Termín „hybridní vůz“ postupem času měnil svůj význam. Dnes se téměř výhradně vztahuje k vozidlům, která kombinují benzínový spalovací motor s elektromotorem, což je konfigurace, která definuje segment moderních ekonomických vozů. Až do 90. let minulého století byla tato úsporná auta vzácnou kuriozitou. Toyota Prius tuto situaci změnila a spustila vlnu podobných modelů od Hondy a Fordu, které pomohly normalizovat ekologické řízení pro masy.
Ale historie mixu výkonu sahá mnohem dále než u Priusu.
Rané experimenty se smíšeným pohonem
Koncem 19. století a začátkem 20. století byl automobilový průmysl „divokým západem“ způsobů pohonu. Benzín v závodě s elektřinou, párou nebo fosilními palivy ještě nevyhrál. Vynálezci experimentovali bez omezení. Specifická řada hybridních elektrických vozidel (HEV) začala těsně po přelomu století.
- 1900: Ferdinand Porsche představil Lohner-Porsche Elektromobil na pařížské výstavě. Původně šlo o čistý elektromobil, ale Porsche přidalo spalovací motor pro nabíjení baterií. Tím se stal prvním hybridním vozem v historii.
- 1916: The Woods Motor Vehicle Company vydala Woods Dual Power. Byl vybaven 4válcovým spalovacím motorem a měl maximální rychlost přibližně 35 mph (56 km/h). Obchodně to selhalo.
- 1968: General Motors postavil GM XP 512, experimentální model, který přepínal mezi elektrickým pohonem při nízkých rychlostech a benzínovým pohonem při vysokých rychlostech.
- 1973: Elektrotechnik Victor Vuk postavil prototyp HEV na podvozku Buick Skylark z roku 1972. Agentura pro ochranu životního prostředí (EPA) odmítla financovat další rozvoj a projekt zemřel kvůli nedostatku financí.
- 1989: Audi představilo Audi Duo, kombinující elektromotor o výkonu 12 koní se spalovacím motorem o výkonu 139 koní. Audi pokračovalo ve vývoji Duo v průběhu devadesátých let.
Moderní éra hybridního přijetí
Devadesátá léta přinesla první úspěchy na masovém trhu.
- 1997: Toyota uvedla na trh Prius v Japonsku; toto rozhodnutí bylo vyvoláno interní výzvou, kterou položil výkonný viceprezident Akihiro Wadi ke zlepšení palivové účinnosti.
- 1999: Honda vstoupila do hry s Insight.
- 2000: Toyota přivezla Prius do Spojených států jako model z roku 2001.
- 2002: Hybridy se staly samozřejmostí. Honda představila Accord Hybrid a ostatní výrobci jej následovali.
- 2004: Ford uvedl v roce 2005 Ford Escape, první hybridní SUV.
Referenčním bodem zůstává Lohner-Porsche Elektromobil. Dokazuje, že touha po efektivní jízdě s nízkými emisemi není novým trendem, který se zrodil z moderních ekologických obav. Je to stoleté inženýrské úsilí, které konečně našlo komerční oporu v 90. letech. První prototypy byly neohrabané a drahé, ale základní myšlenka zůstala stejná: proč se spoléhat na jeden zdroj energie, když můžete využívat výhody elektřiny i spalování?
Hybridní inženýrství Lohner-Porsche
Přechod od čistě elektrického designu k hybridnímu nebyl jen marketingovým trikem; byla to mechanická nutnost. Elektromobil trpěl problémem omezeného dojezdu, který trápí kupce EV dodnes. Tehdejší baterie byly těžké a rychle se vybíjely. Porsche nechtělo tahat s sebou masivní baterie. Místo toho přidal malý spalovací motor pro roztočení generátoru.
Toto uspořádání umožnilo vozu nabíjet baterie za jízdy. Nejednalo se o paralelní hybrid, kde benzinový motor přímo roztáčel kola. Byl to sériový hybrid. Benzínový motor existoval pouze pro výrobu elektřiny. Kola byla stále otáčena stejnými elektromotory v nábojích z roku 1896. Nejvyšší rychlost byla 23 mph (37 km/h), což bylo na městský kočár té doby úctyhodné.
Proč to fungovalo, když ostatní pokusy selhaly? Účinnost. Odpojením motoru od převodovky mohlo Porsche pracovat při optimálních otáčkách spalovacího motoru bez ohledu na rychlost vozidla. Elektromotory v nábojích zajišťovaly přenos točivého momentu. Šlo o elegantní řešení problému s kapacitou baterie.
Kdo koupil první hybridní auta?
Dalo by se očekávat, že prvními kupci budou průmyslníci nebo aristokraté. První doložená objednávka však přišla od E. W. Harta z anglického Lutonu. Hart měl specifický požadavek: chtěl pohon všech čtyř kol. Porsche jeho žádosti vyhovělo. Instaloval motory do všech čtyř nábojů.
Tím se stal Elektromobil dvojnásobným průkopníkem. Nebyl to pouze první plyn-elektrický hybrid. Bylo to jedno z prvních sériově vyráběných vozidel s pohonem všech kol, desetiletí předtím, než se tento koncept stal běžným u SUV. Hart se nezajímal o symbol postavení; kupoval praktičnost. Pohon všech kol znamenal lepší trakci na blátivých cestách. Kombinace elektrického pohonu a pohonu všech kol byla zpětně brutalistní formou kontroly trakce.
Výroba byla skromná. Lohnerovi a Porsche se podařilo prodat přibližně 300 kusů. Prostě všechno. Tři sta aut na globálním trhu, který si rychle zamiloval hlasité, páchnoucí, ale rychlejší spalovací motory. Elektromobil zmizel z povrchu zemského. Technologie nezklamala; Trh selhal.
Proč myšlenka hybridů zmizela na století
Po éře Lohner-Porsche se z hlavního proudu vytratil koncept využití malého motoru k dobíjení baterií za jízdy. Začátkem 20. století došlo k masivnímu posunu k autům s výhradně benzínovým pohonem. Na pumpě byli levnější. Byli rychlejší. Byli hlasitější, to ano, ale divákům to bylo jedno. Zápach výfuku je spojen s pokrokem.
Téměř 100 let ležela sériová hybridní architektura v technické popelnici. Inženýři zkoušeli různé možnosti. Byly patenty, existovaly prototypy, ale neexistovala žádná životaschopnost na masovém trhu. Infrastruktura pro benzín byla příliš zakořeněná. Cena baterií byla příliš vysoká. Složitost správy dvou zdrojů energie odrazovala výrobce, kteří chtěli jednoduché, opravitelné stroje.
Selhal Elektromobil? Technicky ne. Dělal přesně to, k čemu byl navržen: přepravoval lidi tiše a efektivně. Udělal to, než byl svět ochoten za toto privilegium zaplatit. Nápad předběhl dobu téměř o 100 let. Nebyla to slepá ulička; bylo to spící semeno.
Od starožitné kuriozity k milionovému bestselleru Toyoty
K oživení nedošlo ve vzduchoprázdnu. Stalo se to, když ekologické předpisy a ceny pohonných hmot učinily staré kompromisy neudržitelné. Toyota se ohlédla do historie automobilové trakce. V rozložení Lohner-Porsche viděli logiku. Ale modernizovali ho.
Toyota Prius, která byla uvedena na trh v Japonsku v roce 1997 a celosvětově v roce 2001, převzala koncept sekvenčního hybridu a vyvinula jej v škálovatelný produkt. Tam, kde Porsche použilo k pohonu elektrických kol generátor nabíjený zážehovým motorem, Toyota vytvořila komplexní hnací ústrojí, které dynamičtěji mísilo výkon baterie a motoru. Do roku 2008 Toyota prodala jeden milion Priusů.
Kontrast je výrazný. Lohner-Porsche Elektromobil sídlí v muzeích nebo se objevuje na výstavách starožitností jako kuriozita s cenovkou, která odráží jeho vzácnost. Prius byl vůz, který jste si mohli koupit u místního prodejce. Jeden byl experiment. Z druhého se stal průmysl.
Bez tohoto vídeňského výrobce karosérií a jeho mladého inženýrského partnera by však cesta k Priusu mohla být jiná nebo delší. Základní logika použití tepelného motoru k podpoře elektrického pohonného systému byla prokázána v roce 1900. Jednoduše se na ni zapomnělo. Nyní je to standard pro miliony dojíždějících, kteří nikdy neslyšeli o E.W. Hartovi nebo jeho požadavku od Lutonu na pohon všech kol.
Jak vlastně vznikají hybridní autobaterie uvnitř továrny
Montážní linka vypadá docela standardně. Dopravní pásy, výtahy, roboti a lidé, kteří dávají díly na místo. V těle nic exotického. Skutečná složitost spočívá v uspořádání elektrárny, konkrétně baterie. Jedná se o velké dobíjecí jednotky, které vyžadují značný konstrukční prostor a nevyrábějí se na stejné lince jako konvenční blok motoru. Vyrábí je specializovaní výrobci, především Panasonic a Sanyo v Japonsku. Máte co do činění s chemií nikl-metalhydridových (NiMH) nebo lithium-iontových (Li-ion) baterií.
Výroba lithium-iontového článku je přesný a vysoce rizikový proces. Vše začíná lithiovým ingotem, který je lisován na plech o tloušťce pouhých 0,01 palce (0,254 milimetru). Mechanismy navíjejí tyto ultratenké plechy do těsně zkroucených buněk. Poté přichází fáze ohřevu. Navinuté plechy se vypalují při vysokých teplotách, zatímco automatizované zařízení rozstřikuje roztavený kov na povrch. Tato fáze se nazývá metalizace. Po metalizaci je několik článků složeno do modulu, který tvoří základ hybridního systému skladování energie.
Proč je mýtus o uhlíkovém dluhu hybridů špatný
Existuje pádný argument, že koupí hybridu, jako je Toyota Prius, získáte obrovský uhlíkový dluh, který nikdy nesplatíte. Tvrdí se, že množství CO2 emitovaného během výroby převyšuje množství CO2 ušetřeného během životnosti vozidla. To platí, pokud se podíváte pouze na tovární komíny. Ale matematika nesedí.
Podle vlastních údajů Toyoty stačí Prius ujet jen asi 13 000 mil (20 921 kilometrů), aby úspory CO2 překročily výrobní náklady.
Třináct tisíc mil. To je méně než jeden průměrný rok provozu. Po tomto okamžiku se vůz stává čistým snížením emisí ve srovnání s podobným benzínovým sedanem.
Další verze mýtu se zaměřuje na nikl v NiMH bateriích. Kritici tvrdí, že dostat nikl z dolů do závodu spálí tolik energie, že řízení Hummeru místo Priusu může být efektivnější. Je to lepkavý příběh, ale analytici to rozebrali. Předpoklady tohoto výpočtu jsou chybné. Energie ušetřená vynikající palivovou účinností Priusu během jeho životnosti daleko převyšuje náklady na přepravu a výrobu jeho součástí. Hybrid vítězí, i když vezmeme v potaz logistiku surovin.
