Co to jest samochód hybrydowy? Wyjaśniamy podstawy

Hybryda to słowo o wielu znaczeniach, jednym będzie kojarzyć się z mitologicznymi stworami, innym z… lakierem do paznokci. Większość odnosi się jednak do pierwotnego, łacińskiego użycia tego określenia dla nazwania krzyżówki lub mieszańca różnych gatunków. Hybryda to zatem coś, co składa się z różnych, czasem pozornie niepasujących do siebie elementów. W motoryzacji hybryda to połączenie dwóch różnych rodzajów napędu poruszających jeden pojazd. Samochody hybrydowe używają zatem dwóch silników – spalinowego i elektrycznego. W efekcie są nie tylko bardziej ekonomiczne, zużywając mniej paliwa, ale też bardziej ekologiczne, emitując mniej dwutlenku węgla i innych szkodliwych substancji.

Samochody hybrydowe to przedostatni przystanek na drodze do pełnej elektryfikacji transportu. Taka „dwunapędowość” pozwala zaoszczędzić paliwo, jednocześnie wykazując się dzięki temu mniejszą emisją zanieczyszczeń. Oczywiście, w praktyce bywa różnie, dlatego warto poznać konstrukcję i sposoby działania różnych systemów hybrydowych przed podjęciem decyzji o zakupie.

Obecnie na rynku dostępnych jest kilkaset modeli samochodów o różnym stopniu zelektryfikowania. Nie wszystkie marki oferują każdy rodzaj hybrydy, część ogranicza się do jednego lub dwóch. Różne są też sposoby ich budowy, ale zasada działania jest generalnie zbliżona. Warto zatem poznać rodzaje hybryd i to, jak działają, a także wiedzieć, w jaki sposób oszczędzają paliwo, a tym samym środowisko. Normy emisji spalin są coraz ostrzejsze, silniki spalinowe już za nimi nie nadążają, dlatego rozważenie zakupu hybrydy jest jak najbardziej wskazane. Tym bardziej, że może dojść do sytuacji, w której samochody czysto spalinowe (głównie z silnikami wysokoprężnymi) nie wszędzie będą mogły wjechać.

Najprostszym systemem hybrydowym, jednocześnie wymagającym najmniejszej interwencji w konstrukcję samochodu, jest układ tak zwanej miękkiej hybrydy (mild hybrid). To jedyny system, w którym silnik elektryczny nie pełni roli silnika trakcyjnego, czyli nie jest w stanie samodzielnie napędzać samochodu. Najprostsze układy polegają na zastąpieniu małym silnikiem elektrycznym rozrusznika i alternatora. Dzięki temu układ start-stop, wyłączający silnik spalinowy po zatrzymaniu, działa płynnie i prawie niezauważalnie. Układ ma możliwość odzyskiwania energii podczas hamowania i gromadzenia jej w osobnej baterii, która zasila urządzenia pokładowe podczas postoju z wyłączoną jednostką spalinową. Mocniejsze układy, z osobną instalacją 48V i nieco większą baterią, wspomagają też swoim momentem obrotowym silnik spalinowy wtedy, gdy najbardziej on tego potrzebuje, czyli przy ruszaniu i przyspieszaniu. Zalety miękkiej hybrydy to w zasadzie pełna bezobsługowość, w układ w ogóle nie trzeba ingerować. A zużycie paliwa obniża się o co najmniej 10-15%. Układy MHEV (Mild Hybrid Electric Vehicle) stosuje się głównie z silnikami benzynowymi, choć na przykład Volvo montuje je także do silników wysokoprężnych. Miękkie hybrydy Volvo, niezależnie od rodzaju napędu, oznaczane są literą „B”. A o to, czy to benzyna, czy diesel, trzeba już zapytać. W codziennej eksploatacji nie ma to zresztą większego znaczenia, dla kierowcy najważniejsza jest możliwość bezproblemowego korzystania z systemu start-stop. W samochodach pozbawionych układu MHEV oczywiście także ten system znajdziemy, jednak działa on poprzez zwykły rozrusznik, zatem z opóźnieniem. Większość kierowców po prostu go wyłącza. Ale kto raz przejechał się miękką hybrydą, doceni zalety tego układu.

Następnym stopniem elektryfikacji są tak zwane pełne hybrydy. Tutaj silnik elektryczny jest już na tyle mocny, że może pełnić rolę jednostki trakcyjnej. Jego podstawowym zadaniem jednak jest nadal wspomaganie silnika spalinowego. Ten układ jest także „zamknięty”, czyli baterie ładują się dzięki energii odzyskiwanej podczas hamowania, bądź też doładowywane przez silnik spalinowy podczas jazdy. W większości dostępnych na rynku samochodów FHEV (Full Hybrid Electric Vehicle) stosowany jest system równoległy, w którym na koła trafia napęd bądź z silnika spalinowego, bądź też elektrycznego albo obu naraz. Istnieje jeszcze typ układu hybrydy szeregowej, gdzie silnik spalinowy pełni tylko rolę generatora, a napęd realizowany jest zawsze poprzez silnik elektryczny. Nie jest on jednak zbyt popularny w samochodach, choć na przykład Honda stosuje hybrydę szeregową w modelach Jazz czy HR-V. Samochody te są bardzo oszczędne w jeździe miejskiej, tracą natomiast swoje walory na dłuższych trasach pokonywanych z wyższymi prędkościami, gdy silnik spalinowy musi pracować praktycznie bez przerwy. Tak czy inaczej, pełna hybryda potrafi już ruszyć tylko z silnika elektrycznego, a także w sprzyjających warunkach wyłączyć silnik spalinowy podczas jazdy. Można też skorzystać z trybu EV, jednak na bardzo krótkim dystansie – baterie są zbyt słabe, żeby wystarczyć na przejechanie więcej niż kilku kilometrów.

Najbardziej zaawansowany układ hybrydowy to PHEV, czyli Plug-in Hybrid Vehicle. Tutaj także mamy na pokładzie dwa silniki, spalinowy i elektryczny. Ale PHEV dysponuje znacznie większym zestawem baterii, jego zasięg na samym prądzie to zatem kilkadziesiąt kilometrów. A jak sama nazwa wskazuje, samochody PHEV mogą być ładowane z zewnętrznego źródła prądu, dokładnie tak samo jak samochody w pełni elektryczne. Przy niewielkich przebiegach i dbałości o naładowanie baterii można więc uzyskać rewelacyjnie niskie zużycie paliwa – według normy WLTP nawet w okolicach dwóch litrów na sto kilometrów. Oczywiście, w normalnej eksploatacji będzie to możliwe rzadko, ale nie jest niewykonalne. Tym bardziej, że baterie plug-ina nigdy nie rozładowują się całkowicie. Samochód po pokonaniu pełnego dystansu na prądzie pracuje jak zwykła hybryda. Zaletą hybryd plug-in jest więc możliwość przejechania kilkudziesięciu kilometrów w trybie czysto elektrycznym, co pozwoli wjechać do stref zakazanych dla samochodów spalinowych, wadą – konieczność częstego ładowania i – oczywiście – koszt zakupu, bo to najdroższe hybrydy.

Znowu posłużmy się przykładem Volvo – to chyba jedyny producent, który ma w ofercie wszystkie modele w wersji PHEV. Gama hybryd plug-in nosi w Volvo nazwę Recharge (tak jak samochody czysto elektryczne) i zaczyna się od najmniejszego modelu XC40. Podstawowa wersja T4 plug-in hybrid oferuje możliwość przejechania 45 km w trybie elektrycznym, a według normy WLTP zużywa 2,1 do 2,5 litra paliwa na 100 km. Oczywiście, jeśli nie dbamy o poziom ładowania baterii bądź używamy trybu podtrzymującego poziom naładowania, wartości te będą wyższe. Ale na przykład dla kogoś, kto pokonuje niewielkie odcinki w ruchu miejskim, a ma możliwość doładowania w domu i w pracy, tak niskie zużycie będzie jak najbardziej osiągalne. Takie XC40 kosztuje niecałe 200 tysięcy złotych, a więc porównywalnie z dobrze wyposażonymi wariantami spalinowymi.

Z kolei popularne rodzinne kombi V60 dostępne jest jako T6 AWD plug-in hybrid. To już znacznie mocniejsza wersja, potrafi przyspieszyć od zera do 100 km/h w 5,4 sekundy, jednocześnie zaś może pokonać na samym prądzie nawet 80 km (mieliśmy zmianę – o 60% większe baterie). Ten model jest droższy, kosztuje 230 tysięcy złotych. Natomiast średniej wielkości SUV XC60 dostępny jest – poza wersją T6 – także jako T8 AWD plug-in hybrid. Tu dysponujemy już mocą systemową 455 KM i potężnym momentem obrotowym ponad 700 Nm. Z tym, że to już nie jest tania zabawa, ten wariant hybrydowego XC60 to wydatek 265 tysięcy złotych.

Podobnymi wersjami napędu dysponują modele z największej serii, czyli S/V90 i XC90.

Wszystkie hybrydy plug-in Volvo, oprócz modelu XC40, przeszły ostatnio duże zmiany. Pojemność ich baterii wzrosła o 60% do 18,8 kWh. Silnik elektryczny na tylnej osi ma teraz 145 KM i 309 Nm (wcześniej 87 KM i 240 Nm). Poprawił się zasięg na samym prądzie, lepsze są także osiągi. Nowa jednostka elektryczna lepiej radzi sobie z masą auta, samochód dużo rzadziej przełącza się na napęd spalinowy. Zmieniono też układ ogrzewania kabiny usuwając nagrzewnicę paliwową na rzecz nagrzewnicy wysokonapięciowej. Przy okazji zmodyfikowano same silniki spalinowe – z wersji T8 usunięto kompresor mechaniczny, pozostawiając turbosprężarkę.

Warto dodać, że modele hybrydowe Volvo oznaczone symbolem AWD mają napęd na obie osie realizowany poprzez umieszczony na tylnej osi osobny silnik elektryczny. Nie pracuje on jednak na stałe, choć można włączyć tryb jazdy „Constant AWD”, w którym oba zespoły napędowe pracują równolegle. To jednak, co naturalne, spowoduje zwiększone zapotrzebowanie i na paliwo, i na prąd.

Rozważając zatem zakup samochodu hybrydowego należy uwzględnić wiele czynników, od finansowych po czysto, nazwijmy to, logistyczne. Ktoś, kto ma dostęp do stacji ładowania, bądź też dysponuje garażem ze zwykłym choćby gniazdkiem, na pewno bardziej zainteresuje się hybrydą typu plug-in. Czas ich ładowania jest zdecydowanie krótszy niż samochodu w pełni elektrycznego, bo baterie są jednak mniejsze, czyli koszt prądu powinien mieścić się w granicach rozsądku. Natomiast dla osób, które możliwością ładowania nie dysponują, a chcą mieć samochód spełniający ostre normy emisji, śmiało można polecić hybrydę typu miękkiego. Jej eksploatacja nie różni się niczym od użytkowania zwyczajnego samochodu spalinowego, a oszczędność paliwa w granicach 15 do nawet 20% to już bardzo poważny argument. Jednocześnie jest to najtańszy sposób na wejście do świata hybryd, bo pojazdy MHEV w zasadzie nie różnią się cenowo od tradycyjnych spalinowych. Tak czy inaczej, w takiej czy innej formie, hybrydy będą wkrótce podstawą motoryzacji.