זמן היברידי

במצב בו קשה לשים את כל הכסף על רכבים חשמליים גרידא, ולו רק בגלל הטווח הלא מספק עדיין, פגמי הסוללה, טעינה ממושכת טורדנית ודאגות מצפון סביבתיות, פתרונות היברידיים הופכים לאמצעי זהב סביר. ניתן לראות זאת בתוצאות מכירות הרכב.

מכונית היברידית רכב זה מצויד במערכת טיפוסית מנוע ואחד או יותר (1). הכונן החשמלי יכול לשמש לא רק להפחתת צריכת הדלק, אלא גם להגברת ההספק. מכוניות היברידיות מודרניות להשתמש בשיטות נוספות לשיפור יעילות האנרגיה, כגון. ביישומים מסוימים, מנוע בעירה פנימית משמש לייצור חשמל להנעת מנוע חשמלי.

1. תרשים של רכב היברידי דיזל-חשמלי

בעיצובים היברידיים רבים פליטות פליטה הוא מופחת גם על ידי כיבוי מנוע הבעירה הפנימית בעת חנייה והפעלתו מחדש בעת הצורך. המעצבים שואפים להבטיח שהאינטראקציה עם המנוע החשמלי מייעלת את פעולתו, למשל, כאשר מנוע בעירה פנימית פועל במהירויות נמוכות, היעילות שלו נמוכה, שכן הוא דורש את מירב האנרגיה כדי להתגבר על ההתנגדות שלו. במערכת היברידית ניתן להשתמש ברזרבה זו על ידי הגברת מהירות מנוע הבעירה הפנימית לרמה המתאימה לטעינת המצבר.

ישנים כמעט כמו מכוניות

ההיסטוריה של מכוניות היברידיות מתחילה בדרך כלל בשנת 1900, כאשר פרדיננד פורשה הציג את הדגם בתערוכה העולמית בפריז. ג'יבריד לוהנר-פורשה מיקסטה (2), הרכב ההיברידי הדיזל-חשמלי הראשון בעולם. מאוחר יותר, נמכרו כמה מאות עותקים של מכונה זו. שנתיים לאחר מכן, נייט נפתל בנה מכונית מירוץ היברידית. בשנת 1905, אנרי פייפר הציג היברידית שבה מנוע חשמלי יכול לטעון סוללות.

בשנת 1915 יצרה חברת Woods Motor Vehicle Company, יצרנית כלי רכב חשמליים, את דגם Dual Power עם מנוע בעירה פנימית 4 צילינדרים ומנוע חשמלי. מתחת למהירות של 24 קמ"ש, המכונית עבדה רק על המנוע החשמלי עד עד שהסוללה נגמרתומעל למהירות זו הופעל מנוע הבעירה הפנימית, מה שיכול להאיץ את המכונית ל-56 קמ"ש. Dual Power היה כישלון מסחרי. הוא היה איטי מדי למחירו וקשה מדי לנהיגה.

ב-1931 הציע אריך גייכן מכונית שסוללותיה נטענו תוך כדי ירידה מגבעה. אנרגיה סופקה מגליל של אוויר דחוס, אשר נשאב בזכות אנרגיה קינטית חלקי רכב יורדים.

Sשחזור אנרגיה במהלך בלימה, המצאה מרכזית של טכנולוגיה היברידית מודרנית, פותחה בשנת 1967 על ידי AMC עבור אמריקן מוטורס ונקראה בלם התחדשות האנרגיה.

בשנת 1989 הוציאה אודי את מכונית הניסוי Audi Duo. זה היה במקביל הכלאה מבוסס על אאודי 100 אוואנט קוואטרו. המכונית צוידה במנוע חשמלי בהספק של 12,8 כ"ס שהניע את הסרן האחורי. הוא שאב אנרגיה סוללת ניקל קדמיום. הסרן הקדמי הונע על ידי מנוע חמישה צילינדרים בנזין בנפח 2,3 ליטר עם 136 כ"ס. הכוונה של אאודי הייתה ליצור מכונית שתופעל על ידי מנוע בעירה פנימית מחוץ לעיר ומנוע חשמלי בעיר. הנהג בחר במצב בעירה או במצב נהיגה חשמלי. אודי ייצרה רק עשרה עותקים מהדגם הזה. עניין נמוך של לקוחות יוחס לביצועים נמוכים יותר מהאאודי 100 הסטנדרטית בשל עומס העבודה הנוסף.

פריצת הדרך הגיעה מהמזרח הרחוק

התאריך שממנו נכנסו מכוניות היברידיות לשוק רחב וצברו פופולריות אמיתית הוא רק 1997, אז נכנסו לשוק היפני. טויוטה פריוס (3). בתחילה מצאו מכוניות אלו קונים בעיקר בחוגים רגישים לסביבה. המצב השתנה בעשור הבא, כאשר מחירי הנפט החלו לעלות במהירות. מאז המחצית השנייה של העשור האחרון, גם יצרנים אחרים החלו לצאת לשוק דגמים היברידיים, לעתים קרובות מבוסס על פתרונות היברידיים מורשים של Toyota. בפולין, פריוס הופיעה באולמות תצוגה ב-2004. באותה שנה יצא הדור השני של הפריוס, ובשנת 2009 השלישי.

היא הלכה בעקבות טויוטה הונדה, ענקית רכב יפנית נוספת. מכירת דגם Insight (4), היברידית מקבילה חלקית, החברה השיקה ב-1999 בארה"ב וביפן. זו הייתה מכונית חסכונית יותר ממוצר טויוטה. הדור הראשון של פריוס סדאן צרכה 4,5 ליטר/100 ק"מ בעיר ו-5,2 ליטר/100 ק"מ מחוץ לעיר. הונדה אינסייט דו גלגלית הדור הראשון צרך 3,9 ליטר/100 ק"מ בעיר ו-3,5 ליטר/100 ק"מ מחוץ לעיר.

טויוטה פרסמה גרסאות היברידיות חדשות של מכוניות. הפקה טויוטה אוריס היברידית התחיל במאי 2010. זה היה ההיברידית הייצורית הראשונה באירופה שנמכרה בפחות מהפריוס. אוריס היברידית הייתה לו כונן זהה לפריוס, אבל קילומטראז' הדלק היה פחות - 3,8 ליטר / 100 ק"מ במחזור המשולב.

עד מאי 2007 מכרה חברת טויוטה את מיליון ההיברידיות הראשונות שלה. שני מיליון עד אוגוסט 2009, 6 מיליון עד דצמבר 2013. ביולי 2015, המספר הכולל של ההיברידיות של טויוטה עלה על 8 מיליון. באוקטובר 2015, המכירות של טויוטה היברידיות באירופה לבדה עלו על מיליון יחידות. ברבעון הראשון של 2019, היברידיות כבר היוו 50 אחוז. סך המכירות של טויוטה ביבשת שלנו. הדגמים הפופולריים ביותר בקטגוריה זו, לעומת זאת, אין יותר פריוסים, אלא באופן עקבי יאריס היברידית, C-HR Hybrid אורז קורולה היברידית. עד סוף 2020 בכוונת טויוטה למכור 15 מיליון מכוניות היברידיות, מה שלטענת החברה נעשה בינואר השנה, כלומר. בהתחלה. כבר בשנת 2017, על פי היצרן, נפלטו 85 מיליון טון לאטמוספירה. פחמן דו חמצני פחות

במהלך קריירת מיינסטרים המתפרשת על פני יותר משני עשורים היברידיות לרכב חידושים חדשים צצו. יונדאי אלנטרה היברידית LPI (5), שהחלה למכירה בדרום קוריאה ביולי 2009, הייתה מנוע הבעירה הפנימי ההיברידי הראשון שהופעל על ידי גפ"מ. אלנטרה היא היברידית חלקית המשתמשת בסוללות ליתיום פולימר, גם היא בפעם הראשונה. האלנטרה צרכה 5,6 ליטר בנזין ל-100 ק"מ ופלטה 99 גרם/ק"מ של COXNUMX.₂. בשנת 2012, פיג'ו הגיעה לפתרון חדש עם השקת ה-3008 Hybrid4 לשוק האירופי, הדיזל ההיברידית הראשונה בייצור המוני. לדברי היצרן, הטנדר 3008 Hybrid צרך 3,8 ליטר/100 ק"מ של דיזל ופלט 99 גרם/ק"מ של COXNUMX.₂.

5. יונדאי אלנטרה היברידית LPI

הדגם הוצג בתערוכת הרכב הבינלאומית של ניו יורק ב-2010. לינקולן MKZ Hybrid, הגרסה ההיברידית הראשונה שמתומחרת באופן זהה לגרסה הרגילה של אותו דגם.

עד אפריל 2020, מאז שנת 1997, יותר מ-17 מיליון כלי רכב חשמליים היברידיים נמכרו ברחבי העולם. המובילה בשוק היא יפן, שמכרה יותר מ-2018 מיליון כלי רכב היברידיים עד מרץ 7,5, ואחריה ארה"ב, שמכרה בסך הכל 2019 מיליון יחידות עד 5,4, ו-2020 מיליון כלי רכב היברידיים שנמכרו באירופה עד יולי 3. הדוגמאות הידועות ביותר להיברידיות זמינות באופן נרחב הן, בנוסף לפריוס, גרסאות היברידיות של דגמי טויוטה אחרים: אוריס, יאריס, קאמרי והיילנדר, הונדה אינסייט, לקסוס GS450h, שברולט וולט, אופל אמפרה, ניסאן אלטימה היברידית.

מקביל, סדרתי ומעורב

כמה סוגים שונים מוסתרים כיום תחת השם הגנרי "היברידית". מערכות הנעה ורעיונות ליעילות רבה יותר. יש לזכור שכעת, ככל שהעיצוב מתפתח ומתקדם, לעיתים נכשלים סיווגים ברורים, כי נעשה שימוש בשילובים של פתרונות שונים בתוספת המצאות חדשות הפוגעות בטוהר ההגדרה. נתחיל בחלוקה לפי תצורת הכונן.

W כונן היברידי מנוע בעירה פנימית ומנוע חשמלי מסוג מקביל מחוברים מכנית לגלגלי ההינע. מכונית יכולה להיות מונעת על ידי מנוע בעירה פנימית, מנוע חשמלי, או שניהם. נעשה שימוש בסכימה זו במכוניות הונדה: Insight, Civic, Accord. דוגמה נוספת למערכת כזו היא אלטרנטור/מתנע החגורה של ג'נרל מוטורס בשברולט מאליבו. בדגמים רבים, מנוע הבעירה הפנימית פועל גם כ גנרטור.

כוננים מקבילים המוכרים כיום בשוק מורכבים ממנועי בעירה פנימית בהספק מלא ומנועים חשמליים קטנים יותר (עד 20 קילוואט), כמו גם סוללות קטנות. בעיצובים אלה, המנועים החשמליים צריכים רק לתמוך במנוע הראשי ולא להיות מקור הכוח העיקרי. כוננים היברידיים מקבילים נחשבים יעילים יותר ממערכות המבוססות רק על מנועי בעירה פנימית באותו גודל, במיוחד בנסיעה בעיר ובכביש מהיר.

במערכת היברידית רציפה, הרכב מונע ישירות על ידי מנוע חשמלי בלבד, ומנוע בעירה פנימית משמש להנעת המערכת. מחולל זרם חשמלי בנוסף ל. סט הסוללות במערכת זו לרוב גדול בהרבה, מה שמשפיע על עלויות הייצור. מעריכים כי הסדר זה מגביר את היעילות של מנוע הבעירה הפנימית, במיוחד בעת נסיעה בעיר. דוגמא היברידית סדרתית זוהי ניסאן e-Power.

הנעה היברידית מעורבת משלב את היתרונות של שני הפתרונות הנ"ל - מקביל וטורי. ה"היברידיות ההיברידיות" הללו נחשבות לאופטימליות מבחינת ביצועים, בהשוואה לסדרות היעילות ביותר במהירויות נמוכות ומקבילות שהן אופטימליות במהירויות גבוהות יותר. עם זאת, הייצור שלהם כמעגלים מורכבים יותר הוא יקר יותר מאשר מנועים מקבילים. היצרנית הדומיננטית של מערכות הנעה היברידיות מעורבות היא טויוטה. הם משמשים בטויוטה ולקסוס, ניסאן ומאזדה (בעיקר ברישיון מטויוטה), פורד וג'נרל מוטורס.

ניתן להעביר כוח משני מנועי בעירה פנימית ומקבילי להנעת הגלגל באמצעות מכשיר מהסוג (מפיץ כוח), שהוא סט פשוט של גלגלי שיניים פלנטריים. גל מנוע בעירה פנימית מחובר למזלג גלגלי השיניים הפלנטריים של תיבת ההילוכים, הגנרטור החשמלי - עם הגיר המרכזי שלו, והמנוע החשמלי דרך תיבת ההילוכים - עם הגיר החיצוני, ממנו מועבר המומנט לגלגלים. זה מאפשר לך להעביר חלק מהירות סיבוב והמומנט של מנוע הבעירה הפנימית לגלגלים ולחלק לגנרטור. בְּכָך מנוע הוא יכול לפעול בטווח הסל"ד האופטימלי ללא קשר למהירות הרכב, למשל בעת התנעה, והזרם הנוצר מהאלטרנטור משמש להנעת המנוע החשמלי, שהמומנט הגבוה שלו נשמר על ידי מנוע הבעירה הפנימית כדי להניע את הגלגלים. המחשב, שמתאם את פעולת המערכת כולה, מווסת את העומס על הגנרטור ואת אספקת החשמל למנוע החשמלי, ובכך שולט על פעולת תיבת ההילוכים הפלנטרית כמו הילוכים אלקטרומכניים רציפים. בזמן האטה ובלימה המנוע החשמלי משמש כגנרטור לטעינת המצבר, ובעת התנעת מנוע הבעירה הפנימית הגנרטור משמש כגנרטור. מַתנֵעַ.

W הנעה היברידית מלאה ניתן להניע את המכונית על ידי המנוע בלבד, או על ידי הסוללה בלבד, או שניהם. דוגמאות למערכת כזו הן Hybrid Synergy Drive Toyoty, מערכת היברידית לַחֲצוֹת, מצב כפול היברידי ייצור ג'נרל מוטורס / קריסלדוגמאות לרכב: Toyota Prius, Toyota Auris Hybrid, Ford Escape Hybrid, ולקסוס RX400h, RX450h, GS450h, LS600h ו-CT200h. מכוניות אלו דורשות סוללות גדולות ויעילות. על ידי שימוש במנגנון שיתוף כוח, כלי רכב זוכים לגמישות רבה יותר במחיר של מורכבות מערכת מוגברת.

היברידית חלקית באופן עקרוני, מדובר במכונית קונבנציונלית עם מתנע מורחב, המאפשר לכבות את מנוע הבעירה הפנימית בכל פעם שהמכונית יורדת, לבלום או לעצור, ולהתניע במהירות את המנוע במידת הצורך.

מַתנֵעַ הוא מותקן בדרך כלל בין המנוע לתיבת ההילוכים, ומחליף את ממיר המומנט. מספק אנרגיה נוספת בעת הצתה. ניתן להפעיל אביזרים כגון רדיו ומיזוג אוויר כאשר מנוע הבעירה אינו פועל. הסוללות נטענות בעת בלימה. בהשוואה להיברידיות מלאות להיברידיות חלקיות יש סוללות קטנות יותר ומנוע חשמלי קטן יותר. לכן, משקלם הריק ועלות הייצור שלהם נמוכים יותר. דוגמה לעיצוב זה הייתה שברולט סילברדו ההיברידית בגודל מלא, שיוצרה בשנים 2005-2007. הוא חסך עד 10 אחוז. בעת כיבוי והדלקה של מנוע הבעירה הפנימית והחזרת אנרגיה במהלך בלימה.

כלאיים של היברידיות וחשמליות

יש לתת יותר זמן לקטגוריה נוספת של היברידיות, שבמובנים מסוימים הוא צעד נוסף לקראת "חשמל טהור". מדובר ברכבים היברידיים (PHEVs) שבהם הסוללות עבור נסיעה חשמלית ניתן לטעון גם ממקור חיצוני (6). לפיכך, PHEV יכול להיחשב הכלאה של רכב היברידי ורכב חשמלי. הוא מצויד תקע טעינה. כתוצאה מכך, הסוללות גם גדולות פי כמה, מה שאומר שאפשר להתקין מנוע חשמלי חזק יותר.

6. תרשים של מכונית היברידית

כתוצאה מכך, מכוניות היברידיות צורכות פחות דלק מהיברידיות קלאסיות, יכולות לרוץ בדרך כלל כ-50-60 ק"מ "על זרם" מבלי להתניע את המנוע, וגם בעלות ביצועים טובים יותר, מכיוון שהיברידיות הן לרוב האופציות החזקות ביותר. הדגם הזה.

הטווח של רכב חשמלי PHEV גדול פי כמה מזה של רכב היברידי ללא תכונה זו. עשרות הקילומטרים הספורים האלה מספיקים למדי לטיולים ברחבי העיר, לעבודה או לחנות. לדוגמה, ב סקודה סופרב iV (7) הסוללה יכולה לאחסן עד 13kWh של חשמל, המספק טווח של עד 62 ק"מ במצב אפס פליטה. הודות לכך, כאשר אנו מחנים את ההיברידית שלנו בבית וחוזרים הביתה, נוכל להגיע לצריכת דלק ממוצעת של 0 ליטר/100 ק"מ. מנוע הבעירה הפנימית מגן על המצבר מפני פריקה במקום שאין בו גישה למקור כוח, וכמובן מאפשר לא לדאוג לטווח בנסיעות ארוכות.

7. סקודה Superb iV היברידית בזמן טעינה

חשוב לא פחות סוג כלאיים מצויד במנועים חשמליים חזקים סקודה סופרב iV הפרמטרים שלו הם 116 כ"ס. ומומנט של 330 ננומטר. הודות לכך, המכונית לא רק מאיצה מיד (המנוע החשמלי מניע את המכונית באותה מהירות, לא משנה באיזו מהירות היא פועלת כרגע), כי סקודה מדווחת שהסופרב מאיצה ל-60 קמ"ש תוך 5 שניות, היא יכול גם להאיץ את המכונית ל-140 קמ"ש - זה מאפשר לך לנסוע ללא לחץ ובמצב אפס פליטות, למשל בכבישים טבעתיים או כבישים מהירים.

בזמן נסיעה, המכונית מונעת בדרך כלל על ידי שני המנועים (מנוע הבעירה הפנימית מופעל על ידי חשמל, כך שהוא משתמש פחות בדלק מאשר במכונית רגילה), אך כאשר משחררים את הגז, בלמים או נוסעים במהירות קבועה, מנוע בעירה מכבה את המנוע ורק לאחר מכן מנוע חשמלי מניע גלגלים. אז המכונה עובדת בדיוק כמו היברידי קלאסי ומשחזר אנרגיה באותו אופן - בכל בלימה, האנרגיה משוחזרת והולכת לסוללות בצורה של זרם חשמלי; בעתיד, הוא משמש בדיוק כדי להבטיח שניתן יהיה לכבות את מנוע הבעירה הפנימית לעתים קרובות יותר.

הרכב ההיברידי הפלאג-אין הראשון הושק לשוק על ידי היצרנית הסינית BYD Auto בדצמבר 2008. זה היה דגם ה-F3DM PHEV-62. בכורה של גרסת הפלאג-אין ההיברידית של המכונית החשמלית הפופולרית בעולם, שברולט וולטהתרחש בשנת 2010. ט.oyota הועלה לראשונה ב-2012.

אמנם לא כל הדגמים פועלים באותו אופן, אבל רובם יכולים לפעול בשני מצבים או יותר: "הכל חשמלי" שבו המנוע והסוללה מספקים את כל האנרגיה לרכב, ו"היברידית" שמשתמשת גם בחשמל וגם בבנזין. PHEVs פועלים בדרך כלל במצב חשמלי לחלוטין, פועלים על חשמל עד שהסוללה נגמרת. חלק מהדגמים עוברים למצב היברידי לאחר הגעה למהירות יעד בכביש המהיר, בדרך כלל בסביבות 100 קמ"ש.

מלבד סקודה סופרב iV שתואר לעיל, הדגמים ההיברידיים המפורסמים והפופולריים ביותר הם קיה נירו PHEV, יונדאי איוניק פלאג-אין, BMW 530e ו-X5 xDrive45e, Mercedes E 300 ei E 300 de, Volvo XC60 Recharge, Ford Kuga PHEV, Audi Q5 TFSI e, פורשה קאיין E-Hybrid.

כלאיים ממעמקי הים עד השמיים

כדאי לזכור זאת כונן היברידי משמש לא רק בקטע של מכוניות נוסעים ומכוניות בכלל. לדוגמה מערכות הנעה היברידיות שימוש מנוע דיזל לוב טורבו חשמלי להניע קטרים ​​של רכבת, אוטובוסים, משאיות, מכונות הידראוליות ניידות וספינות.

במבנים גדולים זה בדרך כלל נראה כך מנוע דיזל/טורבינה מניע גנרטור חשמלי או משאבה הידראוליתהמניע מנוע חשמלי/הידראולי. בכלי רכב גדולים יותר, אובדן הכוח היחסי מצטמצם והיתרונות של חלוקת כוח דרך כבלים או צינורות ולא רכיבים מכניים הופכים ברורים יותר, במיוחד כאשר הכוח מועבר למערכות הנעה מרובות כגון גלגלים או מדחפים. עד לאחרונה, לכלי רכב כבדים היה אספקה ​​קטנה של אנרגיה משנית, כמו מצברים הידראוליים / מצברים.

כמה מהעיצובים ההיברידיים העתיקים ביותר היו כונני צוללות לא גרעינייםפועל על דיזל גולמי וסוללות תת-מימיות. לדוגמה, צוללות ממלחמת העולם השנייה השתמשו הן במערכות טוריות והן במערכות מקבילות.

פחות מוכרים, אבל עיצובים לא פחות מעניינים היברידיות דלק הידראוליות. בשנת 1978, סטודנטים במרכז המקצועי והטכני של מינסוטה הנפין במיניאפוליס הסבו חיפושית פולקסווגן ל היברידית בנזין-הידראולית עם חלקים מוגמרים. בשנות ה-90, מהנדסים אמריקאים ממעבדת ה-EPA פיתחו תיבת הילוכים "פטרו-הידראולית" למכונית סדאן אמריקאית טיפוסית.

רכב המבחן הגיע למהירות של כ-130 קמ"ש במחזורי נהיגה עירוניים וכביש מהירים מעורבים. התאוצה מ-0 ל-100 קמ"ש הייתה 8 שניות באמצעות מנוע דיזל 1,9 ליטר. ה-EPA העריך שהרכיבים ההידראוליים בייצור המוני הוסיפו רק 700 דולר למחיר המכונית. בדיקות EPA בדקו את העיצוב ההיברידי בנזין-הידראולי של פורד אקספדישן, שצרך 7,4 ליטר דלק ל-100 קילומטרים בתנועה עירונית. חברת השליחויות האמריקאית UPS מפעילה כיום שתי משאיות המשתמשות בטכנולוגיה זו (8).

8. היברידית הידראולית בשירות UPS

צבא ארה"ב ערך ניסויים רכבי שטח היברידיים של Humvee מאז 1985. ההערכות ציינו לא רק דינמיקה גדולה יותר וחסכון בדלק גדול יותר, אלא גם, למשל, חתימה תרמית קטנה יותר ופעולה שקטה יותר של מכונות אלו, אשר, כפי שניתן לנחש, עשויות להיות בעלות חשיבות רבה ביישומים צבאיים.

צורה מוקדמת מערכת הנעה היברידית לתחבורה ימית היו ספינות עם מפרשים על התרנים ו מנועי קיטור מתחת לסיפון. דוגמה נוספת כבר הוזכרה צוללת דיזל חשמלית. מערכות הנעה היברידיות חדשות יותר, אם כי שוב מיושנות, לספינות כוללות, בין היתר, עפיפונים גדולים מחברות כמו SkySails. גרירת עפיפונים הם יכולים לטוס בגבהים גבוהים פי כמה מתרני הספינה הגבוהים ביותר, ליירט רוחות חזקות ויציבות יותר.

מושגים היברידיים סוף סוף מצאו את דרכם לתעופה. לדוגמה, אב הטיפוס (9) צויד במערכת ממברנות היברידית החלפה (PEM) עד ספק כוח מנועשמחובר למדחף רגיל. תא הדלק מספק את כל הכוח לשלב השיוט. במהלך ההמראה והטיפוס, קטע הטיסה הדורש כוח ביותר, המערכת משתמשת בסוללות ליתיום-יון קלות משקל. מטוס ההדגמה הוא גם הרחפן המנועי של דימונה, שנבנה על ידי חברת Diamond Aircraft Industries האוסטרית, שביצעה שינויים בעיצוב המטוס. עם מוטת כנפיים של 16,3 מטר, המטוס יוכל לטוס במהירות של כ-100 קמ"ש, תוך שימוש באנרגיה המתקבלת מתא הדלק.

9 מטוסי הדגמה של תאי דלק של בואינג

לא הכל ורוד

אין להכחיש שבגלל מורכבות התכנון של כלי רכב היברידיים מאשר במקרה של רכבים קונבנציונליים, הפחתת פליטת כלי הרכב יותר ממפצה על פליטות אלו. כלי רכב היברידיים יכולים לצמצם את פליטת המזהמים הגורמים ערפיח עד 90 אחוז. ולצמצם את פליטת הפחמן בחצי.

למרות העובדה מכונית היברידית צורכים פחות דלק ממכוניות קונבנציונליות, עדיין קיים חשש מההשפעה הסביבתית של סוללת המכונית ההיברידית. רוב סוללות המכוניות ההיברידיות כיום מתחלקות לאחד משני סוגים: ניקל-מתכת הידריד או ליתיום-יון. עם זאת, שניהם עדיין נחשבים ידידותיים יותר לסביבה מאשר סוללות עופרת, המהווים כיום את רוב סוללות המתנע ברכבי בנזין.

יש לציין כאן שהנתונים אינם חד משמעיים. רעילות כללית ורמות חשיפה סביבתיות סוללות ניקל הידריד נחשב נמוך בהרבה מהמקרה סוללות חומצת עופרת או באמצעות קדמיום. מקורות אחרים אומרים שסוללות ניקל-מתכת הידריד רעילות הרבה יותר מסוללות חומצת עופרת, וכי מיחזור וסילוק בטוח מכבידים הרבה יותר. תרכובות ניקל מסיסות ובלתי מסיסות שונות, כגון ניקל כלוריד וניקל אוקסיד, הוכחו כבעלי השפעות מסרטנות ידועות שאושרו בניסויים בבעלי חיים.

סוללות litowo-jonowe הם נחשבים כיום לחלופה אטרקטיבית מכיוון שיש להם את צפיפות האנרגיה הגבוהה ביותר מכל סוללה ויכולים לייצר יותר משלושה מתח מתאי סוללת NiMH תוך שמירה על נפחים גבוהים. אנרגיה חשמלית. סוללות אלו גם מייצרות יותר כוח והן יעילות יותר, נמנעות מבזבוז חשמל במידה רבה יותר ומספקות עמידות מעולה, כאשר חיי הסוללה מתקרבים לזה של מכונית. בנוסף, השימוש בסוללות ליתיום-יון מפחית את המשקל הכולל של המכונית, ומאפשר גם לקבל 30 אחוז. צריכת דלק משופרת מאשר כלי רכב המונעים בבנזין, עם הפחתת פליטת CO₂.

למרבה הצער, הטכנולוגיות הנחשבות נועדו להיות תלויות בחומרים שקשה למצוא ויקרים יותר. מטה עיצוב מנוע וחלקים אחרים של כלי רכב היברידיים זקוקים, בין היתר, למתכות אדמה נדירות. לדוגמה דיספרוזיום, אלמנט אדמה נדיר הנדרש לייצור סוגים שונים של מנועים חשמליים ומערכות סוללות מתקדמות במערכות הנעה היברידיות. אוֹ ניאודימיום, מתכת אדמה נדירה נוספת המהווה מרכיב מרכזי במגנטים בעלי חוזק גבוה המשמשים במנועים חשמליים מגנט קבוע.

כמעט כל כדורי הארץ הנדירים בעולם מגיעים בעיקר מסין. מספר מקורות שאינם סיניים כגון אגם הוידאס בצפון קנדה או הר ולד באוסטרליה הוא נמצא כעת בפיתוח. אם לא נמצא פתרונות חלופיים, בין אם בצורת מרבצים חדשים ובין אם בחומרים שיחליפו מתכות נדירות, אז בוודאי שתהיה עלייה במחירי החומרים. וזה עלול לדרדר תוכניות להפחתת פליטות על ידי הוצאת בנזין בהדרגה מהשוק.

יש גם בעיות, מלבד עליית המחירים, בעלות אופי אתי. בשנת 2017, דו"ח של האו"ם חשף התעללות ילדים במכרות קובלט, חומר גלם חשוב ביותר עבור הטכנולוגיות הירוקות שלנו, כולל הדור האחרון של מנועים חשמליים ברפובליקה הדמוקרטית של קונגו (DCR). העולם למד על ילדים שנאלצו לעבוד במכרות הקובלט המלוכלכים, המסוכנים ולרוב הרעילים כבר בגיל ארבע. האו"ם מעריך שכשמונים ילדים מתים במכרות אלה מדי שנה. עד 40 קטינים נאלצו לעבוד מדי יום. לפעמים זה המחיר המלוכלך של הכלאיים הטהורים שלנו.

חידושי צינור הפליטה מעודדים

עם זאת, יש חדשות טובות עבור שיטות היברידיות ורצון כללי למכוניות נקיות יותר. חוקרים פיתחו לאחרונה מבטיח ומפתיע שינוי פשוט של מנועי דיזלשניתן לשלב עם הנעה חשמלית במערכות היברידיות. כונני דיזל זה יכול להפוך אותם לקטנים יותר, זולים יותר וקלים יותר לתחזוקה. והכי חשוב, הם יהיו נקיים יותר.

צ'ארלס מולר ושלושה מעמיתיו במרכז המחקר של המעבדה הלאומית של Sandia עבדו על שינוי המכונה Channel Fuel Injection (DFI-). הוא מבוסס על העיקרון הפשוט של מבער בונזן. מדענים אומרים ש-DFI יכול להפחית את פליטת הפליטה ואת הנטייה של DPF לסתום פיח. לדברי מולר, ההמצאה שלו יכולה אפילו להאריך את מרווחי החלפת השמן על ידי הפחתת כמות הפיח בתא הארכובה.

אז איך זה עובד? חרירים בדיזל רגיל הם יוצרים תערובות עשירות באזורי תאי הבעירה. עם זאת, על פי מדענים, אזורים אלה מכילים פי שניים עד פי עשרה יותר דלק ממה שדרוש לבעירה מלאה שלו. עם עודף כזה של דלק בטמפרטורה גבוהה, צריכה להיות נטייה ליצור כמות גדולה של פיח. התקנת תעלות DFI מאפשרת בעירה יעילה של סולר עם מעט או ללא היווצרות פיח. "התערובות שלנו מכילות פחות דלק", מסביר מולר בפרסום על הטכנולוגיה החדשה.

התעלות שעליהן מדבר מר מולר הם צינורות המותקנים במרחק קצר מהמקום שבו הם יוצאים מחורי הזרבובית. הם מותקנים בחלק התחתון של ראש הצילינדר ליד המזרק. מולר מאמין שהם יהיו עשויים בסופו של דבר מסגסוגת עמידה לטמפרטורה גבוהה כדי לעמוד באנרגיית החום של בעירה. עם זאת, לדבריו, העלויות הנוספות הכרוכות ביישום ההמצאה שפיתח צוותו יהיו קטנות.

כאשר מערכת בעירה מייצרת פחות פיח, ניתן להשתמש בה בצורה יעילה יותר. מערכת מחזור גז פליטה (EGR) להפחתת תחמוצות חנקן, NOx. לטענת מפתחי הפתרון, הדבר עשוי להפחית את כמות הפיח וה-NOx היוצאת מהמנוע לעשירית מהרמה הנוכחית. הם גם מציינים שהתפיסה שלהם תעזור להפחית את פליטת CO.₂ וחומרים נוספים הגורמים להתחממות כדור הארץ.

האמור לעיל אינו רק סימן לכך שאולי לא ניפרד ממנועי דיזל כל כך מהר, עליהם כבר התייאשו רבים. חדשנות בטכנולוגיית הנעת בעירה היא המשך של החשיבה מאחורי הפופולריות הגוברת של היברידיות. זוהי אסטרטגיה של צעדים קטנים, המפחיתה בהדרגה את העומס על הסביבה מכלי רכב. נחמד לדעת שחידושים בכיוון הזה מופיעים לא רק בחלק החשמלי של ההיברידית, אלא גם בדלק.