ki smo ga omenili prej, so bile različne funkcije združene z osnovno funkcijo klicanja, da bi ustvarili nov izdelek: pametni telefon.
Hibridni avtomobili sledijo istemu konceptu. Hibridni avtomobil je vozilo, ki združuje dva vira energije – uvaja elektromotor kot nov vir energije za vozilo, ki je prej uporabljalo le bencinski ali dizelski motor. Namen teh vozil je izboljšati učinkovitost vožnje in zmanjšati emisije z uporabo bencinskega motorja in elektromotorja glede na situacijo.
Elektromotor v hibridnem vozilu proizvaja močno električno energijo in se lahko polni in prazni. Na primer, ko vozilo zavira, hibridni avtomobil izklopi bencinski motor in deluje izključno na elektromotor, pri čemer kinetično energijo zaviranja pretvori v električno energijo za polnjenje baterije. Nasprotno pa pri vzpenjanju v klanec ali pospeševanju prazni električno energijo, shranjeno v bateriji, da pomaga pri kinetični energiji. Ta sposobnost prostega pretvarjanja med električno in kinetično energijo, hkrati pa deluje kot pomožni vir energije, je osrednja vloga elektromotorja.
Prednosti: Učinkovitost in okolje; Slabosti: Cena, teža in baterije
Zakaj so si torej inženirji po vsem svetu prizadevali vgraditi elektromotorje v avtomobile, da bi ustvarili hibridna vozila? Obstajata dve glavni perspektivi. Prva je učinkovitost, druga pa okoljska skrb. Izraz »dve srci«, poudarjen v oglasu za Hyundai Sonata Hybrid, ustrezno opisuje učinkovitost hibrida. Gre za dodajanje elektromotorja – pomožnega srca – bencinskemu motorju – primarnemu srcu – za povečanje učinkovitosti celotnega sistema.
Pri uporabi samo enega srca se za delovanje motorja porabi precejšnja količina goriva, vendar hibrid zmanjša porabo goriva z vzporedno uporabo elektromotorja. Na primer, ko se vozilo na bencin ustavi na semaforju, porablja gorivo s prostim tekom motorja, medtem ko hibridno vozilo samodejno izklopi motor in deluje izključno na elektromotor, s čimer zmanjša porabo goriva. Izkoriščenost goriva se izboljša, saj elektromotor prevzame nekatere funkcije, ki jih je prej opravljal motor. Pravijo, da je učinkovitost porabe goriva hibridnega vozila približno dvakrat večja od učinkovitosti porabe goriva standardnega bencinskega vozila.
Zmanjšana poraba goriva vodi tudi do nižjih emisij izpušnih plinov, kar prispeva k varovanju okolja. To je zato, ker se zmanjšajo emisije ogljikovega monoksida in dušikovih oksidov, ki nastanejo zaradi nepopolnega zgorevanja bencina.
To lahko sproži vprašanje: »Če je temu tako, ali niso električna vozila, ki jih poganjajo izključno elektromotorji, boljša?« Električna vozila nimajo stroškov goriva in skoraj ne proizvajajo izpušnih plinov, zaradi česar so potencialno okolju prijaznejša. Vendar pa trenutna tehnologija omejuje široko uporabo električnih vozil. V mnogih primerih je doseg z enim polnjenjem omejen na 200 km ali manj; so draga; doseg pa se med drugimi praktičnimi omejitvami močno zmanjša pri uporabi grelnika ali klimatske naprave.
Kljub številnim prednostim hibridnih vozil na cestah ne vidimo pogosto zaradi več kritičnih pomanjkljivosti. Prva je vprašanje cene. Kljub podobni zmogljivosti so hibridna vozila dražja od bencinskih. Na primer, leta 2013 je bilo mogoče nekatere modele Sonata z bencinskim motorjem kupiti za približno 20 milijonov wonov, hibridna različica istega modela pa je stala več kot 30 milijonov wonov.
Poleg tega hibridi zahtevajo dodatne komponente, kot so elektromotorji in baterije, kar poveča težo vozila. Povečana teža lahko povzroči manjšo porabo goriva in večjo verjetnost okvar. Nenazadnje je tu še vprašanje življenjske dobe baterije. Življenjska doba baterije se običajno giblje od 6 do 8 let, stroški zamenjave pa so lahko precejšnje breme, ki se giblje od 3 do 6 milijonov wonov, odvisno od vozila. Stroški, povezani z baterijo, so eden ključnih dejavnikov, ki ovirajo široko uporabo hibridnih vozil.
Možnosti komercializacije
Preučili smo koncept ter prednosti in slabosti hibridnih vozil. Hibridna vozila, ki so nastala z združitvijo bencinskih in elektromotorjev, bistveno prekašajo običajna bencinska vozila glede učinkovitosti in vpliva na okolje, začetna vprašanja glede cene, teže in baterij pa se postopoma rešujejo s tehnološkim napredkom.
Kljub temu je premik na trgu vse bolj očiten. Nedavni statistični podatki kažejo, da prodaja hibridnih vozil vztrajno narašča. Od leta 2020 se je svetovna prodaja hibridnih vozil povečala na milijone enot letno in se uveljavila kot ključna alternativa poleg električnih vozil pri prehodu na elektrifikacijo. Tudi v Južni Koreji delež prodaje hibridnih vozil vztrajno narašča, nekateri modeli pa celo beležijo višji delež prodaje kot njihovi bencinski ekvivalenti.
Če se bodo omenjene pomanjkljivosti postopoma odpravile s tehnološkim napredkom in ekonomijo obsega, se bo uporaba hibridnih vozil v prihodnosti še hitreje širila. Hibridna vozila so na cestah že tako pogosta kot bencinska vozila in pričakuje se, da se bo ta trend nadaljeval tudi v bližnji prihodnosti.
