czas hybrydowy

W sytuacji, gdy trudno przeznaczyć wszystkie pieniądze na samochody wyłącznie elektryczne, choćby ze względu na wciąż niezadowalający zasięg, niedoskonałe akumulatory, kłopotliwe długotrwałe ładowanie i obawy o ochronę środowiska, rozwiązania hybrydowe stają się rozsądnym środkiem. Widać to po wynikach sprzedaży samochodów.

Samochód hybrydowy jest to pojazd w typowym wyposażeniu silnik i jeden lub więcej (1). Napęd elektryczny można wykorzystać nie tylko do zmniejszenia zużycia paliwa, ale także do zwiększenia mocy. Nowoczesne samochody hybrydowe stosować dodatkowe metody poprawy efektywności energetycznej, takie jak. W niektórych wdrożeniach do wytwarzania energii elektrycznej do zasilania silnika elektrycznego wykorzystuje się silnik spalinowy.

1. Schemat samochodu hybrydowego spalinowo-elektrycznego

W wielu projektach hybrydowych Emisje spalin zmniejsza się go również poprzez wyłączenie silnika spalinowego na postoju i włączenie go w razie potrzeby. Projektanci starają się, aby współpraca z silnikiem elektrycznym optymalizowała jego osiągi, np. gdy silnik spalinowy pracuje na niskich obrotach, jego sprawność jest niska, ponieważ potrzebuje najwięcej energii do pokonania własnego oporu. W układzie hybrydowym rezerwę tę można wykorzystać zwiększając obroty silnika spalinowego do poziomu odpowiedniego do ładowania akumulatora.

Prawie tak stare jak samochody

Historia samochodów hybrydowych rozpoczyna się zwykle w roku 1900, kiedy Ferdinand Porsche przedstawił model na Wystawie Światowej w Paryżu. Gibrid Lohner-Porsche Mixte (2), pierwszy na świecie pojazd hybrydowy z silnikiem wysokoprężnym i elektrycznym. Później sprzedano kilkaset egzemplarzy tego samochodu. Dwa lata później Rycerz Neftal zbudował hybrydowy samochód wyścigowy. W 1905 roku Henri Pieper wprowadził hybrydę, w której silnik elektryczny mógł ładować akumulatory.

W 1915 roku firma Woods Motor Vehicle Company, producent pojazdów elektrycznych, stworzyła model Dual Power z 4-cylindrowym silnikiem spalinowym i silnikiem elektrycznym. Poniżej prędkości 24 km/h samochód do chwili obecnej działał wyłącznie na silniku elektrycznym dopóki bateria się nie wyczerpiea powyżej tej prędkości włączał się silnik spalinowy, który mógł przyspieszyć samochód do 56 km/h. Dual Power okazał się komercyjną porażką. Był zbyt wolny jak na swoją cenę i zbyt trudny w prowadzeniu.

W 1931 roku Erich Geichen zaproponował samochód, którego akumulatory ładowano podczas jazdy w dół. Energia dostarczana była z butli ze sprężonym powietrzem, która była pompowana dzięki energii kinetycznej części samochodowe spadają w dół.

Sodzysk energii podczas hamowania, kluczowy wynalazek nowoczesnej technologii hybrydowej, został opracowany w 1967 roku przez firmę AMC dla American Motors i nazwany hamulcem regeneracyjnym energii.

W 1989 roku Audi wypuściło eksperymentalny samochód Audi Duo. To było równoległe hybrydowy oparty na Audi 100 Avant Quattro. Samochód wyposażono w silnik elektryczny o mocy 12,8 KM, który napędzał tylną oś. Czerpał energię z akumulator niklowo-kadmowy. Oś przednią napędzał pięciocylindrowy silnik benzynowy o pojemności 2,3 litra i mocy 136 KM. Zamiarem Audi było stworzenie samochodu, który poza miastem napędzany będzie silnikiem spalinowym, a w mieście silnikiem elektrycznym. Kierowca wybrał tryb spalania lub tryb jazdy elektrycznej. Audi wyprodukowało tylko dziesięć egzemplarzy tego modelu. Niskie zainteresowanie klientów wynikało z niższych osiągów w porównaniu do standardowego Audi 100 ze względu na dodatkowe obciążenie.

Przełom przyszedł z Dalekiego Wschodu

Za datę, od której samochody hybrydowe szeroko weszły na rynek i zyskały prawdziwą popularność, przyjmuje się dopiero rok 1997, kiedy to weszły one na rynek japoński. Toyota Prius (3). Początkowo samochody te znajdowały nabywców głównie w kręgach osób wrażliwych na kwestie ochrony środowiska. Zmieniło się to w następnej dekadzie, kiedy ceny ropy zaczęły gwałtownie rosnąć. Od drugiej połowy ostatniej dekady zaczęli wprowadzać także inni producenci modele hybrydowe, często w oparciu o licencję rozwiązań hybrydowych Toyoty. W Polsce Prius pojawił się w salonach w 2004 roku. W tym samym roku wypuszczono Priusa drugiej generacji, a w 2009 roku trzecią.

Poszła za Toyotą Honda, kolejny japoński gigant motoryzacyjny. Sprzedam model Wgląd (4), częściowo równoległa hybryda, którą firma wprowadziła na rynek w 1999 r. w USA i Japonii. Był to samochód bardziej oszczędny pod względem zużycia paliwa niż produkt Toyoty. Limuzyna Prius pierwszej generacji spalała 4,5 l/100 km w mieście i 5,2 l/100 km poza miastem. Dwudrzwiowa Honda Insight Pierwsza generacja spalała 3,9 l/100 km w mieście i 3,5 l/100 km poza miastem.

Toyota wypuściła nowe hybrydowe wersje samochodów. Produkcja Hybryda Toyoty Auris rozpoczęło się w maju 2010 roku. Była to pierwsza masowo produkowana hybryda w Europie, sprzedawana za mniej niż Prius. Hybryda Aurisa posiadał ten sam układ napędowy co Prius, jednak spalanie było mniejsze – 3,8 l/100 km w cyklu mieszanym.

Do maja 2007 roku Toyota Motor Corporation sprzedała swój pierwszy milion hybryd. Dwa miliony do sierpnia 2009 r., 6 milionów do grudnia 2013 r. W lipcu 2015 roku łączna liczba hybryd Toyoty przekroczyła 8 milionów. W październiku 2015 roku sprzedaż hybryd Toyoty w samej Europie przekroczyła milion sztuk. W pierwszym kwartale 2019 roku hybrydy stanowiły już 50 proc. Całkowita sprzedaż Toyoty na naszym kontynencie. Najpopularniejsze modele w tej kategorii nie ma już jednak Priusów, ale konsekwentnie Hybrydowy Yaris, Hybryda C-HR Oraz Hybryda Corolli. Do końca 2020 roku Toyota zamierza sprzedać 15 mln hybryd, co zdaniem spółki udało się osiągnąć w styczniu tego roku, tj. najpierw. Według producenta, już w 2017 roku do atmosfery wyemitowano 85 mln ton. dwutlenek węgla mniej

Podczas kariery głównego nurtu trwającej ponad dwie dekady hybrydy samochodowe pojawiły się nowe innowacje. Hybrydowy Hyundai Elantra LPI (5), który trafił do sprzedaży w Korei Południowej w lipcu 2009 roku, był pierwszą hybrydą z silnikiem spalinowym zasilanym skroplonym gazem ziemnym. Elantra to częściowa hybryda, w której również po raz pierwszy zastosowano akumulatory litowo-polimerowe. Elantra spalała 5,6 litra benzyny na 100 km i emitowała 99 g/km.₂. W 2012 roku Peugeot zaoferował nowe rozwiązanie wprowadzając na rynek europejski model 3008 Hybrid4, a mianowicie pierwszą produkcyjną hybrydę z silnikiem wysokoprężnym. Według producenta van 3008 Hybrid spalał 3,8 l/100 km oleju napędowego i emitował 99 g/km COXNUMX.₂.

5. Hybryda Hyundaia Elantra LPI

Model został zaprezentowany na Międzynarodowym Salonie Samochodowym w Nowym Jorku w 2010 roku. Hybryda Lincolna MKZ, pierwsza wersja hybrydowa, której cena była identyczna jak standardowa wersja tego samego modelu.

Do kwietnia 2020 r. od przełomowego roku 1997 na całym świecie sprzedano ponad 17 milionów pojazdów hybrydowo-elektrycznych. Liderem rynku jest Japonia, która do marca 2018 r. sprzedała ponad 7,5 mln pojazdów hybrydowych, za nią plasują się Stany Zjednoczone, które do 2019 r. sprzedały łącznie 5,4 mln sztuk, a do lipca 2020 r. w Europie sprzedano 3 mln pojazdów hybrydowych. Najbardziej znanymi przykładami powszechnie dostępnych hybryd są, oprócz Priusa, hybrydowe wersje innych modeli Toyoty: Auris, Yaris, Camry i Highlander, Honda Insight, Lexus GS450h, Chevrolet Volt, Opel Ampera, Nissan Altima Hybrid.

Równoległe, szeregowe i mieszane

Pod nazwą rodzajową „hybryda” kryje się obecnie kilka różnych rodzajów. układy napędowe i pomysły na osiągnięcie większej efektywności. Należy pamiętać, że obecnie, wraz z rozwojem i postępem projektowania, jednoznaczne klasyfikacje czasami zawodzą, ponieważ stosuje się kombinacje różnych rozwiązań i nowe wynalazki, które naruszają czystość definicji. Zacznijmy od podzielenia według konfiguracji dysku.

W napęd hybrydowy Silnik spalinowy typu równoległego i silnik elektryczny są mechanicznie połączone z kołami napędowymi. Pojazd może być napędzany silnikiem spalinowym, silnikiem elektrycznym lub obydwoma. Ten schemat jest używany w samochodach Hondy: Insight, Civic, Accord. Innym przykładem takiego układu jest alternator/rozrusznik paska General Motors w Chevrolecie Malibu. W wielu modelach pracuje również silnik spalinowy generator energii.

Znane obecnie na rynku napędy równoległe składają się z silników spalinowych pełnej mocy i mniejszych (do 20 kW) silników elektrycznych, a także małych akumulatorów. W tych konstrukcjach silniki elektryczne muszą jedynie wspierać silnik główny, a nie być głównym źródłem mocy. Równoległe napędy hybrydowe uznawane są za bardziej wydajne od układów bazujących wyłącznie na silnikach spalinowych tej samej wielkości, zwłaszcza w jeździe miejskiej i autostradowej.

W sekwencyjnym układzie hybrydowym pojazd napędzany jest bezpośrednio wyłącznie silnikiem elektrycznym, a do napędu układu wykorzystywany jest silnik spalinowy. generator prądu elektrycznego I. Zestaw akumulatorów w tym systemie jest zazwyczaj znacznie większy, co wpływa na koszty produkcji. Uważa się, że takie rozwiązanie poprawia wydajność silnika spalinowego, szczególnie podczas jazdy po mieście. Przykład seryjna hybryda To jest Nissan e-Power.

Mieszany napęd hybrydowy łączy w sobie zalety obu powyższych rozwiązań - równoległego i szeregowego. Te „hybrydy hybrydowe” są uważane za optymalne pod względem osiągów w porównaniu z szeregowymi, które są najbardziej wydajne przy niskich prędkościach i równoległymi, które są optymalne przy wyższych prędkościach. Jednak ich produkcja jako bardziej złożonych obwodów jest droższa niż silniki równoległe. Dominującym producentem mieszanych hybrydowych układów napędowych jest Toyota. Stosowane są w samochodach firm Toyota i Lexus, Nissan i Mazda (głównie na licencji Toyoty), Ford i General Motors.

Moc z dwóch silników spalinowych i silnika równoległego można przenieść na napęd koła za pomocą urządzenia typu (rozdzielacz mocy), czyli prostego zestawu przekładni planetarnych. Wał silnika spalinowego połączony z widełkami przekładni planetarnych skrzyni biegów, generator elektryczny - z jego centralną przekładnią, a silnik elektryczny poprzez skrzynię biegów - z kołem zewnętrznym, z którego przekazywany jest moment obrotowy na koła. Pozwala to na przeniesienie części prędkość obrotowa oraz moment obrotowy silnika spalinowego na koła i część na generator. A tym samym silnik może pracować w optymalnym zakresie prędkości niezależnie od prędkości pojazdu, np. przy ruszaniu z przystanku, a prąd generowany przez generator wykorzystywany jest do zasilania silnika elektrycznego, którego wysoki moment obrotowy wspomagany jest przez silnik spalinowy do napędu koła. Komputer koordynujący pracę całego układu reguluje obciążenie generatora oraz zasilanie silnika elektrycznego, kontrolując w ten sposób pracę przekładni planetarnej, jak również elektromechaniczna przekładnia bezstopniowa. Podczas zwalniania i hamowania silnik elektryczny działa jak generator ładujący akumulator, a gdy uruchamia się silnik spalinowy, alternator działa jak generator. rozrusznik.

W pełny napęd hybrydowy Samochód może czerpać moc z samego silnika, samego akumulatora lub obu. Przykładami takiego systemu są Hybrydowy napęd synergiczny Toyoty, system hybrydowy bród, Hybryda dwumodowa produkcja General Motors/Chryslert. Przykładowe samochody: Toyota Prius, Toyota Auris Hybrid, Ford Escape Hybrid, a także Lexus RX400h, RX450h, GS450h, LS600h i CT200h. Samochody te wymagają dużych i wydajnych akumulatorów. Dzięki zastosowaniu mechanizmu dystrybucji mocy pojazdy zyskują większą elastyczność kosztem rosnącej złożoności systemu.

Częściowa hybryda w zasadzie jest to zwykły samochód z przedłużonym rozrusznikiem, który pozwala na wyłączenie silnika spalinowego za każdym razem, gdy samochód zjeżdża w dół, zahamowanie lub zatrzymanie, a także szybkie uruchomienie silnika, gdy zajdzie taka potrzeba.

Rozrusznik zwykle instaluje się go pomiędzy silnikiem a skrzynią biegów, zastępując przemiennik momentu obrotowego. Zapewnia dodatkową energię po zapaleniu. Akcesoria takie jak radio i klimatyzacja można włączyć, gdy silnik spalinowy nie pracuje. Akumulatory ładują się podczas hamowania. W porównaniu do pełnych hybryd częściowe hybrydy mają mniejsze akumulatory i mniejszy silnik elektryczny. Dlatego ich masa własna i koszt produkcji są niższe. Przykładem takiej konstrukcji był pełnowymiarowy Chevrolet Silverado Hybrid, produkowany w latach 2005-2007. Zaoszczędził aż 10 proc. podczas wyłączania i włączania silnika spalinowego oraz odzysk energii podczas hamowania.

Hybrydy hybryd i elektryków

Warto poświęcić więcej czasu innej kategorii hybryd, co w pewnym sensie stanowi kolejny krok w stronę „czystej elektryki”. Są to pojazdy hybrydowe (PHEV), w których akumulatory służą do napęd elektryczny można także ładować ze źródła zewnętrznego (6). Tym samym PHEV można uznać za hybrydę pojazdu hybrydowego i elektrycznego. Jest wyposażony wtyczka do ładowania. Dzięki temu akumulatory są też kilkukrotnie większe, co oznacza możliwość zamontowania mocniejszego silnika elektrycznego.

6. Schemat samochodu hybrydowego

W rezultacie samochody hybrydowe zużywają mniej paliwa niż klasyczne hybrydy, zazwyczaj są w stanie przejechać na prądzie około 50-60 km bez uruchamiania silnika spalinowego, a także mają lepsze osiągi, ponieważ hybrydy są często najmocniejszą opcją. ten model.

Zasięg pojazdu PHEV jest wielokrotnie większy niż pojazdów hybrydowych bez tej funkcji. Te kilkadziesiąt kilometrów w zupełności wystarczy na wycieczki po mieście, do pracy czy do sklepu. Na przykład w Skodzie Superb iV (7) Bateria może zgromadzić do 13 kWh energii elektrycznej, zapewniając zasięg do 62 km w trybie zeroemisyjnym. Dzięki temu parkując naszą hybrydę pod domem i wracając do domu, możemy osiągnąć średnie zużycie paliwa na poziomie 0 l/100 km. Silnik spalinowy zabezpiecza akumulator przed rozładowaniem w miejscu, w którym nie ma dostępu do źródła zasilania, a także pozwala oczywiście nie martwić się o zasięg na długich trasach.

7. Skoda Superb iV Hybrid podczas ładowania

Równie ważny typu hybrydy wyposażone w mocne silniki elektryczne Skoda Superb IV jego parametry to 116 KM. i 330 Nm momentu obrotowego. Dzięki temu samochód nie tylko natychmiast przyspiesza (silnik elektryczny napędza samochód równie szybko, niezależnie od tego, z jaką prędkością aktualnie jedzie), bo według Skody Superb rozpędzi się do 60 km/h w 5 sekund, to jeszcze potrafi także rozpędzić samochód do 140 km/h – pozwala to na bezstresową i zeroemisyjną jazdę np. po obwodnicach czy autostradach.

Podczas jazdy samochód zazwyczaj napędzany jest obydwoma silnikami (silnik spalinowy zasilany jest energią elektryczną, więc zużywa mniej paliwa niż samochód konwencjonalny), natomiast gdy odpuścimy gaz, zahamujemy lub jedziemy ze stałą prędkością, silnik spalinowy silnik spalinowy wyłącza silnik i dopiero wtedy silnik elektryczny napędza koła. Więc maszyna działa tak samo klasyczna hybryda i przywraca energię w ten sam sposób - przy każdym hamowaniu energia jest przywracana i trafia do akumulatorów w postaci prądu elektrycznego; w przyszłości służy właśnie zapewnieniu możliwości częstszego wyłączania silnika spalinowego.

Pierwszy samochód hybrydowy typu plug-in został wprowadzony na rynek przez chińskiego producenta BYD Auto w grudniu 2008 roku. Był to model F3DM PHEV-62. Premiera hybrydowej wersji plug-in najpopularniejszego samochodu elektrycznego na świecie, Chevroleta Volta, miało miejsce w 2010 roku. T.budzić się miał premierę w 2012 roku.

Chociaż nie wszystkie modele działają tak samo, większość może działać w dwóch lub więcej trybach: „całkowicie elektrycznym”, w którym silnik i akumulator zapewniają całą moc pojazdu, oraz „hybrydowym”, w którym wykorzystuje się zarówno energię elektryczną, jak i benzynę. Pojazdy PHEV zazwyczaj działają w trybie całkowicie elektrycznym i działają na napędzie elektrycznym aż do wyczerpania się akumulatora. Niektóre modele przełączają się w tryb hybrydowy po osiągnięciu docelowej prędkości autostradowej, zwykle około 100 km/h.

Oprócz opisanej powyżej Skody Superb iV, najbardziej znanymi i popularnymi modelami hybrydowymi są Kia Niro PHEV, Hyundai Ioniq Plug-in, BMW 530e i X5 xDrive45e, Mercedes E 300 ei E 300 de, Volvo XC60 Recharge, Ford Kuga PHEV, Audi Q5 TFSI e, Porsche Cayenne E-Hybrid.

Hybrydy z głębin morskich po przestworza

Należy pamiętać, że napęd hybrydowy stosowane nie tylko w segmencie samochodów osobowych i samochodów w ogóle. Na przykład hybrydowe układy napędowe używać silniki Diesla Lub turboelektryczny do zasilania lokomotyw kolejowych, autobusów, samochodów ciężarowych, mobilnych maszyn hydraulicznych i statków.

W dużych konstrukcjach zwykle wygląda to tak silnik wysokoprężny/turbinowy napędza generator elektryczny lub pompa wodnaktóry napędza silnik elektryczny/hydrauliczny. W większych pojazdach względne straty mocy są zmniejszone, a korzyści z rozdziału mocy za pomocą kabli lub rur, a nie elementów mechanicznych, stają się bardziej widoczne, szczególnie podczas przenoszenia mocy do wielu układów napędowych, takich jak koła lub śmigła. Do niedawna pojazdy ciężkie miały niewielkie zasoby energii wtórnej, takiej jak akumulatory/akumulatory hydrauliczne.

Niektóre z najstarszych projektów hybrydowych były niejądrowe napędy łodzi podwodnych, napędzane surowymi silnikami wysokoprężnymi i akumulatorami łodzi podwodnych. Na przykład okręty podwodne z II wojny światowej korzystały zarówno z systemów szeregowych, jak i równoległych.

Mniej znane, ale nie mniej ciekawe projekty są hybrydy paliwowo-hydrauliczne. W 1978 roku uczniowie z Centrum Zawodowo-Technicznego Minnesota Hennepin w Minneapolis przerobili Volkswagena Garbusa na hybryda benzynowo-hydrauliczna z gotowymi częściami. W latach 90-tych amerykańscy inżynierowie z laboratorium EPA opracowali „petrohydrauliczną” skrzynię biegów do typowego amerykańskiego sedana.

Samochód testowy osiągał prędkość około 130 km/h w mieszanych cyklach jazdy miejskiej i autostradowej. Przyspieszenie od 0 do 100 km/h przy zastosowaniu silnika wysokoprężnego o pojemności 8 litra wynosiło 1,9 sekund. EPA szacuje, że masowo produkowane komponenty hydrauliczne podniosły cenę pojazdu jedynie o 700 dolarów. Testy EPA przetestowały benzynowo-hydrauliczną konstrukcję hybrydową Forda Expedition, która zużywała 7,4 litra paliwa na 100 km w ruchu miejskim. Amerykańska firma kurierska UPS obsługuje obecnie dwie ciężarówki wykorzystujące tę technologię (8).

8. Hybryda hydrauliczna w obsłudze UPS

Wojsko amerykańskie przeprowadziło testy Hybrydowe SUV-y Humvee od 1985 roku. W ocenach zwrócono uwagę nie tylko na większą dynamikę i większą oszczędność paliwa, ale także np. niższą sygnaturę cieplną i cichszą pracę tych maszyn, co, jak można się domyślić, może mieć ogromne znaczenie w zastosowaniach wojskowych.

Wczesna forma Hybrydowy układ napędowy w transporcie morskim były statki z żaglami na masztach i silniki parowe pod pokładem. Inny przykład został już wspomniany łódź podwodna z silnikiem Diesla. Do nowszych, choć już przestarzałych, hybrydowych układów napędowych statków zaliczają się m.in. duże latawce produkowane przez takie firmy jak SkySails. Holowanie latawców potrafią latać na wysokościach kilkakrotnie wyższych niż najwyższe maszty statków, przechwytując silniejsze i trwalsze wiatry.

Koncepcje hybrydowe w końcu znalazły zastosowanie w lotnictwie. Przykładowo, prototypowy samolot (9) był wyposażony w hybrydowy system membranowy (REM) do zasilanie silnikaktóry jest połączony z konwencjonalnym śmigłem. Ogniwo paliwowe zapewnia całą moc w fazie rejsu. Podczas startu i wznoszenia, czyli w segmencie lotu wymagającym największej mocy, system wykorzystuje lekkie akumulatory litowo-jonowe. Samolotem demonstracyjnym jest także motoszybowiec Dimona, zbudowany przez austriacką firmę Diamond Aircraft Industries, która przeprowadziła modyfikacje w konstrukcji samolotu. Przy rozpiętości skrzydeł wynoszącej 16,3 m samolot będzie mógł latać z prędkością około 100 km/h, wykorzystując energię uzyskaną z ogniwa paliwowego.

9. Samolot demonstracyjny ogniw paliwowych Boeing

Nie wszystko jest różowe

Nie można zaprzeczyć, że ze względu na złożoność konstrukcji samochodów hybrydowych niż w przypadku samochodów konwencjonalnych, redukcja emisji w trakcie eksploatacji samochodu z nadwyżką rekompensuje te emisje. Pojazdy hybrydowe mogą zmniejszyć emisję zanieczyszczeń powodujących smog o 90 procent. i zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o połowę.

Pomimo tego Samochód hybrydowy zużywają mniej paliwa niż samochody konwencjonalne, nadal istnieje problem szkodliwego wpływu akumulatora samochodu hybrydowego na środowisko. Obecnie większość akumulatorów do samochodów hybrydowych to akumulatory jednego z dwóch typów: niklowo-metalowo-wodorkowe lub litowo-jonowe. Jednak oba są nadal uważane za bardziej przyjazne dla środowiska niż akumulatory ołowiowe, które obecnie stanowią większość akumulatorów rozruchowych w samochodach benzynowych.

Warto w tym miejscu zaznaczyć, że dane nie są jednoznaczne. Ogólne poziomy toksyczności i wpływ na środowisko akumulatory niklowo-wodorkowe uważa się za znacznie niższe niż w tym przypadku akumulatory kwasowo-ołowiowe lub przy użyciu kadmu. Inne źródła podają, że akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe są znacznie bardziej toksyczne niż akumulatory kwasowo-ołowiowe, a recykling i bezpieczna utylizacja są znacznie bardziej uciążliwe. W doświadczeniach na zwierzętach wykazano, że różne rozpuszczalne i nierozpuszczalne związki niklu, takie jak chlorek niklu i tlenek niklu, mają dobrze znane działanie rakotwórcze.

Akumulatory litowo-jonowe Obecnie uważa się je za atrakcyjną alternatywę, ponieważ charakteryzują się największą gęstością energii ze wszystkich akumulatorów i mogą wytwarzać ponad trzykrotnie większe napięcie niż ogniwa akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych podczas przechowywania większych objętości. Energii Elektrycznej. Baterie te wytwarzają również więcej energii i są bardziej wydajne, eliminując w większym stopniu straty energii elektrycznej i zapewniając wyjątkową trwałość, przy żywotności baterii zbliżonej do żywotności pojazdu. Ponadto zastosowanie akumulatorów litowo-jonowych zmniejsza całkowitą masę pojazdu o 30 procent. mniejsze zużycie paliwa w porównaniu z pojazdami napędzanymi benzyną, co skutkuje redukcją emisji CO₂.

Niestety, rozważane technologie z założenia opierają się na trudno dostępnych i droższych materiałach. W dół projekt silnika elektrycznego i inne części samochodów hybrydowych wymagają między innymi metali ziem rzadkich. Na przykład dysproz, pierwiastek ziem rzadkich niezbędny do produkcji różnego rodzaju zaawansowanych silników elektrycznych i układów akumulatorowych w hybrydowych układach napędowych. Lub neodym, kolejny metal ziem rzadkich będący kluczowym składnikiem magnesów o dużej wytrzymałości stosowanych w silnikach z magnesami trwałymi.

Prawie wszystkie pierwiastki ziem rzadkich na świecie pochodzą głównie z Chin. Kilka źródeł spoza Chin, takich jak Jezioro Hoidas w północnej Kanadzie lub Góra Veld w Australii jest obecnie w fazie rozwoju. Jeśli nie znajdziemy alternatywnych rozwiązań, czy to w postaci nowych złóż, czy materiałów zastępujących metale rzadkie, to ceny materiałów z pewnością wzrosną. A to może pokrzyżować plany redukcji emisji poprzez stopniowe wypychanie benzyny z rynku.

Oprócz rosnących cen istnieją problemy natury etycznej. W 2017 r. raport ONZ wykazał nadużycia dzieci w kopalniach kobaltu, niezwykle ważny surowiec do naszych zielonych technologii, w tym najnowszej generacji silników elektrycznych w Demokratycznej Republice Konga (DCR). Świat dowiedział się o dzieciach zmuszanych do pracy w brudnych, niebezpiecznych i często toksycznych kopalniach kobaltu już w wieku czterech lat. Organizacja Narodów Zjednoczonych szacuje, że każdego roku w kopalniach tych umiera około osiemdziesięciu dzieci. Codziennie do pracy zmuszano do 40 nieletnich. Czasami jest to brudna cena naszych czystych hybryd.

Innowacje w zakresie rur wydechowych są zachęcające

Jednak jest też dobra wiadomość dla metody hybrydowe i ogólne pragnienie czystszych samochodów. Naukowcy opracowali niedawno obiecujące i zaskakujące rozwiązanie prosta modyfikacja silników wysokoprężnychktóre można łączyć z napędem elektrycznym w układach hybrydowych. Napędy diesla mogłoby to sprawić, że będą mniejsze, tańsze i łatwiejsze w utrzymaniu. A co najważniejsze, będą czystsze.

Charles Muller i trzech kolegów z centrum badawczego Sandia National Laboratory pracowali nad modyfikacją znaną jako kanałowy wtrysk paliwa (DFI-). Opiera się na prostej zasadzie palnika Bunsena. Naukowcy twierdzą, że DFI może zmniejszyć emisję spalin i tendencję do zatykania się filtrów DPF sadzą. Według Muellera jego wynalazek mógłby nawet wydłużyć okresy między wymianami oleju poprzez zmniejszenie ilości sadzy w skrzyni korbowej.

Jak to działa? Dysze w konwencjonalnym silniku wysokoprężnym tworzą bogatą mieszankę w obszarach komory spalania. Jednak zdaniem naukowców obszary te zawierają od dwóch do dziesięciu razy więcej paliwa, niż potrzeba do jego całkowitego spalenia. Przy takim nadmiarze paliwa w wysokich temperaturach powinna występować tendencja do tworzenia się dużych ilości sadzy. Zainstalowanie kanałów DFI umożliwia wydajne spalanie oleju napędowego przy niewielkim tworzeniu się sadzy lub bez niej. „Nasze mieszanki zawierają mniej paliwa” – wyjaśnia Müller w publikacji na temat nowej technologii.

Kanały, o których mówi pan Müller, to rurki instalowane w niewielkiej odległości od miejsca, w którym wychodzą z otworów dysz wtryskiwaczy. Montuje się je na spodniej stronie głowicy cylindrów obok wtryskiwacza. Müller wierzy, że ostatecznie zostaną wykonane ze stopu o wysokiej odporności na ciepło, który wytrzymuje energię cieplną spalania. Jednak według niego dodatkowe koszty związane z wdrożeniem opracowanego przez jego zespół wynalazku będą niewielkie.

Kiedy układ spalania wytwarza mniej sadzy, można ją efektywniej wykorzystać. układ recyrkulacji spalin (EGR) w celu redukcji tlenków azotu, NOx. Według twórców rozwiązania mogłoby to zmniejszyć ilość sadzy i NOx wydobywających się z silnika do jednej dziesiątej obecnego poziomu. Zauważają również, że ich koncepcja pomoże zmniejszyć emisję CO.₂ i inne substancje powodujące globalne ocieplenie.

Powyższe to nie tylko sygnał, że być może nie pożegnamy się tak szybko z silnikami Diesla, z których wielu już zrezygnowało. Innowacje w technologii napędu spalinowego stanowią kontynuację myślenia napędzającego rozwój pojazdów hybrydowych. Jest to strategia małych kroków, która stopniowo zmniejsza wpływ pojazdów na środowisko. Miło wiedzieć, że innowacje w tym kierunku pojawiają się nie tylko w części elektrycznej hybrydy, ale także w części paliwowej.