MOTO 2030 to copiątkowy cykl Gazeta.pl, w którym poruszamy najważniejsze tematy dotyczące przyszłości motoryzacji, transportu, technologii. Samochody, drogi i miasta bardzo dynamicznie zmieniają się na naszych oczach. Co piątek dziennikarze Moto.pl będą o tych zmianach pisać. Tutaj znajdują się wszystkie artykuły z cyklu MOTO 2030.
Wszystkiemu winien Ferdynand Porsche, który odebrał wykształcenie inżyniera elektryka. Zupełnie pierwszy pojazd jego autorstwa powstał w 1896 roku w zakładzie Lohnera w Wiedniu (konstruktor miał wtedy zaledwie 21 lat!). Było to auto elektryczne, z silnikami w piastach przednich kół. Rozwiązanie to Porsche opatentował, przy okazji zresztą stając się też jednym z pionierów przedniego napędu w motoryzacji.
Pierwszą hybrydę zaprojektował tuż przed końcem XIX wieku. Podszedł ambitnie do kwestii projektowania układu, który dziś nazywamy hybrydą szeregową. Mówiąc najprościej: oznacza to, że silnik spalinowy nie jest połączony z kołami napędowymi, tylko zajmuje się generowaniem energii mechanicznej, która jest później w jakiś sposób zamieniana na elektryczną.
W projekcie słynnego konstruktora nazwanym La Toujours Contente, silnik spalinowy napędzał generator wytwarzający prąd elektryczny, zasilający cztery silniki zabudowane w piastach kół. De facto była to więc hybryda z napędem na cztery koła.
W praktyce sprawdziło się rozwiązanie prostsze, z napędem tylko na dwa koła. Przykładem jest odbudowany jakiś czas temu z okazji premiery współczesnych hybryd Porsche wehikuł o nazwie Lohner-Porsche Semper Vivus z 1900 roku. Seryjnie budowano podobne auto o nazwie Mixte i takim wozem Ferdynand wygrał wyścig górski Semmering w 1902 roku.
Ferdynand Porsche od początku widział zalety silników elektrycznych
Inżyniera najbardziej pociągało to, że w takiej konstrukcji zbędne stawały się ciężkie przekładnie, półosie i tak dalej. Niestety ówczesne silniki elektryczne miały ogromną masę, a sterowanie autem wymagało potężnej siły fizycznej.
Nie wszyscy zdają sobie z tego sprawę, ale napędzane silnikami Diesla lokomotywy to także w większości hybrydy szeregowe z silnikiem wysokoprężnym pracującym stale w optymalnym zakresie obrotów, poruszającym wielką prądnicę (później alternator), wytwarzającą prąd, który napędza silniki elektryczne, a te wprawiają w ruch koła.
Pierwsze takie lokomotywy zbudowano w Saksonii w 1914 roku. Używanie w nich przekładni mechanicznych nie było optymalne ze względu na ich ogromne rozmiary, a także szybkie zużycie sprzęgieł i innych elementów współpracujących.
W latach 30. i 40. ten typ lokomotyw zaczął się mocno rozpowszechniać na całym świecie, przy czym naturalnie takie rozwiązanie nie nadawało się do niewielkich, lekkich samochodów. Analogiczne pomysły zapewniały siłę napędową łodziom podwodnym wykorzystującym silniki Diesla i elektryczne. Podobnie jak dzisiejsza Toyota Prius, potrafiły poruszać się z napędem wyłącznie spalinowym, czysto elektrycznym albo z kombinacją obydwu.
Napędy hybrydowe. Druga wojna światowa była kolejną szansą
Wojna dała Ferdynandowi Porsche kolejną możliwość wcielenia w życie swoich planów: ulubiony inżynier Adolfa Hitlera, twórca KdF-Wagen, czyli późniejszego Garbusa (którego ideę ukradł Hansowi Ledwince z Tatry) wystartował w konkursie na nowy czołg ciężki.
Zaprojektowane przez niego hybrydowe podwozie VK45.01 niestety okazało się komicznie zawodne, a gdy wóz zakopał się w piachu, przeciążone silniki elektryczne płonęły. Miały być zasilane z generatorów, poruszanych przez dwa 10-cylindrowe silniki benzynowe chłodzone powietrzem, które potem zostały zastąpione standardowymi konstrukcjami Maybacha.
Po mizernych rezultatach prób wściekły Hitler do nowego czołgu Tiger rozkazał wybrać konwencjonalne podwozie Henschla, zaś na wyprodukowanych już podwoziach Porsche powstały działa samobieżne, nazywane, podobno z zemsty, Ferdinand.
Miały mnóstwo wad, których część usunięto w wersji rozwojowej Elefant. Trzeba zrozumieć, że upór, z którym Porsche lansował hybrydowy napęd swoich wozów bojowych, nie szedł w parze z rozwojem stosownych technologii zapewniających mu niezawodność.
A tak przy okazji: pod koniec wojny biuro konstrukcyjne Porsche zbudowało 16-cylindrowy, chłodzony powietrzem, turbodoładowany silnik wysokoprężny dla czołgów - więc niech nikt nie mówi, że diesle nie pasują do tej marki. Ale to inna historia.
Lata 80. XX wieku. Czas japońskich producentów dopiero się zacznie
Czy potem na scenę wkroczyli japońscy producenci? Ani trochę. Czas na Fiata. To może wydać się zaskakujące, ale prekursorem hybryd nowej ery był włoski producent z Turynu. W 1980 roku pokazał prototyp o nazwie Fiat 131 Ibrido, w którym przekonstruowany silnik z Fiata 127 współpracował z silnikiem elektrycznym prądu stałego.
Auto potrafiło odzyskiwać energię przy hamowaniu, zupełnie jak dzisiejsze hybrydy. Pionierem napędu hybrydowego w autach osobowych nieco później była także marka Audi, która eksperymentalne pojazdy tego typu nazywała Duo.
Pierwszy z nich, zbudowany na bazie Audi 100 Avant serii C3, pokazano w 1989 roku. Miał 5-cylindrowy silnik benzynowy napędzający koła przednie oraz elektryczny, przy tylnych kołach. Kolejne Audi Duo pojawiło się w 1991 roku.
Miało bardziej skomplikowany napęd, a specjalne akumulatory sodowo-siarkowe pozwalały na osiągnięcie zasięgu 80 km przy wykorzystaniu tylko silnika elektrycznego. Trzecie pokolenie Audi Duo i jedyne, które było produkowane seryjnie (w liczbie około 100 sztuk), pojawiło się w 1997 roku, tym samym stając się pierwszym wytwarzanym seryjnie europejskim autem z napędem hybrydowym.
Dla ścisłości: pierwsza generacja Toyoty Prius ukazała się również w 1997 roku, zaś pierwsza Honda Insight - dopiero w 1999. Tylko że w przeciwieństwie do niemieckiego producenta, osiągnęły rynkowy sukces.
Rok 2000 przyniósł inną zapomnianą premierę - w Genewie pokazano prototyp Citroena Xsara Dynactive, hybrydy równoległej, takiej, w której silniki z różnym zasilaniem mogą jednocześnie bezpośrednio napędzać koła. Udało mi się zresztą krótko kiedyś prowadzić ten samochód podczas ekologicznego rajdu Michelina, pod okiem nieżyjącego już, znakomitego francuskiego kierowcy rajdowego, Philippe'a Bugalskiego...
Śledząc historię motoryzacji łatwo zauważyć, że wbrew powszechnemu mniemaniu, nie tylko firmy japońskie zapisały się w historii hybrydowego napędu, choć mało kto o tym teraz pamięta. Ale to również dzięki nim hybrydy zostaną z nami na dłużej.
Napędy hybrydowe. Nieograniczone militarne budżety przyspieszają rozwój techniki
Od wielu lat różne firmy i instytucje pracują nad hybrydowymi pojazdami wojskowymi. Wciąż mają bowiem te same zalety, które widział Ferdynand Porsche: brak ciężkich przekładni, swobodę ruchu kół czy zawieszenia gąsienic, ale dzisiejsza technika pozwala stworzyć konstrukcje praktyczne i niezawodne.
Przykładem takiego pojazdu był amerykański General Dynamics RST-V Shadow z początku XXI wieku. Trudno wykrywalny pojazd rozpoznawczy dla piechoty morskiej. Dzięki elektrycznemu napędowi poszczególnych kół miał niespotykany skok zawieszenia i ogromne możliwości zmiany prześwitu, zdolność do cichej jazdy i zdolność zmniejszenia emisji podczerwieni.
Nad nowymi konstrukcjami pojazdów bojowych z napędem hybrydowym pracuje się intensywnie na całym świecie. Departament obrony w USA prowadzi kilka programów badawczych, a francusko-szwedzki Arquus z czterema kołami skrętnymi prezentuje się niezwykle ciekawie. Militarnych hybryd będzie bez wątpienia przybywać, a najzabawniejsze jest to, że po kilkudziesięciu latach okazuje się, iż rację miał od początku genialny profesor Porsche....
