Kaip veikia hibridiniai automobiliai: išsami analizė

Hibridiniai automobiliai tampa vis labiau matomi keliuose ir užima svarbią nišą pereinant prie švaresnio transporto. Nors elektromobiliai vis labiau populiarėja, o benzininiai ir dyzeliniai automobiliai vis dar dominuoja rinkoje, hibridinės transporto priemonės išlieka patrauklia alternatyva. Šiame straipsnyje paaiškinsime, kaip veikia hibridiniai automobiliai, aptarsime jų pagrindines savybes, privalumus ir trūkumus, taip pat palyginsime juos su tradiciniais (benzininiais/dyzeliniais) ir grynaisiais elektromobiliais.

Kas yra hibridinis automobilis?

Hibridinis automobilis – tai toks automobilis, kuris turi du skirtingus energijos šaltinius, paprastai:

Vidaus degimo variklį (benzininį arba dyzelinį).
Elektros variklį (variklius) su įkraunamu akumuliatoriumi.

Esminė hibridinių automobilių idėja – panaudoti elektrinės pavaros sistemos pranašumus derinant juos su tradicinio vidaus degimo variklio efektyvumu. Taip siekiama sutaupyti degalų, sumažinti taršą ir pagerinti bendrą važiavimo patirtį (tylesnį ir sklandesnį važiavimą).

Hibridinės pavaros veikimo principas

Hibridiniai automobiliai naudojasi keliomis technologijomis bei strategijomis, kad efektyviai išnaudotų tiek degalus, tiek elektros energiją. Pagrindinės sudedamosios dalys:

Vidaus degimo variklis
- Naudoja benziną ar dyzeliną.
- Dirba efektyviau, nes dalį apkrovos perima elektros variklis.
Elektros variklis
- Gali padėti vidaus degimo varikliui įsibėgėti (ypač reikalaujant didelio galingumo, pavyzdžiui, staigaus starto metu).
- Veikia savarankiškai mažesniais greičiais arba automobiliui riedant, kai vidaus degimo varikliui nereikia veikti.
Akumuliatorius
- Kaupia elektros energiją.
- Gali būti pakartotinai įkraunamas regeneracinio stabdymo metu (kai automobilis stabdo, kinetinė energija verčiama elektros energija) arba iš vidaus degimo variklio bei (jei tai įkraunamas iš tinklo hibridas) iš elektros lizdo.
Elektroninis valdymo blokas
- Atsakingas už optimalią energijos resursų skirstymo taktiką.
- Sprendžia, kada geriau naudoti elektros variklį, o kada vidaus degimo variklį.

Hibridų tipai

Mild (švelnieji) hibridai. Elektros variklis paprastai perima tik mažą dalį automobilio pavaros funkcijų (dažnai tik padeda įsibėgėti ar įjungti „Start-Stop“ funkciją). Akumuliatorius mažo pajėgumo, o pagrindinį darbą vis tiek atlieka vidaus degimo variklis.
Full hibridai (pilnieji). Gali važiuoti tiek vidaus degimo variklio, tiek vien elektros variklio galia arba abiejų variklių deriniu. Dažnai pasižymi regeneracinio stabdymo funkcija ir kur kas didesne degalų ekonomija.
Plug-in (įkraunami iš tinklo) hibridai. Turi didesnės talpos akumuliatorių ir gali būti įkraunami iš elektros tinklo. Toks sprendimas leidžia tam tikrą atstumą įveikti vien tik elektra, taip sutaupant degalų bei mažinant taršą trumpose kasdienėse kelionėse.

Hibridinių automobilių privalumai ir trūkumai

Privalumai

Mažesnės kuro sąnaudos
Hibridinė pavaros sistema reiškia, kad dalį apkrovos automobilio važiavimo metu perima elektros variklis. Tai padeda sumažinti bendrą degalų kiekį, reikalingą kelionei.
Mažesnė emisija
Dėl efektyvesnio vidaus degimo variklio darbo bei elektros pavaros pagalbos, hibridai paprastai išmeta mažiau CO₂ ir kitų teršalų nei vien degalais varomi automobiliai.
Tylesnis ir sklandesnis važiavimas
Važiuojant nedideliais greičiais (ypač miesto režimu), automobilis dažnai pereina į elektrinį režimą. Tai reiškia tylesnę kelionę ir mažesnį vibracijos lygį.
Greitesnis atsigavimas nuo akceleracijos
Elektros variklis suteikia momentinį sukimo momentą, todėl hibridinis automobilis gali greičiau reaguoti akceleracijos metu, palyginti su tradiciniais automobiliais.
Regeneracinis stabdymas
Automobilis geba atgauti dalį energijos, kuri įprastai prarandama stabdant. Ši energija naudojama akumuliatoriui įkrauti.

Trūkumai

Didesnė pradinė kaina
Dviguba pavara (t. y. vidaus degimo variklis bei elektros sistema) didina gamybos kaštus, todėl hibridiniai automobiliai dažnai brangesni už panašaus dydžio benzininį ar dyzelinį modelį.
Sunkesnė konstrukcija
Papildoma elektros pavaros įranga (akumuliatorius, elektros varikliai) lemia didesnį automobilio svorį. Tai gali sumažinti efektyvumą, nors gamintojai stengiasi naudoti lengvesnes medžiagas.
Sudėtingesnis remontas
Dvigubas pavaros sprendimas reikalauja specializuotų žinių ir detalių, todėl priežiūra ir remontas gali būti brangesni.
Potencialiai ribotas elektrinis atstumas (ypač ne „Plug-in“ hibridams)
Paprasti pilni hibridai ar mild hibridai gali įveikti nedidelį atstumą vien elektros režimu. Norint didesnio elektrinio atstumo, reikia rinktis įkraunamą (plug-in) variantą, kuris taip pat yra brangesnis.

Palyginimas su benzininiais/dyzeliniais automobiliais

Kuro sąnaudos ir išlaidos:
Hibridiniai automobiliai paprastai pasižymi mažesnėmis kuro sąnaudomis. Nors jų pradinė kaina aukštesnė, ilgainiui (ypač važinėjant mieste) galima sutaupyti degalų.
Aplinkosauga:
Hibridinis automobilis išmeta mažiau taršalų, ypač mieste, kur dažnai įsijungia elektrinis režimas. Benzininiai ar dyzeliniai varikliai veikia nuolat, o mieste, dėl dažnų stabdymų ir įsibėgėjimų, SUV bei kiti modeliai sunaudoja itin daug degalų.
Galia ir dinamika:
Dauguma hibridinių modelių gali užtikrinti panašų ar net geresnį pagreitį, nes elektrinis variklis padeda vidaus degimo varikliui kritiniais momentais.
Eksploatacijos kaštai:
Remontas gali būti brangesnis už tradicinių automobilių, tačiau degalų sąnaudų taupymas, priklausomai nuo ridos, gali kompensuoti didesnę pradinę kainą.

Palyginimas su elektromobiliais

Pavaros šaltinis:
- Elektromobiliai naudoja tik elektros variklį ir akumuliatorių.
- Hibridiniai automobiliai turi ir vidaus degimo variklį, kuris sumažina „ridos nerimą“ (angl. range anxiety).
Įkrovimas:
- Elektromobiliai įkraunami tik iš elektros tinklo (arba regeneracinio stabdymo, bet tai neaprūpina tokiais dideliais energijos kiekiais).
- Hibridus galima naudoti kaip įprastą automobilį su degalais, o jei tai įkraunamas hibridas (plug-in), papildomai turėti galimybę važiuoti elektra tam tikrą atstumą.
Kuro sąnaudos ir išlaidos:
- Grynieji elektromobiliai neturi išlaidų degalams, tačiau reikalauja elektros energijos sąnaudų.
- Hibridinis automobilis suderina abiejų pasaulių pliusus ir minusus – reikia degalų, bet dalį laiko važiuoja elektra. Įkraunamas hibridas ilgose kelionėse gali naudoti vidaus degimo variklį, taigi išvengti elektromobilio „ridos nerimo“.
Aplinkosauga:
- Elektromobilis lokaliai (transporto priemonės mastu) neteršia, išskyrus emisijas, susijusias su energijos gamyba elektrinėse (čia jau priklauso nuo elektros šaltinio).
- Hibridinis automobilis išmeta mažiau taršalų nei tradicinis, bet daugiau nei elektromobilis (ypač jei dažnai naudojamas vidaus degimo variklis).
Pradinė kaina:
- Elektromobilio kaina paprastai aukšta, tačiau rinka pamažu prisitaiko, o valstybėse taikomos įvairios subsidijos.
- Hibridiniai automobiliai dažnai yra pigesni už elektromobilius, bet brangesni už įprastus benzininus/dyzelinius modelius.

Hibridiniai automobiliai yra tarpinis sprendimas tarp įprastų vidaus degimo varikliais varomų automobilių ir grynųjų elektromobilių. Jie suteikia galimybę sumažinti kuro sąnaudas ir taršą, kartu išlaikant patogumą – nereikia taip dažnai (arba apskritai) įkrauti automobilio iš tinklo, jei tai ne plug-in variantas. Tačiau hibrido įsigijimo kaina išlieka aukštesnė, o konstrukcija yra sudėtingesnė.

Šiandieninėje rinkoje hibridai patrauklūs vairuotojams, kurie nori sumažinti eksploatacijos kaštus bei aplinkos taršą, bet dar nėra pasirengę pereiti vien tik prie elektromobilio. Jei keliaujate dažnai ir ilgus atstumus, o įkraunamo hibrido kaina tenkina galimybes, toks automobilis gali suteikti gerą energijos sunaudojimo efektyvumą, derindamas elektrinės pavaros privalumus su tradicinio variklio universalumu. Tuo tarpu mažiau važinėjantiems, daug laiko praleidžiantiems mieste arba vertinantiems maksimalų ekologinį efektą, verčiau apsvarstyti pilnai elektra varomą automobilį.

Galų gale, sprendimas tarp hibridinio, benzininio/dyzelinio ar grynojo elektromobilio priklauso nuo asmeninių poreikių, ridos, infrastruktūros galimybių bei biudžeto. Hibridas šiuo metu gali būti puiki „pereinamoji“ technologija į ateitį, kai elektra varomos transporto priemonės, tobulėjant akumuliatorių technologijoms ir plečiantis įkrovimo tinklui, taps dar prieinamesnės ir patogesnės.