Jak oszczędza hybryda? Spalanie w samochodach hybrydowych

Hybryda to słowo o wielu znaczeniach. Większość z nich jednak odnosi się 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.

Aby zrozumieć, dlaczego napędy hybrydowe są oszczędne, warto poznać sposób ich działania. Istnieje kilka rodzajów napędu hybrydowego, najbardziej popularne i najczęściej spotykane są hybrydy typu równoległego. Oznacza to obecność dwóch silników – spalinowego i elektrycznego, które mogą działać bądź wspólnie, bądź niezależnie od siebie. Zasadą generalną jest wspomaganie silnika spalinowego przez elektryczny, chociaż w różnych rodzajach hybryd odbywa się to w różny sposób. Różnie zatem realizowane jest także deklarowane oszczędzanie paliwa.

Najprostszym i najtańszym rodzajem są tak zwane miękkie hybrydy (ang. 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%. Posłużmy się tutaj przykładem samochodu Volvo XC40 w wersji B4. Do napędu służy tutaj czterocylindrowy, dwulitrowy silnik benzynowy o mocy 197 KM wspomagany silnikiem elektrycznym o mocy 14 KM. Moc silnika elektrycznego wykorzystywana jest do wspomagania silnika spalinowego podczas ruszania i przyspieszania. Zmniejsza to obciążenie jednostki spalinowej, jednocześnie obsługa systemu start-stop pozwala wyłączyć ją nawet na dłuższy czas (na przykład w korku).

Oczywistym jest, że silnik spalinowy nie zużywa paliwa i nie emituje zanieczyszczeń, gdy po prostu nie pracuje. Dzięki temu średnie zużycie paliwa w cyklu mieszanym dla modelu XC40 B4 wynosi od 6,9 do 7,8 litra na 100 km. Natomiast emisja spalin w cyklu mieszanym to 156 do 175 g/km. Jest to mniej więcej średnia dla dużych samochodów osobowych z segmentu D, a przypomnijmy, że XC40 to niewielki, kompaktowy SUV. Warto też dodać, że porównywalna wersja czysto spalinowa (już nie jest produkowana) spalała średnio pomiędzy 8 a 9 l/100 km, oszczędność jest więc oczywista. Podobnie będzie przy silniku wysokoprężnym, także wyposażonym w układ mild hybrid, a stosowanym na przykład w Volvo XC60.

Kolejny rodzaj napędu hybrydowego to full hybrid, czyli pełna hybryda, oraz plug-in hybrid, czyli hybryda z możliwością doładowywania baterii z sieci. Tutaj silnik elektryczny jest już także silnikiem trakcyjnym, czyli może napędzać samochód bez udziału silnika spalinowego. 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.

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. Z kolei hybryda typu PHEV, czyli plug-in, 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. Jeszcze raz sięgnijmy do przykładu Volvo – tym razem modelu XC60 Recharge, czyli hybrydy PHEV. Jego maksymalny zasięg na napędzie elektrycznym to 53 kilometry, czyli jest to dystans pokonany bez zużycia paliwa i bezemisyjnie. Zatem w cyklu mieszanym samochód zużyje 2,4 litra benzyny na 100 km. Jeśli natomiast nie korzystamy z częstego ładowania baterii i samochód pracuje w trybie pełnej hybrydy, zużycie paliwa wyniesie od 6,1 do 7,8 litra na 100 km. Natomiast emisja dwutlenku węgla wyniesie od 55 g/km w cyklu mieszanym do 138 g/km przy jeździe z wysokimi prędkościami. A trzeba pamiętać, że mówimy tu o dużym SUV-ie mającym moc 340 KM i moment obrotowy 590 Nm. Porównywalna wersja czysto spalinowa zużywała nie mniej niż dziesięć litrów.

Podsumowując, oszczędność napędów hybrydowych nie jest tylko hasłem marketingowym. Żaden silnik czysto spalinowy nie będzie w stanie osiągnąć tak niskiego zużycia w porównaniu z wersją hybrydową. Decydując się na zakup samochodu warto wziąć pod uwagę ofertę hybryd. Napędy mild hybrid i full hybrid są praktycznie bezobsługowe, będą więc doskonałym wyborem dla osób, które nie dysponują możliwością ładowania z gniazdka. Natomiast ci, którzy taką możliwość mają, mogą oszczędzić jeszcze bardziej kupując plug-ina. To, oczywiście, najbardziej skomplikowany, czyli w naturalny sposób najdroższy rodzaj napędu hybrydowego. Jednak oszczędności w zakupie coraz droższego paliwa mogą tę inwestycję uczynić opłacalną. Nie bez znaczenia jest też korzystny wpływ na środowisko. A że normy emisji spalin będą ostrzejsze niż nawet te obecnie obowiązujące, hybryd będzie na rynku błyskawicznie przybywać.