Auta z napędem hybrydowym cieszą się w Europie rosnącą popularnością, o czym może świadczyć fakt, że tylko w pierwszej połowie 2021 roku sprzedano aż pół miliona pojazdów z takim napędem. Podczas jazdy miejskiej działają głównie w trybie elektrycznym, co jest ekonomiczne i ekologiczne. Jednak czy ich eksploatacja jest równie korzystna w okresie zimowym?
Hybrydy stały się drugim pod względem popularności rodzajem napędu w Unii Europejskiej, tuż po silnikach wysokoprężnych. Jak podaje ACEA, w trzecim kwartale 2021 roku aż 20,7% zarejestrowanych samochodów osobowych posiadało napęd spalinowo-elektryczny. Największym zainteresowaniem cieszą się tak zwane „klasyczne hybrydy”, w których silnik elektryczny pełni rolę wspomagającą wobec spalinowego. Do ich podstawowych zalet należy wysoka wydajność, niska emisyjność i zupełna bezobsługowość – w odróżnieniu od hybryd typu plug-in energia potrzebna do zasilania silnika elektrycznego jest gromadzona podczas jazdy w trybie spalinowym i hamowania regeneracyjnego.
Badania przeprowadzone niedawno przez polskie zespoły naukowe z Poznania i Krakowa pokazują, że samochody z klasycznym napędem hybrydowym HEV, korzystają z silnika elektrycznego przez 77% czasu pracy w trybie miejskim. Przy umiejętnym stylu jazdy mogą ponadto cechować się bardzo niskim spalaniem nawet na poziomie 3-4 litra na 100 km. Niektórzy jednak obawiają się, że zalety samochodów hybrydowych są widoczne tylko w cieplejszych miesiącach, gdyż stosowany w nich napęd elektryczny jest wrażliwy na ujemne temperatury. Czy jest to uzasadnione?
Czytaj więcej: Rynek samochodów hybrydowych – jaka jest przyszłość aut typu HEV?
Jak działa hybryda w zimowych warunkach?
Zima jest wymagającym okresem dla wszystkich samochodów, bez względu na rodzaj napędu. W autach z silnikiem benzynowym zwiększa się spalanie, zaś samochody elektryczne mają widocznie mniejsze zasięgi. Hybryda HEV to rodzaj pojazdu, który posiada dwa napędy: oszczędny wolnossący silnik i jeden lub kilka motorów zasilanych akumulatorami Ni-MH. Zalety stosowania takiego połączenia w warunkach zimowych można dostrzec już przy rozruchu. Przy łagodnej zimie w momencie uruchamiania samochodu z napędem hybrydowym jako pierwszy często włącza się właśnie silnik elektryczny. Ze względu na swoją prostą budowę działa niezależnie od niskich temperatur i od razu może osiągnąć najwyższą moc. To odróżnia go od tradycyjnej jednostki spalinowej, która musi uzyskać najpierw odpowiednią temperaturę pracy dopiero podczas jazdy. Co więcej, możliwość włączenia ogrzewania samochodu w zimie przed wyruszeniem w drogę daje komfort i bardzo ułatwia np. usuwanie szronu z szyb. Wbrew pozorom baterie w samochodach hybrydowych są odporne na bardzo niskie temperatury. Producenci tego typu samochodów gwarantują ich bezproblemowe uruchamianie i eksploatację nawet przy mrozach dochodzących do -30°C. Przy ekstremalnych warunkach inteligentne systemy włączają w pierwszej kolejności silnik benzynowy, który oddaje ciepło do systemu klimatyzacji.
Zobacz też: Hybrydy o zwiększonym zasięgu – połączenie ekologii i wydajności
Jak wygląda spalanie w hybrydach zimą?
Podwyższone spalanie samochodu w zimie to rzeczywistość wszystkich kierowców. Na to zjawisko może mieć wpływ wiele elementów, takich jak większe opory toczenia, włączone ogrzewanie samochodowe czy ogólnie trudne warunki jazdy i spowolnienia ruchu w dużych miastach. Zwiększone zużycie paliwa w samochodach z silnikami spalinowymi wynika wprost ze sposobu ich działania. Potrzebne do prawidłowej pracy smary i olej gęstnieją, co powoduje zwiększone opory silnika, w związku z czym potrzebuje on więcej energii do rozruchu i uzyskania optymalnej temperatury w przedziale od 80 do 90°C. Nowoczesne samochody hybrydowe posiadają silnik spalinowy, więc siłą rzeczy także będą zużywać więcej paliwa i generować większe emisje niż w sezonie letnim. Dodatkowo w trybie naprzemiennej pracy silnik spalinowy będzie się nagrzewał nieco wolniej niż w samochodach tradycyjnych, gdzie pracuje on w trybie ciągłym. Szacuje się, że w związku z tym w sezonie zimowym spalanie samochodu hybrydowego wzrasta średnio o 15%, a spalinowego – o 10%. Jednak mimo to hybrydy są nadal bardziej ekologiczne. Pamiętajmy, że w cyklu jazdy miejskiej silnik elektryczny pracuje przez aż 77% czasu i proporcja ta nie ulega zmianie zimą. Akumulator w hybrydzie jest cały czas ładowany przy hamowaniu i jeździe ze stałą, niską prędkością, bez względu na temperatury zewnętrzne. Przyjmując, że tradycyjny samochód spalinowy zużywa 8 litrów paliwa, a hybryda 5 litrów, nadal przekłada się to na spore oszczędności i zauważalną redukcję emisji.
Czytaj więcej: Jak zmniejszyć ślad węglowy sektora motoryzacyjnego?
Nowoczesne samochody hybrydowe – lżejsza konstrukcja
Popularność, jaką cieszą się samochody hybrydowe na kontynencie europejskim, wynika przede wszystkim z ich niezależności oraz bezawaryjności nawet w trudnych warunkach. Cechują się niskim zużyciem benzyny i obniżoną emisją spalin, a w odróżnieniu od typowych „elektryków” nie muszą być ładowane w niekiedy trudno dostępnych punktach ładowania samochodów elektrycznych. Może to być uciążliwe zwłaszcza zimą, gdy zasięg samochodów z napędem elektrycznym zmniejsza się nawet o 30%.
Samochody hybrydowe są często nazywane technologią pomostową między autami spalinowymi a w pełni elektrycznymi, jednak wciąż trwają prace nad zwiększeniem efektywności tego rodzaju napędu. Jednym z obszarów innowacji jest „odchudzanie” budowy samochodów hybrydowych, które ze względu na obecność dwóch jednostek napędowych są nieco cięższe niż samochody spalinowe. Redukcja ciężaru pozwoliłaby na dalsze zmniejszanie emisyjności i wydłużenie czasu pracy w trybie elektrycznym.
Technologią, która może pomóc w rozwiązaniu tego problemu, jest ultralekkie spienione tworzywo EPP. Ze względu na łatwość formowania i bogate parametry użytkowe znajduje już dziś zastosowanie w wielu obszarach budowy samochodów elektrycznych, od siedzeń samochodowych i elementów pasywnego bezpieczeństwa poprzez izolację termiczną kabiny, aż po ochronę akumulatorów i wrażliwych elementów elektroniki. Wypełnienia siedzeń, drzwi i podsufitek z pianki EPP, której 95% objętości stanowi powietrze, nie tylko pozwalają zmniejszyć ciężar tych elementów, lecz także efektywnie zatrzymują ciepło wewnątrz kabiny. Przekłada się to bezpośrednio na ograniczenie wydatku energii na ogrzewanie w trybie elektrycznym. Natomiast zestawy akumulatorowe ze spienionego polipropylenu efektywnie chronią baterie przed warunkami zewnętrznymi, przedłużając tym samym ich żywotność.
Zobacz również: Jak zwiększyć zasięg samochodu elektrycznego zimą?