Υβριδικά αυτοκίνητα

Αυτοκίνητα όπως το Toyota Prius άνοιξαν το δρόμο για την είσοδο των υβριδικών αυτοκινήτων στην καθημερινότητά μας. Η μπαταρία είναι τοποθετημένη κάτω από το πάτωμα του πορτμπαγκάζ, ενώ ο βενζινοκινητήρας και οι ηλεκτρικές μηχανές βρίσκονται κάτω από το εμπρός καπό.

Ευτυχισμένοι μαζί: Με τον κοινό εχθρό –την κλιματική απειλή- προ τον πυλών, δύο άσπονδοι εχθροί, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης και ο ηλεκτροκινητήρας δίνουν τα χέρια. Προϊόν της ειρηνικής συνύπαρξης το υβριδικό αυτοκίνητο που τείνει να γίνει στοιχείο της καθημερινότητάς μας.

Τη δεκαετία του ’70, το λεξιλόγιο των Ελλήνων έμελλε να εμπλουτιστεί με ένα νέο όρο: το νέφος. Ένα νέφος διαφορετικό από τα αθώα συννεφάκια που φέρνουν βροχή, ένα νέφος γεμάτο υδρογονάνθρακες, σωματίδια άνθρακα, οξείδια του αζώτου και ένα σωρό άλλες βλαβερές για τον ανθρώπινο οργανισμό ουσίες. Ένα νέφος ήδη γνωστό σε άλλες μεγαλουπόλεις που έθετε –και ορθώς- το μέγα ζήτημα του περιορισμού των εκπομπών ρύπων από τα αυτοκίνητα, καθώς αυτά ήταν κατά μεγάλο ποσοστό υπεύθυνα για την «αστική» ρύπανση. Το ηλεκτρικό αυτοκίνητο θα ήταν μια πολύ καλή λύση, αν μπορούσαν να λυθούν κάποια «μικροπροβληματάκια» σχετικά με τη λειτουργία του.

Την ίδια περίοδο η ανθρωπότητα αναρωτιόταν για το πως θα εξασφαλίσει την ενεργειακή της επάρκεια και κάποιοι μιλούσαν –πέρα από την πυρηνική ενέργεια- για εναλλακτικά καύσιμα.

Ο 21ος αιώνας έφερε μαζί του ένα νέο κίνδυνο: την αλλαγή του κλίματος, για την οποία σε μεγάλο βαθμό υπεύθυνο θεωρείται το μέχρι πρότινος άκακο διοξείδιο του άνθρακα (CO2). Ξαφνικά σχεδόν ξεχάσαμε τους τυποποιημένους ρύπους και ριχτήκαμε με τα μούτρα στον περιορισμό της κατανάλωσης και -κατά συνέπεια- των εκπομπών του CO2. Κάπου εδώ προκύπτει ο ξαφνικός έρωτας δύο παραδοσιακών εχρθών. Ο ηλεκτροκινητήρας μπαίνει στη ζωή μας πλαγίως, όχι για να εκθρονίσει το βασιλιά – τη ΜΕΚ δηλαδή- αλλά για να του δώσει το φιλί της ζωής και να τον οδηγήσει σε μια νέα νεότητα, πάνω στο άρμα που λέγεται υβριδικό αυτοκίνητο.

Η ηλεκτροκίνηση

Το φλερτ του αυτοκινήτου με τον ηλεκτροκινητήρα είναι μια ιστορία που μετράει ήδη περισσότερο από ένα αιώνα. Μπορεί να φανεί περίεργο, αλλά είναι αλήθεια. Τα πρώτα βήματα του αυτοκινήτου ήταν ηλεκτρικά. Ωστόσο ο παντοδύναμος κινητήρας εσωτερικής καύσης επικράτησε τάχιστα και σχεδόν ολοκληρωτικά στο χώρο αυτό, καθώς η αυτονομία ήταν το προσόν εκείνο που η τεχνολογία των συσσωρευτών δεν μπορούσε να προσφέρει στην περίπτωση του ηλεκτροκινητήρα. Στα αυτοκίνητα που όλοι μας γνωρίζουμε, τα πράγματα είναι σχετικά απλά: Γεμίζεις το ρεζερβουάρ μέσα σε λίγα λεπτά, μπαίνεις στο αυτοκίνητό σου και πηγαίνεις μέχρι τη Θεσσαλονίκη. Αυτό είναι κάτι που κανένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο δεν μπόρεσε μέχρι σήμερα να προσφέρει.

Κατά τ’ άλλα ο ηλεκτροκινητήρας είναι παραπάνω από κατάλληλος για χρήση στο αυτοκίνητο. εξαιρετικά απλός στην κατασκευή του, αποτελείται από πολύ λιγότερα εξαρτήματα σε σχέση με τον γνωστό εμβολοφόρο κινητήρα εσωτερικής καύσης, διαθέτει ένα και μοναδικό κινητό μέρος (το ρότορα ή δρομέα), αθόρυβη λειτουργία και εξαιρετική ροπή που εμφανίζεται από μηδέν στροφές. Τι το καλύτερο, όταν όλοι μας ψάχνουμε για ροπή «χαμηλά» γνωρίζοντας ότι αυτό είναι που κάνει ένα αυτοκίνητο όχι μόνο ευχάριστο στην οδήγηση, αλλά και οικονομικό.

Σε αυτά τα προτερήματα πρέπει να προσθέσουμε τις μηδενικές εκπομπές ρύπων έστω και μόνο κατά τη χρήση του αυτοκινήτου, καθώς η παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για τη φόρτιση των μπαταριών ενός ηλεκτρικού οχήματος επιβαρύνει και αυτή το περιβάλλον. Όμως, το όφελος που θα προέκυπτε για τις μεγαλουπόλεις –και όχι μόνον- αν έβρισκαν τρόπο να περιορίσουν ή και να μηδενίσουν την εκπομπή καυσαερίων (π.χ. με ήπιες μορφές ενέργειας) κατά την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας είναι ανεκτίμητο.

Η αυτονομία λοιπόν ήταν το ζητούμενο που οδήγησε στην εμφάνιση των υβριδικών αυτοκινήτων. Των αυτοκινήτων δηλαδή όπου συστεγάζονται μία μηχανή εσωτερικής καύσης (ΜΕΚ) και ένας ηλεκτροκινητήρας.

Τα υβριδικά

Σήμερα στο εμπόριο διατίθεται μια μεγάλη γκάμα υβριδικών αυτοκινήτων, διαφόρων μεγεθών και διαφορετικού κόστους. Εδώ το Honda Insight, που όταν πρωτοπαρουσιάστηκε, πριν από 3 περίπου χρόνια ήταν το φθηνότερο υβριδικό της αγοράς.

Οι διαφόρων τύπων συσσωρευτές (μπαταρίες), είναι το γνωστότερο σήμερα μέσο αποθήκευσης της ηλεκτρικής ενέργειας. Για να επιτευχθεί αυτονομία έστω και της τάξης του 50% των συμβατικών αυτοκινήτων, απαιτούνται μπαταρίες με πολύ περισσότερο όγκο από αυτόν που καταλαμβάνει ένα ρεζερβουάρ βενζίνης, πολύ περισσότερο βάρος, αλλά και με πολύ μεγάλο κόστος.

Με βάση τις δυσκολίες που υπήρχαν (και υπάρχουν) στην εξεύρεση πραγματικά οικονομικών τρόπων παραγωγής ή αποθήκευσης ενέργειας στο αυτοκίνητο, η εμφάνιση του υβριδικού αυτοκινήτου ήταν θέμα χρόνου. Το υβριδικό αυτοκίνητο προκύπτει με την προσθήκη ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης σε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο ή το… ανάποδο, με την προσθήκη ενός ηλεκτροκινητήρα σε ένα συμβατικό αυτοκίνητο.

Τα υβριδικά αυτοκίνητα χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: τα «παράλληλα» (παράλληλης λειτουργίας) και τα «σε σειρά» (σειριακής λειτουργίας), ανάλογα με τον τρόπο συνεργασίας κινητήρα εσωτερικής καύσης και ηλεκτροκινητήρα.

Στην πρώτη περίπτωση ο βενζινοκινητήρας (ή ο πετρελαιοκινητήρας) χρησιμοποιείται για την κίνηση του οχήματος και ο ηλεκτροκινητήρας παίζει βοηθητικό ρόλο προσφέροντας την ισχύ του προκειμένου να περιοριστεί η κατανάλωση και οι εκπομπές ρύπων. Υπάρχει δηλαδή μετάδοση κίνησης, με τρόπο που ποικίλει από αυτοκίνητο σε αυτοκίνητο, και από τους δύο κινητήρες προς τους τροχούς. Τέτοιο παράδειγμα αποτελεί το Honda Civic Ima.

Στη δεύτερη περίπτωση, στα υβριδικά «σε σειρά» αυτοκίνητα, η ΜΕΚ κινεί μια γεννήτρια που φορτίζει τους συσσωρευτές, οι οποίοι με τη σειρά τους τροφοδοτούν τον ηλεκτροκινητήρα, ο οποίος είναι αυτός που κινεί απ’ ευθείας τους τροχούς.

Χρήσιμο high-tech αξεσουάρ η έγχρωμη οθόνη που συναντάμε σε πολλά υβριδικά μοντέλα και δείχνει τη ροή ενέργειας κατά την κίνηση του αυτοκινήτου. Εδώ βλέπουμε την οθόνη ενός τζιπ Lexus με κίνηση και στους τέσσερις τροχούς. Οι δύο πίσω κινούνται αποκλειστικά από ηλεκτροκινητήρα.

Η περίπτωση του δημοφιλούς Toyota Prius μπορούμε να πούμε ότι βρίσκεται κάπου στη μέση, καθώς υπάρχουν και φάσεις που ο βενζινοκινητήρας δουλεύει αποκλειστικά και μόνο για να φορτίσει την μπαταρία. Πάντως τον περισσότερο χρόνο το Prius κινείται ως υβριδικό παράλληλης λειτουργίας.

Σημειώνουμε ότι αυτοκίνητα όπως το Prius και το υβριδικό Civic  άνοιξαν το δρόμο για να ακολουθήσουν όχι μόνο αντίστοιχου μεγέθους και ισχύος μοντέλα, αλλά και αυτοκίνητα πολύ μεγαλύτερα, πολυτελέστερα και ακριβότερα, όπως τα υβριδικά Lexus που ήδη δοκιμάζουν την τύχη τους στην αγορά. Το ζητούμενο στην περίπτωση των μεγάλων αυτών οχημάτων είναι να περιοριστεί η υπερβολική κατανάλωση των θηριωδών κινητήρων (3.000-6.000 κ.εκ.) που συνήθως διαθέτουν χωρίς όμως να υπάρχει υστέρηση στους υπόλοιπους τομείς. Επιχειρείται δηλαδή να συνδυαστούν οι επιδόσεις, ο εξοπλισμός και ο… όγκος των αυτοκινήτων αυτών με ένα οικολογικό προφίλ. Εξάλλου κανείς δεν λέει όχι στο να πληρώνει λιγότερα για βενζίνη.

Και βέβαια η Lexus δεν έμεινε για πολύ καιρό μόνη της στην αγορά των πολυτελών υβριδικών αυτοκινήτων. Audi, BMW, Cadillac, Mercedes και Porsche έχουν ήδη μπει στο χώρο αυτό με τις υβριδικές εκδόσεις των δικών τους μοντέλων που μπορεί να είναι είτε λιμουζίνες, είτε μεγάλα πολυτελή «τζιποειδή».

Στην πρίζα…

Μέχρι πρόσφατα, υβριδικά αυτοκίνητα σειριακής λειτουργίας, επιβατικά τουλάχιστον δεν είχαμε δει να διατίθενται στο εμπόριο. Σήμερα όμως τέτοιου τύπου υβριδικά διατίθενται κανονικά στην αγορά (Chevrolet Volt, Opel Flextreme) γεγονός που δείχνει ότι μπαίνουμε σε μια νέα φάση εξέλιξης και ανάπτυξης του υβριδικού αυτοκινήτου.

Η νέα γενιά υβριδικών αυτοκινήτων (ηλεκτρικά εκτεταμένης αυτονομίας) έχει σαν βασικό της εκπρόσωπο το Opel Ampera (πανομοιότυπο με το Chevrolet Volt)

Η νέα γενιά υβριδικών «σε σειρά» αυτοκινήτων που αναφέραμε παραπάνω (και που δείτε να αναφέρονται και ως ηλεκτρικά εκτεταμένης αυτονομίας (Extended Range Electric Vehicles), έχει ένα ακόμα νέο χαρακτηριστικό: οι μπαταρίες τους φορτίζονται όχι μόνο από τη ΜΕΚ, κατά την κίνηση του οχήματος και κατά την επιβράδυνση από τον ίδιο τον ηλεκτροκινητήρα που «φρενάρει» και αυτός λειτουργώντας σα γεννήτρια, αλλά και με τη σύνδεσή τους στο το κοινό οικιακό δίκτυο. Αρχίσαμε πια να μιλάμε για τα «Plug-In Hybrids» που σε ελεύθερη μετάφραση θα τα λέγαμε «επαναφορτιζόμενα υβριδικά» και που στο εξωτερικό αναφέρονται ήδη ως PHEV (Plug-In Hybrid-Electric Vehicles).

Το διοξείδιο

Είναι προφανές ότι αν το ζητούμενο είναι η απαλλαγή μας από το CO₂, η οριστική λύση βρίσκεται μακριά από την καύση των υδρογονανθράκων. Μακριά από το πετρέλαιο, μακριά από το φυσικό αέριο (που και αυτό έχει τα δικά του προσόντα) μακριά και από τα βιοκαύσιμα. Κοιτάξτε προς τη μεριά του υδρογόνου και των ενεργειακών κυψελών (για τα οποία σας υποσχόμαστε να γράψουμε στο άμεσο μέλλον), αν θέλετε την απόλυτα καθαρή λύση. Όμως, άμεσα διαθέσιμα αυτοκίνητα τέτοιου τύπου δεν υπάρχουν, όπως επίσης δεν υπάρχει και η αντίστοιχη υποδομή σε σταθμούς ανεφοδιασμού και εργοστάσια παραγωγής υδρογόνου. Θέλοντας και μη θα περάσουμε λοιπόν και από το στάδιο των υβριδικών αυτοκινήτων που όμως πρέπει να τα βλέπουμε σαν μια ενδιάμεση κατάσταση, μέχρι την τελική λύση.

 Νίκος Λουπάκης

«Πεμπτουσία»