Kako radi prijenos u hibridnim vozilima? Koliko su elektri\u010dni i hibridni automobili \u0161tetni za okoli\u0161? Za\u0161to vodikove \u0107elije nisu \u0161ire dostupne? U ovom tekstu mo\u017eete pro\u010ditati odgovore na ta i sli\u010dna pitanja vezana uz alternativne pogone u automobilima. Elektri\u010dna struja kao pogonska energija svakako je sve \u010de\u0161\u0107a u osobnim automobilima, \u0161to sigurno ima prednosti (poput mild hybrid rje\u0161enja), ali nije sve kod elektri\u010dnog automobila novo, revolucionarno ili \u010dak i dobro za svaku primjenu.<\/p>\n\n\n\n
Elektromotor u kota\u010du: da ili ne?<\/span><\/strong><\/p>\n\n\n\n Ferdinand Porsche prvi je u Lohner-Porscheu koristio elektromotor u svakom kota\u010du. Danas, uz ra\u010dunalno vektoriranje momenta (jednostavnije re\u010deno, reguliranje snage motora poslane na pojedini kota\u010d), isti princip koriste i novi automobili poput Tesle, Koenigsegga ili Rimca. S jedne strane, kori\u0161tenje sklopa motora i kota\u010da olak\u0161ava izmjene u slu\u010daju o\u0161te\u0107enja ili kvara, osigurava se kompaktnost pogona te se smanjuje broj mehani\u010dkih komponenti prijenosa, a time i cijena i mehani\u010dki gubici. No, na taj se na\u010din znatno pove\u0107ava neovje\u0161ena masa vozila i nepovoljno se utje\u010de na dinami\u010dke karakteristike automobila poput NVH (noise, vibration, harshness; buka, vibracije, grubost kao karakteristike u kabini koje osjete putnici), efikasnosti ovjesa, upravljivosti i agilnosti.<\/p>\n\n\n\n \u0160to je i kako radi CVT?<\/span><\/strong><\/p>\n\n\n\n U hibridima (npr. hibridna Honda CR-V) \u010desto rje\u0161enje za pogon je CVT (eng. continuously variable transmission); takav ste automatski mjenja\u010d najvjerojatnije ve\u0107 sreli u skuterima. Princip rada CVT-a mo\u017ee se ilustrirati zami\u0161ljanjem konusnih zup\u010danika povezanih remenom; navo\u0111enjem remena na odre\u0111eni dio konusnog ruba zup\u010danika mijenja se prijenosni omjer. Taj efekt promjene polumjera jo\u0161 se mo\u017ee ilustrirati promjenom prijenosnog omjera kakva se jasno vidi na prijenosima na biciklima. Na taj na\u010din je motor mogu\u0107e dr\u017eati na niskim okretajima za krstarenje ili na visokim za ubrzavanje, jer ulazna i izlazna os nisu ovisne o me\u0111usobnoj brzini vrtnje. Osim u skutere, CVT prijenosi ugra\u0111ivani su i u generatore, motorne sanjke, poljoprivredne strojeve, vojna vozila, ali i u putni\u010dke automobile (npr. nizozemski DAF 600). Smanjivanjem gubitaka i razvojem precizne kontrole, CVT mjenja\u010di \u0107e postati \u010de\u0161\u0107i u automobilima, a ponekad se programiraju tako da nude i zadane prijenosne omjere (npr. Subaru BRZ).<\/p>\n\n\n\n Kako radi hibrid bez mjenja\u010da?<\/span><\/strong><\/p>\n\n\n\n Jedna varijanta hibridnog sustava je kori\u0161tenje motora s unutarnjim izgaranjem samo za pogon generatora elektri\u010dne energije, pa ga je mogu\u0107e specijalizirati za te uvjete rada i minimalnu potro\u0161nju. Kota\u010de pogoni elektromotor (ili vi\u0161e njih), koji ima vi\u0161i stupanj iskoristivosti i povoljniju krivulju okretnog momenta. Tako npr. Koenigsegg Regera koristi sna\u017eni okretni moment koji elektromotori imaju i pri najni\u017eim okretajima kako bi ubrzao automobil do granice na kojoj se pogonu mo\u017ee priklju\u010diti i twin-turbo benzinski V8 bez kori\u0161tenja mjenja\u010da. Regera koristi fiksni prijenosni omjer od 2,73:1 i hidrauli\u010dki kuplung za odvajanje V8 motora s elektromotorm na radilici od diferencijala i elektromotora pri stra\u017enjim kota\u010dima.<\/p>\n\n\n\n Vodikove \u0107elije<\/span><\/strong><\/p>\n\n\n\n Jo\u0161 jedan zanimljivi sustav izumljen ve\u0107 u 19. stolje\u0107u su vodikove \u0107elije. Kao i konvencionalne baterije, sastoje se od anode, katode i elektrolita, a temelje se na sintezi vode iz kisika i vodika uz iskori\u0161tavanje elektrona oslobo\u0111enih tijekom procesa. \u0160iroki raspon iskoristivosti (40-85%) ovisi o varijanti i dodatnim sustavima pretvorbe energije, a gotovo jedini nusprodukt je voda. Proizvodni proces za potrebno gorivo i same \u0107elije za sad je jo\u0161 relativno skup i slo\u017een, ali prednost im je \u010disti nusprodukt (voda).<\/p>\n\n\n\n Svemirska utrka ubrzala je razvoj vodikovih \u0107elija. General Motors je 1966. proizveo Chevrolet Electrovan, prvi putni\u010dki automobil koji je koristio vodikove \u0107elije. Doseg mu je bio oko 160 \u2013 240 km (100 \u2013 150 milja), a maksimalna brzina oko 113 km\/h (70 milja na sat). Proizveden je samo jedan, a imao je dva sjedala; ostatak prostora kombija iskori\u0161ten je za spremnike goriva i vodikove \u0107elije, jer je ipak bio testni prototip. Danas se neka vozila s vodikovim \u0107elijama (npr. autobusi) korisnicima nude samo preko leasinga.<\/p>\n\n\n\n Elektromotori i baterije<\/span><\/strong><\/p>\n\n\n\n Po\u010deci eksperimentiranja s elektromotorima se\u017eu u prvu polovicu 18. stolje\u0107a. Osnovni princip rada elektromotora je induciranje elektri\u010dne struje u vodi\u010du magnetskim poljem u pokretu. To je skra\u0107eni izraz Faradayevog zakona o indukciji (prva polovica 19. stolje\u0107a). Elektromotor dovoljan za pogon osobnog automobila mo\u017ee biti i lak\u0161i od ekvivalentnog motora s unutarnjim izgaranjem, ali te\u0161ke su baterije. Mo\u017ee ih se ugraditi u podnicu automobila radi odr\u017eavanja niskog te\u017ei\u0161ta, ali treba im osigurati adekvatno hla\u0111enje pri radu, izolaciju dok automobil miruje po zimi te pravilno punjenje i pra\u017enjenje, za \u0161to se brine i na\u010din povezivanja \u0107elija i upravlja\u010dka elektronika; za osiguravanje vijeka trajanja, skra\u0107ivanje trajanja punjenja te produ\u017eivanje dosega automobila, za baterije se grade posebna ku\u0107i\u0161ta i programiraju upravlja\u010dki sustavi (battery management system). Automobilske baterije sastavljene su od stotina ili tisu\u0107a elektrokemijskih jedinica koje se moraju prazniti i puniti jednakomjerno i \u010duvati od pregrijavanja ili preniskih temperatura (od kojih pada efektivni kapacitet baterije). treba osigurati brzo punjenje. Faktor ograni\u010denja prakti\u010dnosti uporabe elektri\u010dne energije za pokretanje automobila je dostupnost brzog punjenja, ali i elektri\u010dna mre\u017ea uop\u0107e; premda automobil ide na struju, i ta se struja mora negdje i nekako proizvesti, a materijali iz automobila pravilno odlo\u017eiti i reciklirati nakon uporabnog vijeka.<\/p>\n\n\n\n \u0160tetnost za okoli\u0161<\/span><\/strong><\/p>\n\n\n\n Pri ekolo\u0161koj usporedbi konvencionalnih i elektri\u010dnih automobila za osobni promet treba uzeti u obzir i cijenu elektri\u010dne energije potrebne za punjenje flote, na\u010dine dobivanja te elektri\u010dne energije, kao i cijene i na\u010dine dobivanja (i, jednoga dana, recikliranja) potrebnih materijala (npr. za baterije). Procjene oko toga su slo\u017eene, ali mo\u017eda je najmanje upitan zaklju\u010dak da proces proizvodnje baterija rezultira emisijama ugljikovog dioksida ovisno o veli\u010dini baterija. No, prema vi\u0161e priznatih fizi\u010dara, kemi\u010dara, klimatologa i in\u017eenjera, ugljikov dioksid nije jedina ili potpuno primjerena mjera zaga\u0111enja niti je (jedini ili glavni) uzro\u010dnik klimatskih promjena. Budu\u0107i da takva rasprava zaslu\u017euje zasebnu temu, ostanimo pri automobilima i op\u0107eprihva\u0107enim posljedicma njihove uporabe. Prema suvremenim istra\u017eivanjima, kod ispuha motora na fosilna goriva posebno su za okoli\u0161 \u0161tetni drugi spojevi (npr. du\u0161ikovi oksidi), a kod automobila uop\u0107e po\u010dinju se mjeriti i istra\u017eivati emisije nevezane za ispuh: krute \u010destice i pra\u0161ina nastala habanjem asfalta, guma i ko\u010dnica. Kori\u0161tenje elektri\u010dnog automobila nije pranje ruku od \u0161tetnih emisija, ali automobili uop\u0107e (bilo elektri\u010dni ili na naftne derivate) svakom novom generacijom postaju \u010di\u0161\u0107i, a osim toga, daju ogroman doprinos okretanju zup\u010danika svakodnevnog \u017eivota svijeta.<\/p>\n\n\n\n