Samochód hybrydowy czy elektryczny – porównanie

Czy lepiej wybrać samochód elektryczny czy hybrydę? Sprawdź przygotowane przez nas porównanie i dowiedz się jakie zalety mają auta elektryczne i hybrydowe.

Jak działa napęd samochodu hybrydowego? Jak działa napęd samochodu elektrycznego? Czym różni się samochód hybrydowy od samochodu elektrycznego?

Wszyscy jesteśmy świadkami rewolucji. Motoryzacja wraca do swoich źródeł, czyli do napędu elektrycznego. Za pierwszym razem się nie udało, albowiem ówczesne akumulatory nie były w stanie sprostać wymaganiom stawianym przez producentów aut. Były zbyt ciężkie i przechowywały zbyt mało energii.

Dlaczego motoryzacja wraca do napędu elektrycznego? Przede wszystkim ze względu na ekologię. Samochód z napędem elektrycznym nie emituje bezpośrednio zanieczyszczeń. Ich źródłem są elektrownie dostarczające prąd do ładowania akumulatorów. Jednakże, zgodnie z założeniami, większość krajów powinna stopniowo przechodzić na czyste źródła produkcji prądu. To między innymi elektrownie atomowe, elektrownie gazowe, instalacje fotowoltaiczne, elektrownie wiatrowe, systemy pozyskiwania prądu z fal morskich, elektrownie wodne i wiele innych. Im mniej na ulicach samochodów z silnikami spalinowymi (benzynowymi, wysokoprężnymi), tym mniej spalin i cząstek stałych. A zatem mniej smogu, zanieczyszczeń i mniej chorób u ludzi. To także mniejsza presja na środowisko i zastopowanie globalnego ocieplenia. Presję na środowisko i ilość zanieczyszczeń znacznie zmniejsza również ograniczanie zapotrzebowania na ropę naftową.

Silnik elektryczny ma bardzo wiele zalet. Parametry jego pracy są o wiele lepsze od parametrów pracy silnika spalinowego. Silnik elektryczny jest trwały (co widać na przykładzie 30-letnich tramwajów, które są nadal sprawne i doskonale sobie radzą w codziennej pracy) i nie wymaga tak specjalistycznego serwisowania, jak silnik spalinowy.

Samochód hybrydowy to pomost pomiędzy stosowanym obecnie napędem spalinowym (benzynowym, wysokoprężnym) a przyszłościowym napędem elektrycznym. Ale już dziś można kupić nowoczesne samochody elektryczne, zeroemisyjne, będące forpocztą nadchodzącej rewolucji w świecie motoryzacji.

Najczęściej hybrydowy układ napędowy składa się z silnika benzynowego, silnika elektrycznego i dodatkowego zestawu akumulatorów. W samochodach francuskich stosowano połączenie silnika wysokoprężnego z elektrycznym.

Stosowanie układów hybrydowych ma na celu zmniejszenie zużycia paliwa i ograniczenie emisji spalin. W praktyce jednak niektórzy producenci samochodów zaczęli stosować napędy hybrydowe w przypadku ekskluzywnych limuzyn i SUV-ów klasy premium, wyposażanych w silniki o pojemności dochodzącej do 3 litrów. Jaki to miało cel? Chodziło to, aby auta te były uznawane za ekologiczne i aby mogły wjeżdżać do specjalnych stref w miastach.

Obecnie najpopularniejsze są trzy rodzaje napędów hybrydowych:

• hybryda szeregowa,
• hybryda równoległa,
• miękka hybryda.

W tym układzie (najczęściej) stosuje się silnik elektryczny, prądnicę, silnik spalinowy o małej pojemności, niewielki bak z paliwem oraz układ baterii.

Silnik elektryczny napędza koła, pobierając prąd z baterii samochodu. Kiedy poziom energii w bateriach się zmniejsza, załącza się silnik spalinowy. Napędza on prądnicę, która ładuje baterie samochodu.

Hybryda szeregowa może być ładowana przez silnik spalinowy w trakcie jazdy (zasięg zależy od pojemności paliwa w baku) albo bezpośrednio ze źródła prądu (najczęściej ze zwykłego gniazdka 230V, z domowej instalacji prądowej). Hybryda szeregowa emituje bardzo mało spalin, bo silnik spalinowy uruchamia się rzadko i w dodatku pracuje w optymalnym zakresie obrotów, co powoduje również niewielką emisję toksycznych związków.

Niektóre samochody elektryczne określane są mianem hybrydy szeregowej po tym, jak wyposaża się je w tzw. range extender. To nic innego jak mały silnik spalinowy przeznaczony do ładowania baterii w trakcie jazdy.

To obecnie najczęściej stosowane rozwiązanie. W tym przypadku napęd składa się z silnika spalinowego (najczęściej benzynowego, rzadziej wysokoprężnego), silnika elektrycznego i baterii (układ akumulatorów albo bateria litowo – jonowa). Stosowane są przy tym różne rozwiązania techniczne:

• Hybryda równoległa z jednym sprzęgłem – silnik elektryczny jest na stałe połączony z silnikiem spalinowym. Na przykład jest montowany na wale korbowym. Silnik elektryczny zastępuje również alternator i rozrusznik. Silnik elektryczny może napędzać samochód, ale tylko przy bardzo małej prędkości (zazwyczaj do 50 km/h) i na bardzo małym dystansie (do kilku kilometrów).
• Hybryda równoległa z dwoma sprzęgłami – w tej konstrukcji zastosowane jest dodatkowe sprzęgło, pomiędzy silnikiem elektrycznym a spalinowym, pozwalające na ich rozłączenie i połączenie, w razie potrzeby. Silnik elektryczny może napędzać koła samochodu (przy jeździe z małą prędkością i na małym dystansie) po rozłączeniu z silnikiem spalinowym. Dzięki temu nie musi pokonywać dodatkowych oporów i zużywa mniej energii. Zastosowanie dodatkowego sprzęgła pozwala na natychmiastowe połączenie silnika elektrycznego ze spalinowym. Jest to niezbędne, gdy kierowca chce jechać szybciej (i potrzebne jest uruchomienie silnika spalinowego, a silnik elektryczny zastępuje rozrusznik) albo gdy kończy się prąd w baterii zasilającej silnik elektryczny. Także i w tym przypadku silnik elektryczny może pracować w ograniczonym zakresie, a pewna ilość energii, niezbędna do uruchomienia silnika spalinowego, musi być zachowana w rezerwie.
• Hybryda mieszana – połączenie obydwu rozwiązań. Przykładowo rozwiązanie może obejmować silnik spalinowy, dwa silniki elektryczne i automatyczną, planetarną skrzynię biegów. Silnik spalinowy może napędzać koła i ładować baterie. Pierwszy silnik elektryczny może samodzielnie napędzać samochód, wspomagać silnik spalinowy przy dużych obciążeniach i odzyskiwać prąd z hamowania (wówczas silnik działa jako prądnica). Drugi silnik elektryczny zazwyczaj pełni rolę prądnicy, która ładuje akumulatory (baterie) w razie potrzeby.

To rozwiązanie, które wykorzystuje specjalny układ odzyskiwania energii z hamowania. Energia jest gromadzona w akumulatorach i wykorzystywana tam, gdzie jest największe zapotrzebowanie na nią. W tym przypadku nie stosuje się dodatkowego silnika elektrycznego. Czasami stosuje się dodatkowy element do przechowywania prądu – np. dodatkowy akumulator o dużej pojemności, przystosowany do przyjmowania dużych ilości prądu (technologia AGM albo EFB).

Współczesne samochody elektryczne produkowane są z wykorzystaniem następujących elementów:

• Silnika elektrycznego wysokiej mocy – obecnie najczęściej stosuje się silniki prądu zmiennego AC, przeważnie z magnesami trwałymi w wirniku, ale możliwe są inne rozwiązania;
• Sterownika silnika, sterującego jego mocą, przepływem prądu itd.;
• Baterii litowo-jonowej o dużej pojemności, będącej źródłem zasilania. Obecnie najczęściej w samochodach osobowych stosuje się baterie o pojemności od 20 kWh do 40 kWh;
• Falownika, który przetwarza prąd stały z baterii na prąd zmienny do zasilania silnika;
• Jednostopniowej, redukcyjnej skrzyni biegów.

Silnik elektryczny jest niewielki. Można go umieścić w pobliżu napędzanych kół, razem ze skrzynią biegów (również niewielką). Baterie litowo-jonowe są bardzo duże, wymagają także chłodzenia i podgrzewania (stosuje się specjalny układ z płynem, na wzór układu chłodzenia w samochodzie). Baterie składają się z kilku tysięcy ogniw. Baterie są płaskie i montuje się je pod podłogą auta. Bateria waży kilkaset kilogramów. Ale dzięki temu, że umieszcza się ją nisko, doskonale wpływa na rozkład ciężkości w aucie. A to z kolei wpływa pozytywnie na jakość prowadzenia.

Silnik elektryczny pracuje inaczej niż silnik spalinowy. Może bez problemu pracować z małymi i z dużymi prędkościami. Zapewnia bardzo wysoki moment obrotowy już w chwili uruchomienia silnika. Jest cichy. I nie emituje zanieczyszczeń. Składa się również z niewielkiej ilości części, co sprawia, że jest mało podatny na awarie mechaniczne.

Jakie są różnice pomiędzy samochodem hybrydowym a samochodem elektrycznym? Auto z napędem hybrydowym to pomost pomiędzy obecną motoryzacją (spalinową) a motoryzacją przyszłości (elektryczną). Samochód hybrydowy dalej potrzebuje paliwa, a jego silnik spalinowy i skrzynia biegów odpowiedniego serwisowania (od regularnego serwisu olejowego zaczynając…). Napęd elektryczny pełni jedynie rolę wspomagającą, pozwalając na delikatne oszczędności paliwa w codziennej eksploatacji.

Samochód elektryczny wymaga ładowania z domowego gniazdka 230V (to najtańsze rozwiązanie, ale ładowanie trwa najdłużej), z domowej ładowarki wysokiej mocy (trzeba zainwestować w jej zakup, ale ładowanie trwa o wiele szybciej, a koszty dalej są niskie) albo specjalnej ładowarki wysokiej mocy budowanej przez operatorów prywatnych i państwowych (rozwiązanie najszybsze, ale najdroższe, choć zdarzają się jeszcze darmowe ładowarki). Auto elektryczne zapewnia niskie koszty eksploatacji i serwisowania. Daje także wyjątkową przyjemność z prowadzenia, zapewnianą przez dynamiczny napęd elektryczny.

W samochodzie elektrycznym stosuje się:

• inny układ ogrzewania kabiny: elektryczny, często jest to ogrzewanie foteli;

• inny układ klimatyzacji: sprężarka napędzana jest dedykowanym silnikiem elektrycznym;

• elektryczne wspomaganie kierownicy;

• bardzo często ekologiczne opony o niskich oporach toczenia.

Na desce rozdzielczej elektrycznego auta brakuje obrotomierza. Zamiast niego instalowane są rozwiązania do monitorowania poziomu naładowania baterii. Auto elektryczne nie ma również sprzęgła. Kierunek jazdy wybiera się za pomocą joysticka stylizowanego na drążek automatycznej zmiany biegów.

Mazda wprowadziła do swojej oferty przełomowy crossover. Mazda MX-30 to pierwszy samochód elektryczny japońskiego producenta, zbudowany zgodnie ze stylistyką Kodo – Dusza Ruchu. Auto jest masywne, ale aerodynamicznie gładkie. Samochód ma mocne podwozie stylizowane na auto terenowe, dynamiczne nadwozie, które wygląda, jakby opłynęła je fala powietrza, a także tył, stylizowany na coupe. Zastosowano przy tym niezwykle oryginalne drzwi freestyle otwierające się w przeciwległe strony i zapewniające wygodny dostęp do wnętrza.

Auto może wygodnie przewieźć 5 osób. Samochód wyposażono w szereg nowoczesnych rozwiązań ułatwiających sterowanie. Jak w smartfonie – minimum przycisków, maksimum dostępnych funkcji. Kierowca ma do swojej dyspozycji duże wyświetlacze, a także system head-up. W pracy uzupełniają go i chronią aktywne systemy wsparcia i bezpieczeństwa Mazdy.

Auto napędzane jest przez silnik elektryczny e-Skyactiv o mocy 145 KM. Źródłem zasilania jest bateria litowo-jonowa o pojemności 35,5 kWh. Średnie zużycie energii jest bardzo niskie i wynosi zaledwie 19 kWh/100 kilometrów.

Mazda opracowała innowacyjny układ hybrydowy M-Hybrid, który może być stosowany w samochodach z silnikami benzynowymi z rodziny Skyactiv-X. Najważniejszą częścią układu hybrydowego jest generator prądu ISG, zintegrowany z rozrusznikiem auta (czyli w praktyce z małym silnikiem elektrycznym, przeznaczonym do rozruchu silnika spalinowego). Generator ISG odzyskuje energię z hamowania. Jest ona kierowana do dodatkowego, pojemnego akumulatora o napięciu 24V.

Zebrana energia jest wykorzystywana na przykład do rozruchu jednostki napędowej. Wtedy potrzeba najwięcej energii. Zebrana w akumulatorze energia może być również kierowana do tych układów, które w danej chwili potrzebują najwięcej energii.

Dzięki temu, że rozrusznik jest zasilany z dodatkowego akumulatora, alternator nie musi ładować standardowego akumulatora. Nie jest on tym samym tak obciążony, a silnik spalinowy (który napędza alternator za pomocą paska wieloklinowego) może zużyć mniej paliwa. Przeczytaj więcej na temat silników Skyactiv-X w M-Hybrid.

Nowoczesne samochody Mazdy wyposażono w najnowsze technologie, które pozwalają oszczędzać paliwo i emitować mniej zanieczyszczeń do atmosfery. To od ciebie zależy, czy zdecydujesz się na nowoczesne, bezpieczne i świetnie wyposażone auto, napędzane nowoczesnym silnikiem benzynowym Skyactiv-X, z układem hybrydowym M-Hybrid i czy dołączysz do elektrycznej rewolucji. Każdy samochód Mazdy zapewni ci komfort, bezpieczeństwo i przyjemność z jazdy.