Što su hibridna vozila i kako funkcioniraju? (prednosti i mane)

Sadržaj:

1. Što su hibridna vozila (HEV)?
2. Način rada vozila s hibridnim pogonom
3. Vrste hibridnih pogona
4. Razlika između paralelnih i serijskih hibrida
5. Prednosti i mane hibridnih vozila
6. Iskustvo vožnje hibridnih automobila
7. Isplati li se kupiti hibridni automobil? I kome?
   

Što su hibridna vozila (HEV)?

Hibridna vozila (HEV - eng. hybrid electric vehicles) su sva vozila koja za vožnju koriste kombinaciju dva ili više različitih pogona.

Kada u slobodnom razgovoru govorimo o hibridnim vozilima, najčešće mislimo na hibridna vozila koja za pogon koriste kombinaciju konvencionalnog motora na fosilna goriva i jednog ili više elektromotora s baterijom.

Najčešća kombinacija hibridnog pogona u cestovnim vozilima je kombinacija benzinskog motora i elektromotora.

Iako su vrlo rijetke, još se mogu pronaći kombinacije hibridnih pogona s elektromotorom i dizelskim motorom ili motorom s gorivnim člancima (umjesto fosilnih goriva za pogon koristi vodik).

Baterije hibridnih automobila se u pravilu ne moraju puniti korištenjem punjača za električna vozila, već se nadopunjavaju iz energije koju tijekom vožnje proizvodi benzinski motor.

Glavna prednost hibridnih vozila u odnosu na vozila pogonjena motorima s unutarnjim izgaranjem bez hibridnog pogona je izuzetno niska potrošnja goriva.

Razlika u potrošnji je najveća tijekom gradske vožnje pri malim brzinama kada vozilo većinu vremena pogoni elektromotor.

Način rada vozila s hibridnim pogonom

Tajna niske potrošnje hibridnih vozila je upravo u njihovom način rada.

Vozila s hibridnim pogon imaju nisku potrošnju goriva zbog toga što se svaka vrsta pogona koristi u režimu vožnje u kojem je upravo ta vrsta pogona najefikasnija.

Elektromotor pogonjen električnom energijom iz baterija se koristi za kretanje iz mjesta i za vožnju na malim brzinama po gradu gdje je potrošnja goriva benzinskog motora u pravilu najveća.

Na malim brzinama benzinski motor je ugašen jer je tada najmanje efikasan, a za pogon se koristi elektromotor koji instantnim maksimalnim okretnim momentom osigurava bolje performanse i brže pokretanje iz mjesta.

S obzirom na to da je u tom režimu rada benzinski motor ugašen, tada vozilo uopće ne troši gorivo.

Dok je vozilo u mirovanju, električna energija iz baterija se koristi za napajanje svih sustava i uređaja u vozilu.

Benzinski motor se pali po potrebi, primjerice u trenutcima kada je potrebno naglo ubrzati, voziti većim brzinama ili kada se pojavi potreba za dopunjavanjem baterije.

Za maksimalnu uštedu na potrošnji goriva sustav optimizira korištenje svakog pogona onda kada je on najefikasniji, a ako se pojavi zahtjev za većim snagama, oba pogona mogu raditi u isto vrijeme kako bi osigurali što veću snagu i bolje performanse.

Osim pametnog iskorištavanja pogonskih sustava, još jedan razlog nevjerojatno niske potrošnje hibrida je regenerativno kočenje.

Regenerativno kočenje je funkcionalnost električnog i hibridnog vozila da energiju kočenja pretvori u električnu energiju i pohrani u bateriju kako bi se mogla naknadno ponovno koristiti.

Prilikom slabijeg pritiska papučice kočnice sustav će umjesto kočnica aktivirati sustav regenerativnog kočenja, a kada je potrebno brže usporavati, sustav će uz regenerativno aktivirati i uobičajen sustav kočenja kočnicama.

Zbog regenerativnog kočenja, kod određenih hibridnih vozila je moguće voziti isključivo korištenjem papučice gasa (eng. one-pedal driving), bez korištenja papučice kočnice.

Sustav funkcionira tako da pri otpuštanju papučice gasa, zbog otpora koji stvara regenerativno kočenje, vozilo počinje značajno usporavati.

Usporavanje i regeneracija se neće prekinuti sve do ponovnog pritiska na papučicu gasa ili do potpunog zaustavljanja vozila.

Takav način vožnje ima mnoštvo prednosti:

• povećana regeneracija energije dodatno smanjuje potrošnju goriva, 
• smanjena potrebe za korištenjem kočnica smanjuje troškove održavanja kočnica, i
• povećava sigurnost vožnje jer se vožnja odvija u skladu s načelima defenzivne vožnje.

Primarna svrha hibridnih sustava kod osobnih automobila je ušteda na potrošnji goriva, no kombinaciju benzinskog i elektromotora koriste i suvremeni super brzi automobili i trkači bolidi.

Hibridni pogon takvim vozilima povećava performanse, elektromotor pri malim brzinama osigurava veća ubrzanja, a benzinski motor omogućava postizanje velikih brzina vožnje.

U nastavku pročitaj koje sve vrste hibridnih pogona postoje i njihove međusobne razlike.

Vrste hibridnih pogona

Prema načinu punjenja baterije, hibridna vozila dijele se na:

• samopunjive hibride, i 
• plug-in hibride.

Samopunjivi hibridi imaju zatvoreni hibridni sustav koji nema mogućnost punjenja baterije izvana preko punjača za električna vozila, već ju nadopunjavaju isključivo energijom iz benzinskog motora i regenerativnim kočenjem.

Plug-in hibridi se razlikuju od samopunjivih hibrida jer imaju otvoreni hibridni sustav pa ih je moguće nadopunjavati električnom energijom iz vanjskog električnog izvora korištenjem punjača za električna vozila.

Samopunjivi hibridi se po snazi i količini potpore električnog sustava dijele na:

• blage hibride (MHEV - eng. mild hybrid electric vehicles), i
• potpune hibride (FHEV - eng. full hybrid electric vehicles).

Blagi hibridi (MHEV)

Blagi hibridi imaju vrlo slabe električne sustave.

Vozila s blagim hibridnim sustavima imaju baterije malih kapaciteta i slab elektromotor koji ih ne može samostalno pogoniti bez korištenja benzinskog motora.

Elektromotor pomaže benzinskom motoru kada je on manje efikasan, primjerice prilikom kretanja iz stajanja ili kod ubrzanja.

Uz to, električna energija iz baterije se koristi za napajanje uređaja i sustava dok automobil stoji, dok je benzinski motor ugašen.

Blagi hibridni sustavi se zbog svog načina rada mogu smatrati naprednim i efikasnijim start-stop sustavima, i ništa više od toga.

Ipak, velika prednost u odnosu na vozila bez hibridnog sustava je u regenerativnom kočenju s kojim se energija kočenja koja bi bila izgubljena pohranjuje u baterije za naknadno korištenje.

Ušteda na potrošnji goriva kod blagih hibrida nije usporediva s uštedom koju imaju potpuni hibridi. 

Ovisno o modelu, može se očekivati 10 - 15 % manja potrošnja goriva u odnosu na vozila bez hibridnog pogona.

Jedan od trenutno najpopularnijih automobila s blago hibridnim pogonom je Suzuki Swift.

Potpuni hibridi (FHEV)

Potpuni hibridi su hibridna vozila na koja mislimo kad ih spominjemo u svakodnevnom razgovoru, a ujedno su i najzastupljenija vrsta hibridnih vozila trenutno na tržištu.

Potpuni hibridi imaju baterije većeg kapaciteta i znatno jače elektromotore u odnosu na blage hibridne.

Zbog jačeg električnog sustava, potpuni hibridi u određenim režimima vožnje, ograničeno vrijeme, mogu u potpunosti samostalno pogoniti vozilo, bez potrebe za uključivanjem u rad benzinskog motora.

Kako imaju veću bateriju, mogu koristiti napredne sustave regenerativnog kočenja i tako pohraniti više energije za naknadno korištenje.

Ta regenerirana energija kočenja koristi se efikasnije nego je to slučaj kod blagih hibrida jer na malim brzinama (do 40 km/h), na kojima je benzinski motor najmanje efikasan, vozilo pogoni isključivo elektromotor.

Takav način rada osigurava značajne uštede u potrošnji goriva koji su kod automobila s motorima s unutarnjim izgaranjem nezamislivi.

Već godinama najpopularniji hibridni automobili su automobili Toyote, a najprodavaniji modeli su Yaris i Corolla.

Plug-in hibridi (PHEV)

Plug-in hibridi se od prethodno navedenih vrsta razlikuju po tome što imaju baterije višestruko većeg kapaciteta koje mogu nadopunjavati električnom energijom iz vanjskog izvora, preko punjača za električna vozila.

Baterije su dovoljno velike i elektromotor je dovoljno snažan da vozilo može veće udaljenosti (do 100 km) prijeći bez potrebe za korištenjem benzinskog motora.

Benzinski motor se uključuje automatski kada se potroši energija pohranjena u baterijama ili tijekom vožnje na zahtjev vozača.

Velika prednost plug-in hibrida je u tome što se zbog veće baterije veći dio vremena mogu koristiti na identičan način kao i potpuno električni automobili.

Punjenje preko noći na kućnom punjaču osigurat će dovoljan doseg za svakodnevne potrebe gradske vožnje, a benzinski motor se može koristiti na autocesti kod dužih putovanja ili u nuždi kad se baterija isprazni.

Problem s plug-in hibridima u prošlosti je bio u tome što bateriju nisu mogli nadopunjavati energijom iz benzinskog motora, već isključivo punjenjem izvana i regenerativnim kočenjem.

Međutim, danas to više nije slučaj, pa se plug-in hibridi mogu koristiti na identičan način kao i potpuni hibridi.

Ipak, najbolji način korištenja plug-in hibrida je da se maksimalno voze na električnu energiju, a benzinski motor koristi samo u nuždi.

Jedino takav ispravan način korištenja može s vremenom opravdati znatno veću početnu cijenu u odnosu na potpune hibride.

Pravi primjeri plug-in hibrida s najsuvremenijom tehnologijom, i mnoštvom prodanih primjeraka na trenutnom tržištu su Mitsubishi Eclipse Cross PHEV i Kia Niro PHEV.

Razlika između paralelnih i serijskih hibrida

Hibridna vozila se još dijele i prema načinu dovođenja snage do kotača na:

• hibridna vozila s paralelnim hibridnim sustavom, i 
• hibridna vozila sa serijskim hibridnim sustavom.

Paralelni hibridi

Paralelni hibridni pogoni su najpopularniji i mogu se pronaći u većini današnjih hibridnih vozila.

Kod paralelnih hibrida, elektromotor i benzinski motor rade neovisno jedan od drugom, a snaga iz svakog pojedinog izvora sastaje se u mjenjaču preko kojeg se prenosi na kotače.

Svaki od motora se koristi onda kada je on najefikasniji.

Elektromotor u gradu, na malim brzinama, a benzinski motor po potrebi, kada je potrebna veća snaga, veće brzine ili kada je potrebno dopuniti bateriju.

Da bi potrošnja bila minimalna, hibridi u pravilu imaju ugrađene automatske mjenjače, a sustav automatski kontrolira u kojem trenutku će se koristiti pojedini motor.

Iako su vrlo rijetki, neki blagi hibridi dolaze i s manualnim mjenjačem.

Serijski hibridi

Serijski hibridni sustavi funkcioniraju tako da se za pogon kotača koristi isključivo elektromotor.

Elektromotor koristi električnu energiju pohranjenu iz baterija koja se povremeno nadopunjava regenerativnim kočenjem.

Kad se baterija isprazni do određene mjere, uključuje se benzinski motor koji nije direktno spojen na mjenjač, kao što je to slučaj kod paralelnih hibridnih vozila.

Snagom benzinskog motora se pokreće generator električne energije i tako dopunjava bateriju.

Osim benzinskog motora, za generiranje električne energije mogu se koristiti dizelski motor ili motor s gorivim ćelijama.

Kod serijskih hibrida kotači su, kao i kod potpuno električnih vozila, u svakom trenutku pokretani od strane elektromotora, a jedina razlika je u načinu nadopunjavanja baterije.

Najveća mana i glavni razlog zašto se serijski hibridni sustavi koriste manje od paralelnih je u gubitcima koji nastaju zbog dodatnog koraka u kojem dolazi do pretvorbe energije iz benzinskog motora u električnu.

Serijskim hibridni sustavi se još uvijek ugrađuju u isključivo u eksperimentalne modele automobila koji su vrlo rijetki zbog čega ih se ne može niti vidjeti na cestama.

Jedan od popularnih modela sa serijskim hibridnim sustavom je Mazda MX-30.

Uz to, Mazda MX-30 je plug-in hibrid, jer se može puniti električnom energijom korištenjem punjača za električna vozila.

Prednosti i mane hibridnih vozila

Razlog kupnje hibridnog vozila kod većine kupaca je njihova najveća prednost, tj. nevjerojatno niska potrošnja goriva u odnosu na vozila bez hibridnog pogona

Razlika u potrošnji goriva najveća je kod potpunih hibrida i plug-in hibrida kada se vozilo većinom koristi u gradskoj vožnji.

Najveća mana hibridnog vozila je relativno visoka početna cijena koja nekim vozačima neće opravdati potencijalnu uštedu u potrošnji goriva.

Iako funkcioniraju na sličan način, postoje razlike između svakog pojedinog hibridnog sustava koje značajno utječu na njihov način korištenja.

U nastavku pročitaj prednosti i mane za svaki.

Prednosti i mane blago hibridnih vozila (MHEV)

Prednosti:

• niža potrošnja goriva (u odnosu na vozila bez hibridnog pogona)
• smanjen utjecaj na okoliš (osobito u gradskoj vožnji)
• značajno jeftiniji od ostalih vrsta hibrida (i električnih vozila)
• nema potrebe za nadopunjavanjem baterije
• niži troškovi održavanja (u odnosu na vozila bez hibridnog pogona)

Mane:

• vrlo male uštede na potrošnji goriva
• potpuna ovisnost o benzinskom motoru i cijeni goriva
• ne udovoljavaju uvjetima za sufinanciranje FZOEU

Iako imaju hibridnih pogon, blagi hibridi, za razliku od potpunih i plug-in hibrida, ne nude značajne uštede u potrošnji goriva.

S druge strane, imaju prednost u tome što se početna cijena takvih vozila u pravilu ne razlikuje u odnosu na uobičajena vozila bez hibridnog pogona.

Zbog toga mogu biti odlična alternativa ako planiraš kupnju gradskog vozila bez hibridnog pogona.

Uz to, imaju mnoštvo drugih prednosti kao što su manji utjecaj na okoliš i zbog regenerativnog kočenja potencijalno niže troškove održavanja.

Prednosti i mane potpuno hibridnih vozila (FHEV)

Prednosti:

• niska potrošnja goriva, osobito u gradskoj vožnji
• smanjen utjecaj na okoliš, osobito u gradskoj vožnji
• ugodna i relativno tiha vožnja
• dokazano pouzdani
• relativno niski troškovi održavanja
• jeftiniji od plug-in hibrida i električnih vozila

Mane:

• veća početna cijena vozila
• ovisnost o benzinskom motoru i cijeni goriva
• smanjen prostor unutar vozila (stražnja klupa, prtljažnik)
• potencijalno skupi popravci i zamjena baterije
• ne udovoljavaju uvjetima za sufinanciranje FZOEU

Kada se uzmu u obzir sve prednosti i mane, te njihova popularnost, potpuno hibridna vozila su najbolji odabir za većinu vozača.

Najveća prednost je značajno niska potrošnja za koju vozač ne mora mijenjati svoj životni stil i način vožnje u odnosu na vozila bez hibridnog pogona.

Potpuni hibridi će se najviše isplatiti vozačima koji prelaze minimalno prosječnu godišnju kilometražu, a većinom se voze po gradu.

Zbog toga su potpuni hibridi praktični za taksiste u većim gradovima.

Vožnja potpunih hibrida je ugodna i relativno tiha, a dokazano su pouzdani pa su troškovi održavanja u pravilu niži od vozila bez hibridnog pogona s benzinskim  ili dizelskim motorima.

Problem nekim vozačima može predstavljati nešto veća početna cijena u odnosu na uobičajena vozila, a i dalje značajno manja od početne cijene plug-in hibridnog ili potpuno električnog vozila.

Ipak, ta veća cijena će se većini vozača, zbog uštede na troškovima vožnje, isplatiti značajno prije nego li je to slučaj kod plug-in hibrida i potpuno električnih vozila.

Za gradsku vožnju su potpuni hibridi pun pogodak.

Prednosti i mane plug-in hibridnih vozila (PHEV)

Prednosti:

• nisko troškovi vožnje, osobito u gradskoj vožnji
• smanjen utjecaj na okoliš, osobito u gradskoj vožnji
• ugodna i relativno tiha vožnja na struju
• neovisnost o cijeni goriva
• neovisnost o električnim punionicama na dužim putovanjima
• mogućnost sufinanciranja poticajima FZOEU

Mane:

• visoka početna cijena vozila
• ograničen domet vožnje na električnu energiju
• potencijalno skupi popravci i zamjena baterije
• veća potrošnja goriva ako se voze isključivo na gorivo
• veća težina vozila zbog baterija

Najveća prednost plug-in hibridnih automobila u odnosu na druge hibride je to što zbog veće baterije mogu prelaziti veće udaljenosti kao potpuno električna vozila.

Kada je to nužno, mogu voziti i kao uobičajena vozila pogonjena motorom s unutrašnjim izgaranjem.

Plug-in hibridi omogućuju punjenje baterije na kućnom punjaču za električna vozila što značajno smanjuje troškove vožnje.

S druge strane, kada je potrebno, benzinski motor omogućuje praktički neograničen doseg što je velika prednost u odnosu na potpuno električnih vozila.

Može se reći kako su plug-in hibridi idealni za vozače koji većinu vremena voze na struju i  žele maksimalno štedjeti na troškovima vožnje, a još uvijek nisu spremni za prijelaz na potpuno električno vozilo.

Ako se pak ne koriste onako kako su namijenjeni, tj. većinu vremena voze uz potporu benzinskog motora, tada sve prednosti plug-in hibrida padaju u vodu jer se trošak vožnje značajno povećava.

Ideja manjih troškova plug-in hibrida može biti odlična na početku, no vrlo je teško održati naviku nadopunjavanja baterije i ispravnog korištenja s obzirom na to da je u svakom trenutku dostupna vožnja uz potporu benzinskog motora.

Da bi korištenje plug-in hibridnih vozila bilo praktično, preporučuje se kao i za potpuno električna vozila, instalacija brzog kućnog AC punjača.

Najveća mana plug-in hibrida je izrazito visoka početna cijena zbog koje se takva vozila većini vozača ipak neće isplatiti jer ne prevaljuju dovoljno velike dnevne kilometraže.

Iskustvo vožnje hibridnih automobila

Način vožnje hibridnih automobila vrlo je sličan, ako ne i identičan, vožnji uobičajenih automobila s motorima s unutrašnjim izgaranjem bez hibridnog pogona.

Ipak, postoje sitnice koje mogu značajno smanjiti troškove i poboljšati iskustvo vožnje hibrida.

Kod samopunjivih hibrida treba izbjegavati nagla ubrzanja koja zahtijevaju paljenje benzinskog motora i povećavaju potrošnju goriva.

Svi današnji hibridi u pravilu dolaze s automatskim mjenjačem koji je vrlo sličan uobičajenim automatskim mjenjačima i značajno olakšava svakodnevnu gradsku vožnju.

Neki hibridi dolaze s funkcijom podešavanja jačine regenerativnog kočenja.

Što je regenerativno kočenje jače, pri popuštanju papučice gasa, automobil će regenerirati više električne energije, ali i osjetnije usporavati.

Ako su baterije dovoljno napunjene, većinu potpunih i sve plug-in hibride je moguće voziti u potpuno električno (EV) modu što značajno smanjuje potrošnju goriva.

Najčešće se hibridi voze u automatskom modu u kojem sustav samostalno, u ovisnosti o potrebnim performansama i napunjenosti baterije, određuje u kojem trenutku će se koristiti koji pogon.

Kod nekih vozila je moguće odabrati modove rada za maksimalne performanse ili uštedu na troškovima vožnje.

Veliki broj današnjih plug-in hibrida daje vozaču mogućnost odabira želi li voziti na struju ili na benzin.

Primjerice, vozač može odabrati vožnju na benzin po autocesti kada je on najefikasniji kako bi napunio bateriju i sačuvao električnu energiju za vožnju po gradu.

Niti jedan hibridni sustav nije isti pa se svakako preporučuje čitanje uputstva za korištenje dobivena od strane proizvođača.

Isplati li se kupiti hibridni automobil? I kome?

Svaka vrsta pogona, pa tako i hibridni, ima svojih prednosti i mana koje u kombinaciji sa životnim stilom i navikama vozača definiraju isplati li se kupiti vozilo s takvom vrstom pogona.

Ako vozilom planiraš prelaziti velike godišnje kilometraže uglavnom po autocesti, tada se kao najbolji izbor nameće vozilo s dizelskim motorom.

Hibridna vozila će po autocesti zbog velikih brzina vožnje voziti uz pomoć benzinskog motora koji u pravilu troši više od dizelskog, te neće biti prilike za korištenjem elektromotora.

Plug-in hibridi su idealni za vozače koji svakodnevno prelaze kilometraže koje su unutar dosega jednog punjenja njihove baterije, a imaju mogućnost ugradnje brzog kućnog AC punjača koji će osigurati dopunjavanje baterije preko noći kad je struja najjeftinija.

S plug-in hibridima možeš bezbrižno na duža putovanja bez potrebe za brigom oko punjenja baterije, što nije slučaj s potpuno električnim vozilom.

Ako imaš dovoljan budžet za plug-in hibrida i mogućnost instalacije punjača, što te sprječava kupiti potpuno električno vozilo?

S druge strane, potpuni hibridi su idealni za vozače koji imaju ograničen budžet, nemaju mogućnost instalacije brzog kućnog AC punjača, voze se uglavnom po gradu i žele značajno uštedjeti na troškovima vožnje.

Ako pak tvoj budžet nije dovoljan za kupnju potpunog hibrida, a voziš se uglavnom po gradu, uz ostale vrste pogona, razmisli o kupnji blagog hibrida.

Koji hibridni automobil kupiti?

Ako smatraš da su hibridi idealni za tebe, svakako pogledaj liste najjeftinijih hibridnih automobila i najjeftinijih plug-in hibridnih automobila.