Seminarski Hibridna Vozila

SADRŽAJ: Uvod………………………………………………………………………………….........2 1. Istorijski razvoj...........................................................................................................3 2. Pogon na vodonik………………………………………………………………………4 3. Električna vozila………………………………………………………………………. 5 4. Hibridna Električna Vozila (HEV)............................................................................. 6 4.1 Hibridni pogonski sastav...................................................................................7 4.2 Serijski (eng. Serial)............................................................................................ 8 4.3 Paralelni (eng. Parallel).......................................................................................8 4.4 Serijsko-paralelni (eng. Dual-mode)....................................................................9 4.5 Osobine HEV.......................................................................................................10 5. Ekologija i HEV.........................................................................................................10 6. Tendencije razvoja HEV-a...........................................................................................11 6.1 Toyota...................................................................................................................11 6.2 Lexus.................................................................................................................12 6.3 Peugeot...................................................................................................................13 6.4 Geely.....................................................................................................................13 6.5 Kia.........................................................................................................................13 6.6 Honda.....................................................................................................................14 6.7 Porsche................................................................................................................ 14 6.8 BMW i Daimler Chrysler kooperacija...............................................................15 6.9 Ford...................................................................................................................15 6.10 Mercedes.......................................................................................................... 15 6.11 Nissan……………………………………………………………………..…….16 6.12 Chevrolet………………………………………………………………..………17 6.13 Renault…………………………………………………………………..……. 17 6.14 Volkswagen.......................................................................................................17 6.15 Audi......................................................................................................................18 6.16 Tesla................................................................................................................ 19 7. Zaključak....................................................................................................................20 8. Literatura...................................................................................................................21

Lični transport

Uvod U kratkom razdoblju čovečanstvo je postalo svesno problema budućnosti Zemlje. Taj problem leži u zagađenosti i ograničenosti neobnovljivih izvora energije. Saznanja o svim ekološkim uticajima ljudskih delovanja, naterala je stručnjake u industriji automobila da učine nešto po tom pitanju. Tako su došli na ideju da pronađu prevozna sredstva na hibridni pogon, koja manje zagađuju okolinu. Da bi na konkretnim primerima dali odgovore postavljaju se određena pitanja kao: što su to zapravo električna i hibridna vozila, zašto bi vozač želeo takvo vozilo, koje su njegove negativne karakteristike, kakva je povezanost ekologije hibridnih vozila, kakva je tendencija razvoja električnih i hibridnih vozila itd. O električnim vozilima (EV) se obično razmišlja kao o nečemu veoma savremenom ili čak kao o nečemu što pripada budućnosti. Takav stav ima svog osnova mada je istina sasvim drugačija. EV su se pojavila uporedo ili čak pre vozila sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem (SUS). Jedan od osnovnih nedostataka EV u odnosu na klasična vozila (sa SUS motorom) leži u činjenici da je domet ovakvih vozila znatno manji. Kao kompromisno rešenje pojavljuju se Hibridna električna vozila, koja kombinuju dva različita pogona, od kojih je jedan upravo električni. Cilj ovog istraživanja je ukazati na sve prednosti i pozitivnije učinke hibridnih vozila nad standardnim vozilima. Novim saznanjima moguće je pretpostaviti da bi se procenat vozila sa benzin i dizel motorom mogao znatno smanjiti te bi veći udeo zauzimala hibridna vozila a sa time bi se pridonelo zaštiti okoline i manjoj potrošnji po vozilu. Svrha i ciljevi istraživanja za prethodno navedene elemente istraživanja: istražiti sve prednosti hiridnih vozila nad ostalima i primereno formulisati i predočiti rezultate istraživanja.

Bojan Todorović 46/10/13

Page 2

Lični transport

1. Istorijski razvoj Istorija hibridnih pogona započela je 1896. godine prijavom patenta automobilskog inženjera Ferdinanda Porschea. Kada je automobilska industrija počela da se razvija, mnogi konstruktori su smatrali da će električni pogon biti usvojen za pokretanje drumskih vozila. Uzroke za takav stav treba tražiti u činjenici da je tehnologija korišćena u električnom tramvaju u to vreme bila dobro razvijena dok su se motori SUS tada tek počeli razvijati. U to vreme pogonski sistem EV sačinjavali su: olovni akumulatori i motor jednosmerne struje čija je brzina regulisana posredstvom otpornika. Ozbiljnije studije o električno-hibridnim vozilima dostupne su već 70-ih godina prošlog veka. Tada je amerikanac Victor Wouk osobno vozilo tipa ''Buick Skylark'' preradio u hibridno vozilo. Prvi prototip 1982. godine pokazao je nemački proizvođač automobila koji ipak nije uspeo ući u serijsku proizvodnju. Također su i Audi i Wolkswagen godinama radili istraživanja hibridnih pogona. Godine 1997. sa Toyotom počinje istorija uspeha hibridnih automobila. Od tada je prodano 750.000 automobila modela ''Prius''. Za 2010. godinu Toyota je ostvarila prodaju od milion primeraka iste marke. Ipak, hibridna vozila najzastupljenija su u SAD-u. Primat SUS motora nad električnim pogonom osiguran je oko 1915. godine. Tada su stepen i brzina razvoja SUS motora u odnosu na električni pogon bili takvi da su obezbeđivali zadovoljenje težnje ljudi za sve bržim i snažnijim i vozilima. Jedan od mogućih uzroka koji su konačno u prvi plan izbacili vozila sa SUS motorom bila je pojava električnog pokretača SUS motora. Uz njegovu upotrebu vožnja vozila sa SUS motorom postala je jednako udobna kao vožnja električnim vozilom (izuzev buke). Posledica svih nepovoljnih uslova za razvoj EV dovela je do gotovo potpunog prestanka razvoja i proizvodnje električnih vozila oko 1920. godine. Renesansa EV nastupa šezdesetih godina sa razvojem ekološke svesti kod ljudi. Energetska kriza sedamdesetih dodatno je ubrzala istraživanja na polju EV. Hibridni pogonski sistemi sastoje se iz kombinacije od najmanje dva različita pogona. Motor hibridnog vozila sastoji se od kombinacije konvencionalnog motora s unutrašnjim sagorevanjem i električnog motora s baterijskim sistemom što omogućuje optimalnije ubrzavanje, manju zagađenost okoline štetnim gasovima i manju potrošnju goriva. To je izrazito vidljivo testiranjem vozila kod gradskih vožnji. U postojećim sistemima, kada vozilo miruje ili pri laganoj vožnji baterija je puna a motor s unutrašnjim sagorevanjem potpuno je isključen. Za mnoge stručnjake, hibridni pogon je tek jedno od rešenja na putu do vozila bez emisije štetnih gasova. Cene benzina su stalno u porastu pa se nameće pitanje potrošnje goriva, barem dovoljno dugo dok autoindustrija ne usavrši neki novi pogon. No, trenutno rešenje već postoji – hibridni motor.


Page 3

Lični transport

2. Pogon na vodonik Vodonik je element broj jedan. Sačinjen od jednog elektrona i jednog protona. Veruje se da devedeset odsto svih atoma u Univerzumu pripada vodoniku. Ako se nešto može nazvati Stvoriteljem sveta ili božjom česticom - onda je to vodonik. On stvara sve. Drevni Grci su mu dali ime onaj koji stvara vodu.

Slika1. Vodonik Kada gori sa kiseonikom - oslobađa ogromnu energiju, kada hladi - duboko smrzava. Pri velikim pritiscima (preko 2,8 megabara) on se pretvara u metal. Snaga hidrogenske bombe (termonuklearne) je tako velika da su se čak i manijaci koji su je prvi testirali, najpre u SAD, pa u SSSR-u pedesetih godina, i te kako uplašili. Naelektrisani atomi vodonika (joni) u određenoj koncentraciji (pH) stvaraju tečno tkivo - krv. U ovakvom tkivu nastaje život koji mi živimo i koji se održava pomoću kiseonika. Samo u SAD se godišnje proizvede tri milijarde kubnih stopa vodonika i koristi za razne potrebe. Iako se praktično sagorevanjem nafte (tečnog ugljovodonika) u automobilima koristi energija vodonika, spaljivanjem u vazduhu ostaju toksična ugljenikova jedinjenja sa kiseonikom. Zato je nastojanje da se za pogon u automobilima koristi već izdvojen vodonik kao gas, privuklo odavno mnoge istraživače. Ideje su bile razne, napravljeni su mnogi projekti, kao i neki veoma uspešni prototipovi vozila. Ali, nijedan projekat još nije ušao u komercijalnu upotrebu. Problem je, kao što možete pretpostaviti, profit koji ostvaruje naftni i bankarski kartel. Trgovina naftom održava vrednost dolara, a pomoću vrednog dolara mogu se kupovati mnoge druge strateške sirovine, ali i usluge i radna snaga. U suštini dolar je samo papir. Poslednjih godina se na udarnim medijima u SAD vode opsežne diskusije o tome kako uvesti u igru nove hibridne automobile koji će imati gorivnu ćeliju na vodonik gas. Ali pravo pitanje je: odakle će se dobijati vodonik koji će Shell točiti na svojim pumpama? Dobijaće se uglavnom iz zemnog gasa, iz jednog procesa koji je nazvan reformisanje hidrogena. U tom procesu ugljovodonična goriva, a to su pored zemnog gasa i ugalj i nafta, reformiraju se tako što se iz njih najpre izvuče vodonik (sagorevanjem u fabrici ugljovodonika), a onda se on distribuira Shellovim stanicama gde se toči u automobile kao gorivo. U gorivnoj ćeliji automobila se vrši sagorevanje vodonika i kiseonika. I tu je poenta ideje. Ugljovodonik iz nafte neće više biti sagorevan u karburatoru motora ostavljajući za sobom jedinjenja sa kiseonikom (npr.CO2) svuda gde se auto kreće, već samo u posebnim fabrikama. A da taj CO2, koji navodno sada završava visoko u atmosferi, ne bi išao tamo jer bi se sagorevanje ugljovodonika vršilo pod zemljom. Ugljen-dioksid bi onda bio kanalisan u Bojan Todorović 46/10/13

Page 4

Lični transport specijalno izgrađena podzemna skladišta (kao što se radi sa nuklearnim otpadom) gde bi se čuvao stotinama godina.

Slika2. Fabrike za sagorevanje ugljovodonika i skladištenje CO2

3. Električna vozila Električni automobil je automobil koji se pokreće elektromotorom, koristeći električnu energiju koja je uskladištena u akumulatoru, ili drugim uređajima za skladištenje energije. Električni automobili su bili popularni krajem 19. i početkom 20. veka, dok su unapređenja motora sa unutrašnjim sagorevanjem i masovna proizvodnja jeftinijeg vozila na benzin doveli do smanjenja korišćenja vozila na električni pogon. Energetske krize 1970-ih i 80-ih dovele su do kratkotrajnog zanimanja za električne automobile, pa se sredinom 2000. obnovio interes u proizvodnji električnih automobila, uglavnom zbog zabrinutosti oko ubrzanog povećanja cene nafte i potrebe za smanjenjem emisije izduvnih gasova. Električni automobili imaju nekoliko mogućih prednosti u odnosu na automobile s unutrašnjim sagorevanjem i to: značajno smanjenje zagađenja vazduha u gradovima, jer oni ne ispuštaju zagadjenje iz svojih izvora energije tokom rada, smanjene emisije izduvnih gasova, u zavisnosti od goriva i tehnologije koja se koristi za proizvodnju električne energije za punjenje akumulatora, manju zavisnost o nafti, što je u razvijenim zemljama i zemljama u razvoju uzrok zabrinutosti zbog njihove izloženosti naglim promjenama. Takođe, za mnoge zemlje u razvoju, a posebno za najsiromašnije u Africi, visoke cene nafte imaju nepovoljan uticaj na bilansu plaćanja, ometajući njihov ljudski rast. Uprkos potencijalnim prednostima, široko prihvatanje električnih automobila suočava se sa nekoliko prepreka i ograničenja. Električni automobili su znatno skuplji od konvencionalnih vozila s unutrašnjimi sagorevanjem i hibridnih električnih vozila zbog dodatnog troška njihovih litijum-jonskih akumulatora. Međutim, cena akumulatora pada sa masovnom proizvodnjom i očekuje se da će nastaviti padati. Druge prepreke za opšte korišćenje električnih automobila su nedostatak javne i privatne infrastrukture za punjenje i strah vozača od nestanka energije pre dostizanja svog odredišta zbog ograničenog dosega postojećih električnih automobila. Nekoliko vlada je ponudilo političke i ljudske podsticaje za prevladavanje postojećih prepreka, promovisanje prodaje Bojan Todorović 46/10/13

Page 5

Lični transport električnih automobila i za financiranje daljnjeg razvoja električnih vozila. SAD je obećala 2,4 milijarde dolara za razvoj električnih automobila i njihovih akumulatora. Kina je objavila da će osigurati 15 milijardi dolara za pokretanje industrije električnih automobila unutar svojih granica. Nekoliko nacionalnih i lokalnih vlasti su uspostavile porezne olakšice, subvencije i druge potsticaje kako bi se smanjila neto nabavna cena električnih automobila i drugih dodataka.

Slika3. Prvi električni automobil

4. Hibridna električna vozila (HEV)

HEV spadaju u vozila sa niskom emisijom štetnih gasova (LEV – Low Emission Vehicles). Oni se zasnivaju na dva izvora energijeagregatu za pretvaranje energije (motor SUS ili goriva ćelija) i agregatu za akumuliranje proizvedene energije (akumulatori ili ultrakapacitatori). Kompletan pogonski sistem sačinjavaju: toplotni motor, električni generator, električni motor, energetski pretvarač i akumulatorske baterije. Smisao postojanja HEV se nalazi u činjenici da ova vozila nemaju problema sa radijusom Bojan Todorović 46/10/13

Page 6

Lični transport kretanja jer koriste hemijsko gorivo za pogon toplotnog motora i istovremeno su ekološki čistija i efikasnija u odnosu na klasična vozila jer koriste pogodnosti električnog pogonskog sistema. Snaga instaliranih toplotnih i električnih mašina je veća od potrebne vučne snage i sam sistem je neuporedivo složeniji od EV i vozila sa SUS motorom. Za razliku od klasičnih hibrida koji koriste benzinski motor u kombinaciji sa električnim najveći deo vremena, hibridna vozila sa dopunjavanjem se mogu pokretati isključivo električnom energijom (iz akumulatora koji su napunjeni tokom noći preko klasične električne utičnice) tokom prvih 25 ili 30 milja brzinama karakterističnim za lokalnu vožnju. To praktično znači da se benzin uopšte ne troši tikom gradske vožnje, koja inače odnosi najveći procenat upotrebe vozila u čitavom svetu. Ukoliko se akumulator isprazni ili jednostavno zaboravite da ga napunite, automobil će se ponašati kao klasični hybrid kod koga benzinski motor dopunjuje akumulator i pruža dodatnu snagu kada je ona potrebna. Time je otklonjen glavni problem koji je mučio sva električna vozila još od devedesetih godina prošlog veka, ne dozvoljavajući im širi razmah – problem malog radijusa kretanja. Određeni broj inovatora i političkih vođa zagovara kombinaciju hibrida sa punjenjem iz mreže(plug-in hibrida) i motora koji se pogoni mešavinom od 85%etanola i 15% benzina). Takva vozila mogu preći i do 500 milja sa jednim galonom benzina. To bi, u krajnjoj liniji, bio pravi “hibridni” hybrid – vozilo koje, prema našem mišljenju, ima najveću perspektivu u oblasti efikasnosti i koje ujedno otvara brojne poslovne mogućnosti. Postoje dve osnovne konfiguracije HEV: serijska i paralelna. Izuzetak je Tojotin model Prius koji je kombinovano, serijsko-paralelno. U HEV se koriste baterije drugačijih karakteristika u odnosu na EV. U ovom slučaju je mnogo značajnija specifična snaga i mogućnost brzog punjenja i pražnjenja akumulatora nego njihova velika specifična energija kao što je slučaj kod EV. Kapacitet akumulatora je manji nego kod EV. Tehnologija HEV je potpuno razvijena tako da bi ona mogla da zamene klasična vozila. Radijus kretanja nije problem kao ni infrastruktura jer se koriste standardne benzinske pumpe. Jedini nedostaci su njihova velika cena, velika masa i složenost. 4.1 Hibridni pogonski sastav Kao sto je vec pomenuto, hibridni pogonski sastavi se mogu podeliti, u odnosu na vezu električnog i mehaničkog dela na tri grupe: 

Serijski (eng. Serial)



Paralelni (eng. Parallel)



Serijsko-paralelni (eng. Dual-mode)


Page 7

Lični transport

Sa druge strane u odnosu na autonomnost električnog pogona, hibridi se dele na: 

Delimične (engl. mild hybrid)



Potpune

(engl. full hybrid)

4.2 Serijski (eng. Serial) Kod serijskih vozila toplotni motor pokreće poseban generator kojim se vučni motor snabdeva električnom energijom i dopunjavaju akumulatori. Toplotni motor se koristi u optimalnom radnom režimu, a regulacija brzine se ostvaruje električnim motorom. Postojanje akumulatora i električnog motora omogućava reverzibilno (motorno) kočenje čime se povećava efikasnost vozila.

Koristi veće baterije Koristi on-board punjenje Koristi i neka off-board punjenja Optimizuje rad odvajanjem rada oba motora prema brzini vozila Električni motor nema prazan hod, što umanjuje emisiju Ne zahteva transmisiju Koristi heavy-duty motor

S E R I A L

4.3 Paralelni (eng. Parallel)


Page 8

Lični transport Paralelna HEV su koncipirana tako da točkove pokreću i toplotna mašina i električni motor/generator. Toplotna mašina i kod ovog vozila radi u optimalnom režimu, pri čemu električna mašina radi kao generator i dopunjava baterije kada je za kretanje vozila potrebna manja snaga od snage toplotnog motora, a kada je potrebna veća snaga, onda električna mašina radi kao motor koristeći energiju iz akumulatora. Smisao uvođenja ovakve topologije HEV se može tražiti u činjenici da je instalisana snaga električnih mašina manja, čime je smanjena i težina vozila. Umesto posebnog motora i generatora ovde se koristi samo jedna mašina čija je snaga manja od snage vučnog motora kod serijskih vozila sličnih dimenzija. Električni motor i SUS su direktno spojeni na točkove Koristi manje baterije Koristi off-board punjenje Brže ubrzava Električni motor ima prazan hod Pakovanje komponenti u autu je manje fleksibilno Ne zahteva transmisiju Koristi medium-duty motor

P A R A L L E L

4.4 Serijsko-paralelni (eng. Dual-mode) Kod Prius-a (serijsko-paralelni eng. Dual mode) postoje i motor i generator, ali manjih snaga nego kod čisto serijske topologije. Prema potrebama vožnje moguće je da SUS motor pokreće samo generator ili da zajedno sa motorom pokreće točkove, a da generator miruje.

Koristi srednju veličinu baterija Koristi on i off-board punjenje Brže ubrzava Električni motor ima prazan hod Pakovanje komponenti u autu je manje fleksibilno Ne zahteva transmisiju Koristi heavy-duty motor

D U A L M O D E

4.5 Osobine HEV Masa HEV je izuzetno velika što za posledicu ima kako povećanje otpora vuče, tako i pogoršanje dinamičkih voznih karakteristika vozila i visoku cenu. Da bi se smanjila Bojan Todorović 46/10/13

Page 9

Lični transport masa ovih vozila prvenstveno je potrebno povećati specifičnu snagu i energiju vučnih akumulatora, ali se ne sme zanemariti ni masa vučnih motora. Masa električnih mašina je posebno značajna kod serijskih HEV gde se koriste i motor i generator kao i toplotni motor. Najvažnija svojstva generatora za HEV i pomoćnih motora za HEV su njihova velika efikasnost i mala težina. Samim tim su to uglavnom mašine za velike brzine. Osim ovih svojstava generatori i pomoćni motori ne bi trebalo da zahtevaju posebno održavanje. Serijski HEV su osmišljeni tako da pri kretanju vozila konstantnom nominalnom brzinom po putu čiji je nagib oko 3%, celokupnu snagu obezbeđuje toplotna mašina preko generatora i vučnog motora. Višak snage motora treba da obezbedi lagano dopunjavanje baterija. Generator će, dakle, imati snagu koja je nešto veća od snage potrebne za savladavanje stalnih otpora vuče. Ciljevi koje treba postići pri projektovanju HEV su: ° Niska cena vozila ° Odgovarajuće performanse (ubrzanje, maksimalna brzina, domet itd), ° Ekonomičnost u eksploataciji (visoka efikasnost), ° Robusnost, pouzdanost i bezbednost (jeftino održavanje).

5. Ekologija i HEV Zaštita životne sredine je postala predmet sve većeg zanimanja i brige širom sveta. Čist vazduh i nezagađena voda postaju svakim danom sve važnija dobra, jer se njihov nedostatak sve više oseća. Mnoge životinjske i biljne vrste naglo se proređuju, a mnoge su već istrebljene.. Isto tako postaje sve jasnije da je čišćenje okoline skuplje od sprečavanja njegovog zagađenja. Sve je to dovelo do toga da se problemu zaštite životne sredine danas prilazi mnogo ozbiljnije i sa puno više brige. S druge strane, stalni porast broja stanovništva, ljudska aktivnost, povećanje proizvodnje, prometa i potrošnje sve više zagađuje i destabilizuje čovekovu okolinu i iscrpljuje obnovljive, a pogotovo neobnovljive prirodne resurse. Posledice se uočavaju na svakom koraku, kao što su: klimatske promene (globalno zagrevanje), povećanje ozonskih rupa, kisele kiše, istrebljenje biljnih i životinjskih vrsta, stalno smanjivanje obradivog tla (zbog izgradnje puteva – oko 20 miliona hektara na godišnjem nivou), progresivno iscrpljivanje Bojan Todorović 46/10/13

Page 10

Lični transport neobnovljivih izvora energije, sve veći nedostatak pitke vode, sve veće zagađenje vazduha, vode i tla itd. Kontinuirani i stabilni ljudski rast je nešto čega se ne odriču ni najrazvijenije zemlje, a za zemlje u razvoju to je najvažnije pitanje. Bez ljudskog rasta nema ni željenog standarda, ni zaposlenosti, i što je najvažnije, nema socijalne stabilnosti. Porast broja stanovnika rast je imperativ modernog doba. Razvoj automobilske industrije doveo je do činjenice da je svet danas preplavljen automobilima. Dok se ljudska populacija udvostručila od 1950. “Broj automobila povećao se gotovo deset puta, tako da se danas ukupna svetska automobilska flota povećala na gotovo 500 miliona vozila. Već je rečeno da je ubrzan razvoj HEV prvenstveno motivisan ekološkim razlozima. Ova vozila značajno manje zagađuju okolinu jer ne ispuštaju izduvne gasove u količini kako to čine vozila sa SUS motorima. Trend razvoja automobilske industrije vidi se iz činjenice da je 1950. godine na svetu bilo oko 53 miliona motornih vozila, da bi ih 1992. bilo pola milijarde, a za početak ovog veka se prognozira da će taj broj premašiti jednu milijardu. Ovako ubrzan rast broja motornih vozila je ozbiljna pretnja za životnu sredinu. Kada se uzme u obzir da se vozila u siromašnijim zemljama neadekvatno održavaju, a da su zastoji u saobraćaju svakodnevna pojava u razvijenim zemljama onda je globalna slika zagađivanja vazduha izduvnim gasovima iz SUS motora drumskih vozila zastrašujuća. Umanjenje emisije štetnih gasova veće je od 50%. Kada se vrednuje učinak električnih vozila na zagađivanje vazduha treba imati u vidu da je najveći problem zagađivanje vazduha u gradovima. Upotrebom hibridnih vozila vazduh iznad gradova bi se bitno očistio. Sa druge strane da bi se sprečilo globalno zagrevanje usled efekta staklene bašte potrebno je smanjiti ukupnu količinu izduvnih gasova. Druga fundamentalna prednost HEV nad vozilima sa SUS motorom je to što smanjuju upotrebu fosilnih goriva čije su rezerve ograničene.

6. Tendencije razvoja HEV-a

Vrtoglavi skok cene goriva hibridne automobile stavio je u centar dešavanja na 61. sajmu automobila u Frankfurtu. Ova godina je pokazala da se hibridna vozila nalaze na uzlaznoj putanji, pa su se čak i skeptici pridružili ovoj temi u vezi s proizvodnjom hibridnih električnih vozila. Zbog toga se mnogi svetski proizvođači automobila pitaju da li je popularnost vozila na električno-benzinski pogon samo deo marketinške kampanje ili nova tendecija u razvoju autoindustrije. U nastavku će biti predstavljene već pomenute tendencije nekih od glavnih svetskih proizvođača u oblasti HEV-a. 6.1 Toyota ”Tojota” misli na budućnost. "Tojotin" model ”prius” kao pogon koristi kombinaciju dva motora, Bojan Todorović 46/10/13

Page 11

Lični transport benzinskog i električnog. Iako se pre dvadesetak godina ovakav automobil mogao zamisliti samo kao konceptno vozilo ili prevozno sredstvo u naučno fantastičnim filmovima, ”Tojota”još od 1997. godine nudi hibridni pogon dostupan u serijskoj prodaji. Da je reč o naprednom automobilu, suvišno je govoriti. Toyota u decembru 2014 počinje proizvodnju automobila na vodonik. Postoji mogućnost da će Toyota mnogo ranije od planiranog na tržištu predstaviti vozila koje će kao pogonsko gorivo trošiti vodonik, budući da će proizvodnja ovakvih vozila biti pokrenuta do kraj godine, tačnije u toku decembra.

6.2 Lexus Godinama u nazad, Lexus radi na razvoju vozila na hibridni pogon. I to nije ništa neobično, pogotovo ako se zna da je Lexus zapravo luksuzna marka Toyote. Nova luksuzna sportska limuzina Lexus GS 450h je deo konstantnog napretka na polju tehnologije hibridnog pogona. Model RX 400h, gde “h” označava hibrid, promovisan prošle godine, bio je prvi korak na putu Lexus Hybrid Drive. GS 450h predstavlja prvo hibridno vozilo sa agregatima napred i pogonom na zadnje točkove. Osnovu pogona ovog Lexusa predstavlja benzinski V6 motor od 3,5 litara. Njegova maksimalna snaga iznosi 218 kW (296 KS).


Page 12

Lični transport

"Power mod" za brzu vožnju Prvi put kod vozila sa hibridnim pogonom susrećemo se i sa mogućnošću izbora moda vožnje. U svakom od ponuđena tri, a to su: Normal, Power i Snow, reakcija na komandu gasa se osetno menja. Normal podrazumeva optimalni balans snage i trakcije, dok je kod Power moda odziv na pristikanje pedale gasa mnogo brži. Automobil postaje značajno ”življi”, baš kao što ga nasuprot ovome modu izbor onog sa oznakom Snow dosta ”umrtvljuje”. Power mod omogućava da GS 450h nakon polaska iz mesta brzinu od 100 km/h postigne za 5,9 sekundi. 6.3 Peugeot Peugeot planira da uskoro predstavi svoj hibridni automobil, koji bi bio direktna konkurencija “Toyoti Priusu”. U pitanju je hibridni HDi sistem koji bi se sastojao od 1.6 litarskog dizel agregata i snažnog elektromotora. Pretpostavlja se da bi potrošnja bila oko tri litre na pređenih sto kilometara, kao i da će revolucionarni pogon prvi put biti primenjen kod modela PEUGEOT 308 . 6.4 Geely Geely je najveći privatni proizvođač automobila u Kini. Firma danas ima potpuno zaokružen proizvodni proces, koji se odvija u četiri domaće fabrike. Podatak da je godišnja proizvodnja dostigla broj od 300 000 vozila, dovoljno govori o polakom preuzimanju primata na polju niskobudžetnih vozila. Da stručni tim Geely-ja misli na budućnost, dokaz je osvajanje hibridnog pogona. 6.5 Kia I Kia se pridružila sveopštem trendu hibridnog pogona. Za razliku od nekih drugih proizvođača, hibridni model nije projektovan od nule, već je za osnovu uzet poznati model RIO. Novi “Rio hybrid” ima dva motora, benzinski agregat od 1.4 litara sa 90 KS, sinhronizovan sa elektromotorom od 12 kW.


Page 13

Lični transport

6.6 Honda Honda FCV koncept prelazi više od 700km jednim punjenjem koje traje tri minuta. Honda je predstavila FCV koncept na teritoriji Japana, a proizvodna verzija očekuje se krajem marta 2016. godine. Honda navodi da je reč o nasledniku FCX Clarity modela uz 33 odsto manje gorive ćelije ali je kapacitet veći, a proizvođač navodi i da su celokupne performanse povećane za 60 odsto. Zahvaljujući 70 MPa rezervoaru za vodonik pod visokim pritiskom, vozilo jednim punjenjem može preći više od 700 kilometara. Kada se rezervoar isprazni, potrebno je oko tri minuta da se napuni, isto kao i kod punjenja benzinom/dizelom.

6.7 Porsche Do 2012. se očekuje predstavljanje hibridnog vozila od 300 KS koja će koristiti istu tehnologiju koja se planira za Kajen(Cayenne). Za razliku od tradicionalnih hibrida, Porše će preraditi svoj benzinski V6 i kombinovati ga sa elektro motorom, što će omogućiti ekološki čistu vožnju u gradu, ali i dodatnih 100 KS u slučaju potrebe za većom snagom. Prema nezvaničnim informacijama, V-6 model bi trebalo da košta 54.000 funti.


Page 14

Lični transport 6.8 BMW i Daimler Chrysler kooperacija

Dve velike nemačke kompanije su započele kooperativni razvoj hibridnih rešenja, koja bi se koristil a u vozilima. Oba proizvođača imaju planove da predstave komercijalna rešenja hibridnog pogona u naredne tri godine, a ova saradnja će omogućiti da zajedničkim razvojem smanje cenu razvoja i ubrzaju aktuelne razvojne programe. Zajednički razvoj će drastično pojeftiniti i fazu testiranja, kada će se identični sistemi koristiti u različitim platformama, što bi trebalo da rezultuje konačnim proizvodom daleko višeg kvaliteta. Hibridni pogon na kome će se zajedno raditi, će biti namenjen limuzinama visoke klase, koje imaju pogon na zadnjoj osovini, što je jedan od razloga da ove dve firme sarađuju. 6.9 Ford Koncept Airstream je Fordov hibridni pogon, koji je ubačen u model Edge. Radi se ustvari o kombinaciji elektromotora uparenog sa tehnologijom gorivnih ćelija na vodonik. Auto je predstavljen u Washingtonu i predstavlja prvi vozni automobil koji kombinuje gorive ćelije sa električnim baterijama i najnovijom plug-in tehnologijom koja omogućuje punjenje litijum-jonske baterije za oko 8 sati. U Fordu kažu da ovaj Edge može preći oko 40 km koristeći samo bateriju, a kada snaga baterije padne na 40% tada se uključuju gorive ćelije i pune bateriju za dodatnih 320 km s tim što je moguće, uz neke dodatne modifikacije, preći i do 640 dodatnih kilometara. Baterija pokreće električni motor koji omogućuje Edge-u maksimalnu brzinu od 135 km/h. Ford nije potvrdio serijsku proizvodnju ovog automobila, jer nedostatak crpnih stanica za vodonik i sama tehnologija koja nije nimalo jeftina, ne daju baš previše razloga za optimizam da će se ovakav ili sličan auto uskoro naći na putevima.

6.10 Mercedes


Page 15

Lični transport Nemačka tjunerska kuća Posaidon predstavila je novi paket opreme za osveženi Mercedes-Benz E63 AMG. Mercedes-Benz nudi osveženi E63 AMG u S-Model varijanti sa 585 ks izlazne snage i 800 Nm obrtnim momentom u kombinaciji sa twin-turbo V8 5.5L motorom. Za one kojima je potrebno još više snage, Posaidon je uspeo da poveća izlaznu snagu na 853 ks i obrtni moment na fantastičnih 1.300 Nm. Dodatna snaga obezbeđena je instaliranjem dva velika turbo punjača, prilagođenog izduvnog sistema kao i zahvaljujući različitim elektronskim modifikacijama. Da bi se ukrotila dodatna snaga, Posaidon je izvršio modifikaciju zadnje osovine i transmisije, dok je maksimalna brzina koju može da postigne elektronskim putem ograničena na 345 km/h, što je mnogo više u odnosu na standardni E63 AMG koji beleži 250 km/h. Za one kojima je 853 ks suviše snage, Posaidon nudi i slabije pakete koji donose različitu izlaznu snagu, od 630 do 749 ks.

6.11 Nissan Nissan i japanski proizvođač elektronike NEC su dogovorili saradnju u proizvodnji nove generacije litijum-ionskih baterija koje će se ugrađivati u hibridna vozila. Obe kompanije će u taj zajednički projekat investirati oko 3 miliona evra. Baterije su namenjene električnim i hibridnim vozilima koje Nissan želi što pre prodavati na tržištu. Nissan je doduše već počeo sa prodajom hibridne Altime, ali je morao kupiti licencu za tehnologiju od Toyote. Kako sada stvari stoje, prvi originalni Nissanov hibrid će stići na tržište do 2010. godine. U Kaliforniji, državi s najstrožim normama zaštite čovekove okoline, početkom oktobra 2006. lansiran je Nissan Altima Hybrid i s njim je japanski proizvođač pojačao svoje pozicije u segmentu hibridnog pogona. Altimu Hybrid pokreće četvorocilindarski agregat s neto snagom od 198 KS (148 kW). Ovo vozilo sa čistim pogonom je u prodaji od početka 2007. godine. Bojan Todorović 46/10/13

Page 16

Lični transport

6.12 Chevrolet Chevrolet Volt tzv. ‘otvoreni hibrid’. Prvenstveno (primarno), je elektromobil, a tek potom (sekundarno) i automobil pokretan motorom s unutrašnjim sagorevanjem. Prednje točkove pokreće elektromotor snage 120 kW (163 KS), koji se pokreće iz paketa litij-ionskih baterija. Domet s jednim punjenjem je 65 km. Uređaj se noću puni iz kućne mreže od 110V, u vremenu od pet sati. Pod prednjom haubom ugrađen je trocilindarski benzinski motor 1.0 ccm, s turbopunjačem. Napaja se bioetanolom ili gorivom E85 (bioetanol sa 15% benzina), a u pripremi je i verzija na biodizel. Kad se struja dobija isključivo iz generatora, prosečna potrošnja je 4,7 litara. S punim kapacitetima struje i bioetanola može preći 1030 km. Pogonski elektromotor snage 120 kW prilikom kočenja i usporavanja prelazi na generatorski program te kinetičku energiju automobila pretvara u električnu i dopunjuje akumulator. 6.13 Renault Renault radi na upotrebi električne energije koja će ukloniti CO2 emisije dok je vozilo u pokretu. Ta se tehnologija razvija zajedno s Nissanom. Vozilo se očekuje 2010. godine. Kao deo istraživanja koje izvodi zajedno s Nissanom, Renault proučava idealno rešenje za gradsku vožnju, a koje pri kretanju uopšte ne emituje CO2. Renault i Nissan zajedno rade na litij-ionskim akumulatorima, električnom motoru i softveru potrebnom za nadzor vozila. Takođe se radi na procesu vraćanja energije pri kočenju. 6.14 Volkswagen Volkswagen će se 2009. priključiti u hibridnu trku predstavljanjem Jette s kombinovanim benzinsko-električnim pogonom. U Wolfsburgu su shvatili kako i uz najštedljivije TDI agregate (Polo Bluemotion troši samo 3.9 l/100 km), ne Bojan Todorović 46/10/13

Page 17

Lični transport mogu ostati izvan pomodarskog trenda, ako žele da ostanu i dalje na vrhu. Hibridna Jetta će imati prema najavama manju potrošnju od standardnih TDI modela, koji troše između 5.2 i 5.8 l/100 km, zavisno od odabira motora (1.9 TDI sa 105 ili 2.0 TDI sa 140 KS). Benzinsko-električna varijanta mogla bi trošiti oko 4.7 l benzina na 100 km. 6.15 Audi Audi je zvaničnim putem predstavio A7 Sprotback h-tron quattro koncept na sajmu automobila u Los Anđelesu. Ovaj model izgleda praktično identičan modelu na konvencionalni pogon, pri čemu je A7 h-tron u suštini vozilo sa pogonom na gorive ćelije vodonika sa plug-in hibridnom konfiguracijom. Kompleksni sistem se sastoji od grupe gorivih ćelija koje su instalirane ispod poda vozila pri čemu postoji 300 pojedinačnih ćelija. Ove ćelije rade na operativnom naponu od 230 do 360V pri čemu se sistem sastoji još od turbopunjača koji usmerava vazduh ka gorivim ćelijama, ventilatora za recirkulaciju, koji vraća nekorišćeni vodonik na anodu kao i pumpe za tečnost za hlađenje. Kada se koristi u režimu rada sa gorivim ćelijama Audi A7 h-tron quattro koncept treba oko 1kg vodonika za svakih 100km pređenog puta to predstavlja ekvivalent potrošnje od oko 3.7L/100km. Sistem gorivih ćelija radi u paru sa 8.8kWh Li-Ion baterijom koja je preuzeta sa modela A3 Sprotback etron i instalirana ispod prtljažnika. Ova baterija omogućava da vozilo pređe 50km isključivo na električnu energiju. Usled komplikovanih sistema masa ovog koncepta je 1950kg, ali 228ks snage pogonskog agregata i 540Nm omogućava ovom vozilu da ubrza od 0 do 100km/h za 7.9 sekundi pre nego što dostigne maksimalnu briznu od 180km/h.

6.16 Tesla Zahvaljujući električnom pogonu, ali i revolucionarnoj koncepciji koja podrazumeva da se praktično svim funkcijama automobila upravlja kompjuterski, uz pomoć centralnog ekrana. U kompaniji Tesla Motors se trude da izmene originalnu definiciju reči ‘’automobil’’. Napravili su električni automobil "Tesla rodster".Iz mesta do 100km/h ubrzava za 4 sekunde! Pokreću ga akumulatori i može da pređe 350 km do punjenja koje traje 3 h na kućnu elektromrežu. Maksimalna brzina je 210km/h. Radni vek akumulatora je 500 punjenja tj.oko 160.000km. Trosi 0,11kwh po kilometru. Elektromotor je snage


Page 18

Lični transport 252 KS pri 13.500 obrtaja u minutu.Spada u tzv."zelene" automobile jer ne zagadjuje okolinu.Takodje struja je jeftinija od goriva pa su naravno moguće uštede.

Model vozila

Pređenih milja po galonu gradska vožnja/autoput

Toyota Prius

60 / 51

Ford Escape 2wd SUV

36 / 31

Toyota SUV

Highlander

2wd

Honda Insight automatic

33 / 28

57 / 56

Lexus 400 RX 400h 4wd SUV

31 / 27

Toyota SUV

31 / 27

Highlander


4wd

Page 19

Lični transport

Honda Civic automatic

49 / 51

Ford Escape 4wd SUV

33 / 29

Mercury Mariner 4wd SUV

33 / 29

Honda Civic manual

49 / 51

Tabela1. Prosečna potrošnja nekih hibridnih automobila

7. Zaključak Održavanje i eksploatacija HEV podrazumevaju obavljanje svih radnji koje su potrebne pri održavanju toplotnog motora (zamene ulja, remenja, svećica, filtera…), ali i održavanje akumulatora. Kada se ne bi posmatrale i ostale komponente vozila, HEV bi sa aspekta održavanja i eksploatacije bila vrlo nepovoljna. Međutim, HEV zahvaljujući mogućnosti rekuperativnog (motornog) kočenja značajno smanjuju opterećenje kočnica tako da se troškovi i aktivnosti u vezi sa njihovim održavanjem drastično smanjuju. Uzimajući u obzir i to da su same električne mašine koje se koriste za HEV izuzetno jednostavne i da se na njima troše jedino ležajevi, ukupan utisak je da su ova vozila neuporedivo povoljnija za održavanje od klasičnih. Sama vožnja se ne bi smela razlikovati od vožnje klasičnih vozila sa automatskim menjačem. Jedini dodatak bi mogao da bude uređaj za podešavanje intenziteta regenerativnog kočenja, slično kao kod autobusa i kamiona sa ugrađenim retarderima. Među ostalim kvalitetima koje pruža upotreba HEV vredelo bi istaći tihu vožnju i velike uštede u energiji/gorivu koje se ostvaruju njihovom primenom. Ekološki efekti su takođe značajni. Bešuman rad, prednost ili mana? Smanjenje buke u gradu bi svakako bila prednost, ali tu je i druga strana medalje. Naime, hibridna vozila su do te mere bešumna da su nečujna čak i za pešake, što može uticati na njihovu bezbednost. Recimo, prema nekim predviđanjima, 2050. godine ulicama će prolaziti samo hibridni ili potpuno električni automobili, a prelazak na drugu stranu trotoara biće uslovljen vizuelnim osmatranjem, dok dobro uho neće mnogo biti od pomoći. U budućnosti će hibridna i električna vozila sigurno igrati značajniju ulogu u autoindustriji. Najznačajniji svetski proizvođači još uvek kriju potencijal ove tehnologije, jer žele da i dalje eksploatišu postojeće rezerve nafte i drugih fosilnih goriva, kao i da do maksimuma iskoriste uložene milijarde dolara u razvoj SUS motora. Do tada će se hibridna vozila i dalje razvijati ali će obični korisnici dobijati priliku da uživaju „na kašičicu” u svim pogodnostima koje donosi ova tehnologije budućnosti. Bojan Todorović 46/10/13

Page 20

Lični transport

8. Literatura KNJIGE: 1. Ron Pernick i Clint Wilder, Revolucija čistih tehnologija INTERNET STRANICE: 1. Böhme, H. 2007, Hibridni motor za manju potrošnju, (22.12.2010.) online:http://www.dw-world.de/dw/article/0,,2553721,00.html 2. Toyota slavi:U Europi prodano više od 200.000 Priusa!, 2010. online:http://www.fsb.hr/miv/razno/korisno/Prius.pdfonline:http://autoholik.net/carbiz/toyota-slavi-u-europi-prodano-vise-od-200000-prius (26.12.2010.) 3. Protokol iz Kyota, 2008, online: http://www.uq.edu.au/youngscholars/docs/2009/UNFCCC_COP_15_Topic_A.pdf www.ambassadors-env.org/.../protokol_iz_kyota_i_njegova_primjena.doc (29.1.2011) 4. Seat acomotive serija na salonu u Frankfurtu, 2009, online:http://www.automobilija.net/novosti/najave/1610/seat_ecomotive_serija_na_sa lonu_u_frankfurtu/ (22.12.2010.) 5. http://forum.vidi.hr/showthread.php?51420-Europski-auto-godine-Toyota-Prius (16..12.2010.) 6. Priznanje bez premca za sigurnost Toyote Prius na Euro NCAP-ovim testovima, 2004, online:http://www.toyota.hr/innovation/technology/safety/prius_ncap_2004.aspx (16.12.2010.) 7. Toyota Prius – katalog, 2010, online:http://www.toyotaadria.com/hr/pdf/katalozi_vozila/katalog_prius.pdf (16.12.2010.)


Page 21

Lični transport


Page 22

Seminarski Hibridna Vozila

Recommend Documents