Hybryda hybrydzie nierówna – co siedzi pod maską ekosamochodów?

Od czasów pierwszych, uprzykrzających życie użytkownikowi hybryd trochę się na rynku pozmieniało, bo producenci skrupulatnie notowali uwagi klientów. Dzisiaj mamy więc do dyspozycji dopracowane konstrukcje, z których przyjemnie się korzysta, bo często łączą w sobie zalety samochodów spalinowych, hybrydowych i elektrycznych. Taka jest w każdym razie Škoda Octavia iV, która reprezentuje grupę najbardziej wszechstronnych samochodów hybrydowych, czyli hybrydy plug-in. Co takie samochody dają koncernom, a co kierowcom?

Sposób na przetrwanie

Jeszcze do zeszłego roku przeciętny nowy samochód sprzedawany w Unii Europejskiej mógł emitować prawie 130 g CO2/km. W 2020 r. limit ten określono na poziomie tylko 95 g CO2/km. Takie wyniki osiągają pojazdy, które szacunkowo do przejechania 100 km potrzebują 4,1 l benzyny lub 3,6 l oleju napędowego. Ile jest takich na rynku? Mało. Najszybszym sposobem na redukcję średniej emisji w gamie jest wprowadzenie do sprzedaży samochodów niskoemisyjnych, które są liczone podwójnie. Niskoemisyjnych, czyli wydalających do atmosfery mniej niż 50 g CO2/km. Innymi słowy – „elektryków” i hybryd plug-in.

Elektryfikacja to klucz do sukcesu, dlatego mamy dziś prawdziwy wysyp hybryd z wtyczką. W samej tylko gamie wspomnianej już Octavii mamy dwa rodzaje takiego układu – standardowy o mocy 204 KM występujący w „cywilnej” odmianie „czeszki” i wzmocniony 245-konny służący do napędu sportowej Octavii RS. Że hybryda plug-in nie pasuje do wizerunku samochodu sportowego? Nic podobnego! Musiały was ominąć informacje o Ferrari SF90 Stradale albo o najmocniejszych odmianach Porsche Panamery i Cayenne. Octavia iV RS dzięki obecności silnika elektrycznego rozpędza się do 100 km/h w 7,3 s. Ale do hybryd plug-in jeszcze przejdziemy, bo hybrydyzacja może przebiegać na kilka sposobów.

Tak wyglądały w ostatnich latach rosnące ekooczekiwania wobec producentów aut

Krok 1. Miękkie hybrydy (z ang. mild hybrid; mHEV)

To najprostsza metoda na zelektryfikowanie pojazdu. Tak powszechna, że niektórzy producenci nawet nie oznaczają auta z taką technologią emblematem z napisem „hybrid”. Wiedzieliście, że obok np. miejskich aut Suzuki i Forda czy większych kompaktowych, takich jak nowa Škoda Octavia e-TEC, miękkimi hybrydami jest też większość modeli Mercedesa-AMG, Audi RS i BMW M? No właśnie…

Miękkie hybrydy bazują zazwyczaj na 48-woltowej instalacji elektrycznej

Jak działa najprostsza hybryda? Zastosowany w niej niewielki silniczek elektryczny pełniący funkcję rozrusznika i alternatora, potrafi odzyskiwać energię podczas wytracania prędkości. Jest ona później wykorzystywana do zasilania pokładowych urządzeń elektrycznych, pozwala aktywować wcześniej system start&stop, umożliwia „żeglowanie”, łatwiejszy rozruch jednostki napędowej i daje jej elektrycznego „kopa”, gdy potrzebna jest pełna moc. W ten sposób hybrydyzować można nie tylko benzyniaki, ale też diesle. Oszczędności nie są jednak spektakularne – przy umiejętnym korzystaniu z auta, wynoszą ok. 0,4-0,7 l/100 km.

Krok 2. Pełna hybryda (z ang. full-hybrid; HEV)

Elektryczny rozrusznikoalternator pozwala odciążyć i „doładować” jednostkę spalinową, ale jeśli chcesz, by silnik na prąd potrafił w pewnych sytuacjach całkowicie ją wyręczyć, musisz postawić na coś więcej – klasyczną hybrydę. Tu jednak zaczynają się schody, bo taka hybryda może być szeregowa, równoległa lub… mieszana. Która jest lepsza? Zależy, którego producenta zapytasz.

W szeregowej silnik spalinowy nie napędza kół, tylko generator prądu, który przekazuje energię motorowi elektrycznemu napędzającemu koła. W dużym uproszczeniu można powiedzieć, że to samochód elektryczny, którego się nie ładuje, bo potrzebną energię wytwarza agregat spalinowy. Trzeba się tutaj jednak liczyć z dużymi stratami energii, wynikającymi z podwójnego jej przetworzenia (z energii mechanicznej na elektryczną i potem znów na mechaniczną).

Przekrój hybrydowej Hondy CR-V. Silnik spalinowy nie napędza w niej kół, ale generuje prąd

W hybrydach równoległych i mieszanych konwencjonalny silnik żyje w symbiozie z wspierającym go mototem elektrycznym, który potrafi samodzielnie napędzać samochód na niewielkich dystansach. Jaka jest między nimi różnica? Tylko w układzie mieszanym (czyli „hybrydzie hybrydy”, bo łączy cechy układów szeregowych i równoległych) gdy jeden z motorów elektrycznych zajęty jest napędzaniem kół albo wspieraniem silnika spalinowego, drugi może pełnić funkcję generatora prądu doładowującego akumulatory.

Taki rodzaj napędu przynosi już zauważalne oszczędności w spalanym paliwie, ale – uwaga – głównie w środowisku miejskim, w którym często hamujemy. Na trasie nie widać już takich korzyści. Niestety, opracowanie samochodu HEV jest też znacznie droższe od zelektryfikowania tradycyjnej jednostki spalinowej, bo oprócz większego motoru elektrycznego dochodzą też większe akumulatory.

Krok 3. Hybryda plug-in (z ang. plug-in hybrid; PHEV)

Pełna hybryda to jednak nie najwyższe stadium rozwoju, bo w tym całym miksowaniu producenci postanowili też skrzyżować hybrydę (która sama jest krzyżówką silnika spalinowego z motorem elektrycznym) z samochodem elektrycznym. I to właśnie jest ta słynna „hybryda typu plug-in”, czyli taka, do której układu można samemu „wtłaczać” elektrony. Wystarczy podłączyć ją do ładowania w domowym garażu albo na miejskim parkingu. Przewaga nad klasyczną hybrydą jest oczywista – w trybie czysto elektrycznym można pokonać znacznie większy dystans.

Škoda Octavia iV to hybryda plug-in, która może mieć dwa oblicza – tradycyjne i sportowe (Octavia RS)

Przy tym jest to rozwiązanie dużo wygodniejsze i bardziej uniwersalne od pełnego „elektryka” – gdy po kilkudziesięciu kilometrach (najczęściej 30-55 km) bezszelestnej jazdy wyczerpie się zgromadzona w dodatkowym dużym, wysokonapięciowym akumulatorze energia, do gry wkracza paliwo, a samochód przełącza się w klasyczny tryb hybrydowy i jedzie dalej bez konieczności ładowania, co znacznie wydłuża jego całkowity zasięg. Z badań GUS z 2018 r. wynika, że Polacy pokonują dziennie średnio 37 km. Czyli energia zgromadzona w akumulatorach hybrydy plug-in wystarczy na elektryczną jazdę przez cały dzień. Wieczorem trzeba ją podłączyć do sieci na kilka godzin. Ile?

Przykładowo ładowanie nowej Škody Octavii iV z akumulatorami o pojemności 13 kWh trwa od 3,5 do 5 h. Po tym czasie można przejechać 55-60 km w zupełnej ciszy albo oddać zarządzanie energią elektryczną komputerowi, przełączając samochód w tryb hybrydowy. Samochód przejmuje wówczas dowodzenie i bazując na informacjach z nawigacji, radarów i znaków drogowych potrafi nie tylko zadecydować, któremu silnikowi powierzyć akurat napędzanie kół, ale też dobrać optymalny stopień rekuperacji, czyli odzyskiwania energii podczas hamowania – alternatywnie można go ustawić manualnie według własnych preferencji.

W takiej sytuacji 115-konny motor elektryczny wspierany jest przez 150-konny silnik spalinowy 1.4 TSI, ale łączna moc systemu to „tylko” 204 KM. Z prostego powodu – silniki osiągają swoje maksimum w innych momentach pracy, dlatego nie można zsumować tych wartości. Więcej mocy, bo 245 KM, udało się wykrzesać w sportowej odmianie Octavii – RS – która po raz pierwszy będzie dostępna także jako hybryda plug-in.

W przeciwieństwie do wielu samochodów HEV w hybrydach plug-in (PHEV) można zastosować klasyczną, dwusprzęgłową przekładnię automatyczną, która nie „wyje” podczas przyspieszania jak bezstopniowa skrzynia CVT z hybryd mieszanych. W Octavii iV jest 6-stopniowy automat wykorzystujący technologię shift-by-wire, dzięki której skrzynię obsługuje się małym przełącznikiem, a nie klasyczną wajchą.

Krzysztof Grabek

Hybrydową Škodę Octavię iV można rozpoznać po klapce od gniazda do ładowania umieszczonej na błotniku