Ποια είδη από υβριδικά και ηλεκτρικά αυτοκίνητα υπάρχουν;

Η εξέλιξη της αυτοκίνησης έχει φέρει μια σειρά από νέες τεχνολογίες στα συστήματα κίνησης. Η σταδιακή μετάβαση από τους κινητήρες εσωτερικής καύσης στα πλήρως ηλεκτρικά αυτοκίνητα έχει ήδη ξεκινήσει. Η Drive παρακολουθεί τη νέα τάση και προσαρμόζεται αναλόγως!

Ηλεκτρικά αυτοκίνητα! Ακούγεται φουτουριστικό κι όμως, υπάρχουν σήμερα και πρακτικά μπορεί να τα αποκτήσει ο καθένας. Τι είναι όμως τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα και σε ποιες κατηγορίες χωρίζονται βάση των τεχνολογιών που υιοθετούν;

Οι τέσσερις τεχνολογίες στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα

Ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για την κίνηση του, ωστόσο πίσω από αυτό το αποτέλεσμα, κρύβεται μια ολόκληρη διαδικασία συσσώρευσης ή και παραγωγής της ενέργειας που χρησιμοποιείται.

Ηλεκτροκίνητα οχήματα με μπαταρίες – BEV

Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν τα αυτοκίνητα που κινούνται αποκλειστικά με ηλεκτρική ενέργεια από τις μπαταρίες τους. Η φόρτιση των μπαταριών γίνεται μόνο από το ηλεκτρικό δίκτυο, σε μια οικιακή πρίζα ή σε έναν ταχυφορτιστή.

Ηλεκτροκίνητα οχήματα με μπαταρίες και μονάδα επέκτασης αυτονομία – EREV

Τα λεγόμενα “Extended Range Electric Vehicles – EREV” είναι και πάλι ηλεκτρικά οχήματα με μπαταρίες. Ωστόσο, διαθέτουν και έναν μικρό κινητήρα εσωτερικής καύσης με συμβατικό καύσιμο (συνήθως βενζίνη) που συνδυάζεται με μια ηλεκτρική γεννήτρια. Ο θερμικός κινητήρας κινεί την ηλεκτρική γεννήτρια, η οποία παράγει ενέργεια και την αποθηκεύσει στις μπαταρίες του ηλεκτροκινητήρα. Πρακτικά, το όχημα συνεχίζει και κινείται με τον ηλεκτροκινητήρα, έχοντας όμως αυξημένη εμβέλεια.

Επαναφορτιζόμενα υβριδικά οχήματα – PHEV

Τα Plug-in Hybrid είναι προς το παρόν τα πιο διαδεδομένα εξηλεκτρισμένα οχήματα και πρακτικά ισορροπούν ανάμεσα στα κλασικά υβριδικά και στα αμιγώς ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Είναι εφοδιασμένα με μπαταριες που τους επιτρέπει την κίνηση ως αμιγώς ηλεκτρικά. Συνήθως όμως, η πλήρως ηλεκτρική κίνηση γίνεται για ορισμένο αριθμό χιλιομέτρων ή μέχρι κάποια συγκεκριμένη ταχύτητα (ανάλογα με το μοντέλο και τον κατασκευαστή). Τα PHEV μπορούν να επαναφορτιστούν όπως και τα BEV αφού διαθέτουν υποδοχή για σύνδεση με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, αυτό που τα διαφοροποιεί είναι ότι διαθέτουν και κινητήρα εσωτερικής καύσης, ο οποίος κινεί το όχημα είτε αποκλειστικά είτε σε συνδυασμό με τον ηλεκτροκινητήρα για χαμηλότερη κατανάλωση και ρύπους.

Ηλεκτροκίνητα οχήματα με κυψέλες καυσίμου – FCEV

Η τεχνολογία κυψελών καυσίμου (fuel cells) είναι η λιγότερο διαδεδομένη κι αυτό λόγω της έλλειψης πρατηρίων ανεφοδιασμού. Τα οχήματα αυτά κινούνται με ηλεκτροκινητήρες όπως τα αμιγώς ηλεκτρικά BEV. Η ενέργεια όμως παράγεται από μονάδα κυψελών καυσίμου που λειτουργεί με καθαρό υδρογόνο, που αποθηκεύεται στο όχημα, και οξυγόνο που λαμβάνεται από τον ατμοσφαιρικό αέρα. Από την χημική αντίδραση παράγεται καθαρό νερό.

Τι γίνεται όμως με τα υβριδικά αυτοκίνητα;

Η σταδιακή μετάβαση στην ηλεκτροκίνηση περνά από το σημαντικό στάδιο των υβριδικών αυτοκινήτων. Η ιδέα των υβριδικών οχημάτων δεν είναι καινούρια, αφού το πρώτο υβριδικό μαζικής παραγωγής κυκλοφόρησε πριν από τουλάχιστον 20 χρόνια. Σαν τεχνολογία, τα υβριδικά οχήματα χωρίζονται σε τρεις βασικές κατηγορίες κι αυτό σύμφωνα με τον τρόπο λειτουργίας τους. Ωστόσο το Υπουργείο Περιβάλλοντος και Ενέργειας τα κατηγοριοποιεί όλα ως Hybrid Electric Vehicles – HEV. Όλα τα υβριδικά συνδυάζουν κινητήρα εσωτερικής καύσης με ηλεκτροκινητήρα που λειτουργεί με ηλεκτρική ενέργεια και αποθηκεύεται σε μπαταρίες.

Τα HEV δεν απαιτούν διαδικασία εξωτερικής φόρτισης σε ηλεκτρικό δίκτυο. Αντιθέτως επαναχρησιμοποιούν ενέργεια που ανακτάται κατά το φρενάρισμα ή την κίνηση του οχήματος. Η χρήση του ηλεκτροκινητήρα μειώνει το φορτίο του θερμικού κινητήρα στην εκκίνηση και στην επιτάχυνση, μειώνοντας έτσι σημαντικά την κατανάλωση και τα επίπεδα εκπομπών ρύπων. Μάλιστα κάποια υβριδικά μοντέλα έχουν τη δυνατότητα και κίνησης αποκλειστικά με ηλεκτρική ενέργεια για πολύ περιορισμένη εμβέλεια με χαμηλή ταχύτητα, όπως για παράδειγμα στο κέντρο μιας πόλης.

Με την πάροδο του χρόνου όλο και περισσότερα οχήματα τείνουν να χαρακτηρίζονται ως υβριδικά. Ωστόσο, πολλά από αυτά δεν ανήκουν στην κατηγορία των πλήρως υβριδικών αυτοκινήτων αλλά έχουν ενσωματώσει διάφορες μικροϋβριδικές εφαρμογές. Μία σημαντική παράμετρος που χαρακτηρίζει τη λειτουργία τους είναι ο συντελεστής υβριδοποίησης. Αυτός υπολογίζεται ως ο λόγος της ισχύος του ηλεκτροκινητήρα (ή των ηλεκτροκινητήρων) και της συνολικής ισχύος του οχήματος (άθροισμα της ισχύος του θερμικού κινητήρα και του ηλεκτροκινητήρα ή των ηλεκτροκινητήρων). Έτσι τα υβριδικά οχήματα χωρίζονται σε τρεις υποκατηγορίες:

Μικροϋβριδικά (Micro Hybrid)

Είναι τα οχήματα που διαθέτουν συστήματα αυτόματης διακοπής και επανεκκίνησης του κινητήρα (stop and start). Διαθέτουν έναν μικρό ηλεκτροκινητήρα ισχύος 4kW-6kW, ενώ έχουν συντελεστή υβριδοποίησης ενδεικτικά ίσο με 5%. Προσφέρουν μία εκτιμώμενη βελτίωση της κατανάλωσης ίση με 5%-7%.

Ελαφρώς Υβριδικά (Mild Hybrid)

Εκτός από τη λειτουργία stop and start, τα Mild Hybrid οχήματα έχουν και τεχνολογίες ανάκτησης ενέργειας. Συνδυάζουν έναν θερμικό κινητήρα (βενζίνης ή πετρελαίου) με μια μίζα/γεννήτρια και μια μπαταρία μικρής χωρητικότητας. Η ενέργεια που ανακτάται τροφοδοτεί έναν ηλεκτροκινητήρα (ή περισσότερους) ισχύος 10-15kW, ο οποίος και λειτουργεί επικουρικά μειώνοντας το φορτίο του θερμικού κινητήρα στην εκκίνηση ή στην επιτάχυνση. Τα Mild Hybrid οχήματα έχουν συντελεστή υβριδοποίησης ενδεικτικά ίσο με 10%, ενώ αναμένεται βελτίωση της κατανάλωσης από 12% έως 18%.

Πλήρως Υβριδικά (Full Hybrid)

Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν τα οχήματα με το μεγαλύτερο συντελεστή υβριδοποίησης που ενδεικτικά είναι ίσος με 25% και μπορούν να πετύχουν βελτίωση της κατανάλωσης ίση με 20-25%. Τα Full Hybrid μοντέλα διαθέτουν έναν ή περισσότερους ηλεκτροκινητήρες ισχύος από 30kW έως 50kW και εκτός από υποβοήθηση στον θερμικό κινητήρα μπορούν να κινήσουν το όχημα και πλήρως με ηλεκτρική ενέργεια (EV Mode), με περιορισμένη εμβέλεια και ταχύτητα.

Στα πλήρως υβριδικά, το όχημα κινείται με προτεραιότητα στον ηλεκτροκινητήρα ο οποίος αναλαμβάνει από στάση και στις χαμηλές ταχύτητες. Όσο η ταχύτητα του οχήματος ανεβαίνει ή αυξάνεται η απαίτηση σε ισχύ, ο θερμικός κινητήρας συνεργάζεται με τον ηλεκτροκινητήρα και κινούν τους τροχούς ταυτόχρονα. Σε μεγαλύτερες ταχύτητες (πχ σε έναν αυτοκινητόδρομο) το όχημα κινείται αποκλειστικά με τον θερμικό κινητήρα.