ΑΦΙΕΡΩΜΑ

Ηλεκτρικά & Υβριδικά: Η επόμενη μέρα

Υπό το ασφυκτικό βάρος της αναγκαιότητας περιορισμού των εκλυόμενων ρύπων, η παγκόσμια αυτοκινητοβιομηχανία αναζητά το νέο, εξηλεκτρισμένο στίγμα της μέσα από λιγότερο ή περισσότερο γνωστές τεχνολογίες.

ilektrika-amp-038-yvridika-i-epomeni-mera-561387919

H πρώτη συστηματική προσπάθεια περιορισμού της κατανάλωσης καυσίμου από τους κατασκευαστές αυτοκινήτων πραγματοποιήθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1970, στον απόηχο της πετρελαϊκής κρίσης και της ξέφρενης πορείας που ακολούθησαν οι τιμές των ούτως ή άλλως δυσεύρετων εκείνη την εποχή υγρών καυσίμων. Σχεδόν μισό αιώνα μετά, η παγκόσμια αυτοκινητοβιομηχανία βρίσκεται στην ίδια ακριβώς θέση, αντιμέτωπη με το φάσμα της βίαιης προσαρμογής της στα ολοένα και αυστηρότερα περιβαλλοντικά πρότυπα.

Το ζητούμενο σε αυτή την περίπτωση, βέβαια, δεν είναι μόνο η μείωση της κατανάλωσης καυσίμου αλλά κυρίως ο περιορισμός των εκλυόμενων ρύπων και ειδικότερα του διοξειδίου του άνθρακα, το οποίο έχει ενοχοποιηθεί για την κλιματική αλλαγή και την υπερθέρμανση του πλανήτη. Κάπως έτσι, οι κατασκευαστές οχημάτων σε παγκόσμιο επίπεδο έχουν εναποθέσει τις ελπίδες τους στην τεχνολογία, και δη σε εκείνη που επιχειρεί με τον έναν ή τον άλλον τρόπο να βάλει την ηλεκτροκίνηση στη ζωή μας. 

Ήπιο υβριδικό σύστημα

H ήπια υβριδική τεχνολογία συνιστά μια πρόσφατη… κατάκτηση για το παγκόσμιο αυτοκινητικό στερέωμα, παρά το γεγονός ότι είναι η απλούστερη μορφή συμβίωσης ενός ηλεκτρικού μοτέρ με έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης. 

Η αρχή λειτουργίας ενός ήπιου υβριδικού συνόλου βασίζεται στην παρουσία ενός ισχυρού εναλλάκτη, ο οποίος έχει διπλό ρόλο. Ο πρώτος και κύριος είναι να μετατρέπει, μέσω της απευθείας σύνδεσης με τον στροφαλοφόρο άξονα του κινητήρα, την κινητική ενέργεια σε ηλεκτρική με την οποία τροφοδοτεί τα περιφερειακά συστήματα του οχήματος. Η δεύτερη υποχρέωση του εναλλάκτη/ηλεκτρικού μοτέρ ενός mild hybrid συνόλου είναι να συμβάλει στο έργο του ίδιου του κινητήρα, παρέχοντας σε αυτόν την ισχύ και τη ροπή που είναι ικανός να αποδώσει. 

Η ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται για την υποβοήθηση του θερμικού κινητήρα από τον εναλλάκτη προέρχεται από μια μικρού μεγέθους και χωρητικότητας μπαταρία ιόντων λιθίου, ενώ ο οδηγός δεν έχει τρόπο να παρέμβει στη λειτουργία του συστήματος και να παραμετροποιήσει τα χαρακτηριστικά του. Με αυτόν τον τρόπο και κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες περιορίζεται η κατανάλωση καυσίμου και οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, χωρίς αυτή η μείωση ωστόσο να μπορεί να θεωρηθεί σημαντική. Αυτό είναι και το μεγαλύτερο μειονέκτημα ενός ήπια υβριδικού συστήματος, το οποίο κατά τα άλλα δεν απαιτεί ιδιαίτερες θυσίες σε επίπεδο αρχιτεκτονικής, καθώς η ενσωμάτωσή του σε ένα οποιοδήποτε κινητήριο σύνολο θεωρείται και είναι απλή. Το μέγεθος των μπαταριών είναι τέτοιο που δεν αυξάνει σημαντικά το κόστος της υλοποίησης ή το βάρος, ενώ δεν οδηγεί και σε χωροταξικούς συμβιβασμούς.

ilektrika-amp-038-yvridika-i-epomeni-mera0

Πλήρως υβριδικό σύστημα

Το αμέσως επόμενο στάδιο εξηλεκτρισμού είναι τα πλήρως υβριδικά συστήματα, τα οποία αποτελούνται από έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης και ένα ηλεκτρικό μοτέρ με ισχύ αρκετή ώστε να αναλάβει όταν χρειαστεί την κίνηση του οχήματος. Ο περιορισμός στην προκειμένη περίπτωση προκύπτει από τη μικρή χωρητικότητα των μπαταριών, οι οποίες δεν διαθέτουν την απαραίτητη ηλεκτρική ενέργεια ώστε να μπορεί κανείς να μιλήσει για ηλεκτρική αυτονομία. Φυσικά, σε ευνοϊκές συνθήκες, ένα υβριδικό όχημα μπορεί να διανύσει αρκετά χιλιόμετρα χωρίς τη συμμετοχή του θερμικού κινητήρα, οδηγώντας στη θεαματική μείωση της κατανάλωσης καυσίμου και των εκπομπών ρύπων. Η φόρτιση των μπαταριών γίνεται είτε με τη διαδικασία της ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση είτε από τη λειτουργία του ίδιου του κινητήρα εσωτερικής καύσης. Αν θα έπρεπε να καταγράψουμε τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα των «self charging» υβριδικών οχημάτων, τότε αυτά θα ήταν το προσιτό κόστος απόκτησης και η αποτελεσματικότητά τους ως προς τον περιορισμό της κατανάλωσης καυσίμου. Αντιστοίχως, ανάμεσα στα μειονεκτήματά τους ξεχωρίζει η απουσία της δυνατότητας φόρτισης από εξωτερική πηγή ενέργειας και η μηδαμινή ηλεκτρική αυτονομία.

Plug-in υβριδικό σύστημα    

Αν κάποιος, λοιπόν, θελήσει να συνδυάσει την ελευθερία κινήσεων που του προσφέρει ένας κινητήρας βενζίνης και diesel με όλα τα πλεονεκτήματα που μπορεί να προσφέρει η ηλεκτροκίνηση, τότε η επιλογή ενός plug-in υβριδικού οχήματος αποτελεί μονόδρομο. Όπως σε ένα self charging υβριδικό σύνολο, έτσι και εδώ ο κινητήρας εσωτερικής καύσης συνδυάζεται με τουλάχιστον ένα ηλεκτρικό μοτέρ, με τη διαφορά ότι η ενεργειακή χωρητικότητα των μπαταριών είναι τέτοια που εξασφαλίζει ηλεκτρική αυτονομία μερικών δεκάδων χιλιομέτρων. Η απόσταση που μπορεί να διανύσει κανείς με την αποκλειστική χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας διαφέρει ανάλογα με την ενεργειακή χωρητικότητα των μπαταριών, ωστόσο στις περισσότερες των περιπτώσεων κυμαίνεται μεταξύ 40 και 50 χιλιομέτρων. 

Αυτό σημαίνει ότι στην περίπτωση που καθημερινές ανάγκες μετακίνησης δεν υπερβαίνουν αυτή την απόσταση, ένα plug-in υβριδικό όχημα μπορεί να κινείται χωρίς να καταναλώνει καύσιμο με μηδενικές, σε τοπικό επίπεδο, εκπομπές ρύπων. Η φόρτιση των μπαταριών πραγματοποιείται και από εξωτερική πηγή ενέργειας, ενώ ο χώρος που καταλαμβάνουν οι συσσωρευτές συνήθως αφαιρείται από τον ωφέλιμο όγκο του διαμερίσματος των αποσκευών. Ένα ακόμα μειονέκτημα είναι το αυξημένο βάρος το οποίο εν μέρει αντισταθμίζεται από τα υψηλά κατά κανόνα επίπεδα ισχύος, καθιστώντας το υψηλό κόστος απόκτησης το μοναδικό εμπόδιο που καλείται κανείς να ξεπεράσει ώστε να αποκτήσει ένα plug-in υβριδικό αυτοκίνητο.

ilektrika-amp-038-yvridika-i-epomeni-mera2

Αμιγώς ηλεκτρικό όχημα

Σε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο τα πράγματα απλουστεύονται, καθώς, πέρα από την παρουσία ενός ή δύο ηλεκτρικών μοτέρ και των συσσωρευτών ηλεκτρικής ενέργειας, δεν παρατηρούνται άλλες τεχνικής ή μη φύσεως ιδιαιτερότητες. Με δεδομένο μάλιστα ότι τα περισσότερα ηλεκτρικά αυτοκίνητα έχουν εξελιχθεί ευθύς εξαρχής ώστε να υποστηρίξουν τη συγκεκριμένη τεχνολογία, διαθέτουν και τα απαραίτητα εφόδια. Το ζητούμενο σε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο είναι η αυτονομία, η οποία επιτυγχάνεται με την αύξηση στην ενεργειακή χωρητικότητα των μπαταριών. Ένα ακόμα στοιχείο που μπορεί να κάνει τη διαφορά είναι η ταχύτητα φόρτισης, η οποία ωστόσο δεν εξαρτάται μόνο από το ίδιο το αυτοκίνητο αλλά και από την παροχή της ηλεκτρικής ενέργειας-φορτιστή. Η αβίαστη ισχύς, η απουσία θορύβων ή κραδασμών, το εξαιρετικά χαμηλό κόστος κίνησης, οι περιορισμένες ανάγκες συντήρησης και φυσικά οι μηδενικοί ρύποι καθιστούν μια ηλεκτροκίνητη πρόταση ασυναγώνιστη. Από την άλλη, το κόστος απόκτησης ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου παραμένει υψηλό, χωρίς η αυτονομία να είναι τέτοια ώστε να εξασφαλίσει μια stress free εμπειρία στο αριστερό του κάθισμα.

Το μέλλον είναι ηλεκτρικό

Δεν υπάρχει καμία αμφιβολία ότι το μέλλον ανήκει στα ηλεκτρικά οχήματα, οι τιμές των οποίων σταδιακά θα αποκλιμακωθούν και η χρήση τους θα επεκταθεί σε όλα τα κοινωνικά στρώματα. Αντίστοιχη ανάπτυξη θα γνωρίσει και το δίκτυο φόρτισης, αυξάνοντας τον αριθμό των σημείων φόρτισης και αναβαθμίζοντας την ισχύ φόρτισης σε αυτά. Η πυκνότητα του δικτύου είναι εκείνη που θα απαλλάξει τους κατασκευαστές από την αγωνιώδη αναζήτηση λύσεων περαιτέρω αύξησης της αυτονομίας, καθώς με μια σύντομη στάση θα μπορεί κανείς να ανακτά την απαραίτητη ηλεκτρική ενέργεια για να συνεχίσει το ταξίδι του.

Σε ένα τέτοιο περιβάλλον, λοιπόν, πολύ δύσκολα θα βρει θέση οποιαδήποτε υβριδική ή plug-in υβριδική πρόταση, η οποία θα κληθεί εκτός των άλλων να «συνδιαλλαγεί» με τους περιορισμούς κυκλοφορίας που θα ενσκήψουν στην προσπάθεια θωράκισης των μεγαλουπόλεων από την ατμοσφαιρική ρύπανση και των δεινών που προκαλεί αυτή σε άνθρωπο και περιβάλλον.