Μια έρευνα για το φλέγον ζήτημα της κατανάλωσης των plug-in μοντέλων σε πραγματικές συνθήκες.

Η έρευνα της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, την οποία οι 4ΤΡΟΧΟΙ δημοσιεύουν αποκλειστικά, αποκαλύπτει ποια είναι σε πραγματικές συνθήκες η κατανάλωση καυσίμου των plug-in υβριδικών αυτοκινήτων και ποιος είναι ο ρόλος τους στη μείωση των εκπομπών CO2.

Τα επιβατηγά οχήματα είναι υπεύθυνα για το 12% των συνολικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στην Ευρωπαϊκή Ένωση. Δεδομένου ότι αφορούν το 83% των χερσαίων μετακινήσεων, ένας από τους κυριότερους στόχους της Ευρωπαϊκής Επιτροπής είναι ο περιορισμός των εκπομπών CO2 του στόλου των καινούργιων επιβατηγών οχημάτων. Στο πλαίσιο αυτής της προσπάθειας, έχει τεθεί από την ευρωπαϊκή νομοθεσία μία σειρά κανονισμών και στόχων για τον έλεγχο του εκπεμπόμενου CO2. Στο παρακάτω γράφημα παρουσιάζεται η εξέλιξη των εκπομπών CO2 από τα νέα οχήματα για τα έτη 2015-2019 και η ετήσια μείωση που απαιτείται για την επίτευξη του στόχου της Ευρωπαϊκής Ένωσης για το 2020-2021 (95 γρ./χλμ.). Είναι σαφές ότι για την επίτευξη των στόχων θα πρέπει οι εκπομπές CO2 να μειωθούν σημαντικά τα επόμενα χρόνια.

Ένα από τα βασικότερα μέτρα για τον περιορισμό των εκπομπών CO2 των σύγχρονων αυτοκινήτων είναι ο εξηλεκτρισμός τους, με την ενσωμάτωση αμιγώς ηλεκτρικών ή υβριδικών/plug-in υβριδικών συστημάτων μετάδοσης κίνησης. Οι πωλήσεις ηλεκτρικών και υβριδικών (απλών και plug-in) οχημάτων στην Ευρώπη έχουν αυξηθεί σημαντικά τα τελευταία πέντε χρόνια, χωρίς όμως να αγγίζουν τις πωλήσεις των βενζινοκίνητων και πετρελαιοκίνητων οχημάτων, καταλαμβάνοντας μέχρι στιγμής ένα μικρό μόνο κομμάτι του ευρωπαϊκού στόλου. Ενδεικτικά για το 2018, οι πωλήσεις των υβριδικών (ήπια υβριδικά, υβριδικά και plug-in υβριδικά) και ηλεκτρικών οχημάτων καταλαμβάνουν μόλις το 5,7% των συνολικών ταξινομήσεων επιβατηγών οχημάτων.

Ο ρόλος των plug-in υβριδικών

Η παρούσα μελέτη εστιάζει στα υβριδικά, και ιδιαίτερα στα plug-in υβριδικά οχήματα, τα οποία αναμένεται να καταλάβουν ένα σημαντικό κομμάτι της αγοράς πολύ πιο άμεσα σε σχέση με τα ηλεκτρικά, ιδιαίτερα σε χώρες όπως την Ελλάδα. Τι είναι όμως τα υβριδικά αυτοκίνητα και σε τι διαφέρουν από τα συμβατικά (με μηχανή εσωτερικής καύσης); Βλέποντας εξωτερικά ένα υβριδικό, ένα ηλεκτρικό ή ένα συμβατικό αυτοκίνητο, δύσκολα εντοπίζουμε διαφορές μεταξύ τους, καθώς κατά πάσα πιθανότητα θα μοιράζονται το ίδιο ή παρόμοιο αμάξωμα. Αυτό όμως που κάνει τη μεγαλύτερη διαφορά ανάμεσά τους είναι το σύστημα ισχύος που χρησιμοποιούν. Τα είδη των υβριδικών συνόλων που απαντώνται στην αγορά είναι τα εξής:

> Ήπια υβριδικά (mild-hybrid vehicles) οχήματα, τα οποία διαθέτουν μηχανή εσωτερικής καύσης (ΜΕΚ) ως τον βασικό κινητήρα, μαζί με έναν μικρό ηλεκτροκινητήρα που χρησιμοποιείται ως δυναμό και μίζα, αλλά μπορεί επίσης να παρέχει και ένα μικρό ποσό ροπής υποβοηθώντας τη ΜΕΚ. Στα ήπια υβριδικά συνήθως το ηλεκτρικό σύστημα λειτουργεί σε τάση 48V.

> Υβριδικά (hybrid vehicles), οχήματα που διαθέτουν μια ΜΕΚ σε συνδυασμό με έναν ή περισσότερους ηλεκτροκινητήρες. Ανάλογα με τη στρατηγική που εφαρμόζεται, το όχημα μπορεί να κινηθεί μόνο με τον ηλεκτροκινητήρα, μόνο με τη ΜΕΚ ή και με τα δύο συστήματα. Επίσης, είναι δυνατόν η ΜΕΚ να κινεί το όχημα και ταυτόχρονα να μεταφέρει ισχύ στον ηλεκτροκινητήρα, ο οποίος σε αυτή την περίπτωση λειτουργεί ως γεννήτρια φορτίζοντας την μπαταρία. Η λειτουργία των οχημάτων αυτών βασίζεται στον βέλτιστο συνδυασμό της ΜΕΚ με τον ηλεκτροκινητήρα, ενώ η ηλεκτρική αυτονομία αυτών των οχημάτων είναι περιορισμένη. Η εξοικονόμηση καυσίμου επιτυγχάνεται κυρίως από την ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση και την υποβοήθηση από τον ηλεκτρικό κινητήρα.

> Υβριδικά με δυνατότητα φόρτισης (plug-in hybrid vehicles), τα οποία έχουν συνήθως παρόμοια διάταξη στο σύνολο ισχύος τους (μηχανή εσωτερικής καύσης σε συνδυασμό με έναν ή περισσότερους ηλεκτροκινητήρες) με τα υβριδικά οχήματα, αλλά διαθέτουν μπαταρία υψηλής τάσης (300-350V) με μεγαλύτερη χωρητικότητα. Στα οχήματα αυτά η αυτονομία με αμιγώς ηλεκτρική κίνηση είναι της τάξης των 50 χλμ. Μετά την αποφόρτιση της μπαταρίας τα οχήματα αυτά λειτουργούν ως απλά υβριδικά.

Σύμφωνα λοιπόν με τις τεχνικές τους προδιαγραφές και με βάση τα επίσημα στοιχεία των κατασκευαστών, τα plug-in υβριδικά οχήματα σε κατάσταση πλήρους φόρτισης παρουσιάζουν μειωμένες εκπομπές CO2 (και κατανάλωσης καυσίμου) συγκριτικά με τα αντίστοιχα συμβατικά. Καθώς όμως οι τιμές αυτές αναφέρονται σε εργαστηριακές μετρήσεις, η αξιολόγηση των εν λόγω οχημάτων σε όρους κατανάλωσης καυσίμου, ενέργειας και εκπομπών CO2 έχει μεγαλύτερο ενδιαφέρον όταν γίνεται υπό πραγματικές συνθήκες οδήγησης στο δρόμο.

Στo πλαίσιo του παρόντος άρθρου, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις με μια plug-in υβριδική BMW 530e iPerformance σε πραγματικές συνθήκες οδήγησης. Στόχος των μετρήσεων ήταν ο προσδιορισμός των πραγματικών εκπομπών CO2 του οχήματος τόσο στην περίπτωση που αυτό ξεκινάει με πλήρως φορτισμένη μπαταρία, όσο και όταν η μπαταρία του έχει εξαντληθεί (πρακτικά η μπαταρία δεν αδειάζει ποτέ τελείως, αλλά διατηρεί ένα χαμηλό επίπεδο φόρτισης, 15%-20% περίπου, το οποίο εξασφαλίζει την ομαλή υβριδική λειτουργία του οχήματος αλλά και τη μεγάλη διάρκεια ζωής και ανθεκτικότητα της μπαταρίας). Επιπλέον, οι μετρήσεις σε κάθε περίπτωση έγιναν με δύο διαφορετικούς τρόπους οδήγησης, προσομοιάζοντας ένα τυπικό και ένα πιο επιθετικό στυλ οδήγησης.

Η μεθοδολογία

Για την αξιολόγηση του αυτοκινήτου σε συνθήκες πραγματικής οδήγησης, χρησιμοποιήθηκε φορητός εξοπλισμός μέτρησης εκπομπών ρύπων (Portable Emissions Measurement System – PEMS) που διαθέτει το Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Θερμοδυναμικής (ΕΕΘ) του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του ΑΠΘ. Η παρούσα ανάλυση έγινε σύμφωνα με τον τελευταίο κανονισμό για μετρήσεις σε πραγματικές συνθήκες οδήγησης, ή αλλιώς RDE-Real Driving Emissions (2018/1832) της Ευρωπαϊκής Επιτροπής. Ο εξοπλισμός αυτός μετράει το σύνολο των νομοθετημένων ρύπων κατά το πρότυπο Euro 6, αλλά στο πλαίσιο του παρόντος άρθρου παρουσιάζονται και αξιολογούνται μόνο τα αποτελέσματα των εκπομπών CO2.

Οι εκπομπές CO2 ενός οχήματος είναι ανάλογες με την κατανάλωση καυσίμου, και στην πράξη, ακόμα και στις εργαστηριακές μετρήσεις, η κατανάλωση καυσίμου υπολογίζεται από τη μέτρηση CO2.

Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν στο ευρύτερο περιβάλλον της Θεσσαλονίκης κατά τις εργάσιμες ώρες, ώστε να υπάρχει ένας αντιπροσωπευτικός κυκλοφοριακός φόρτος κατά τη διάρκεια των μετρήσεων. Η διαδρομή που ακολουθήθηκε σε κάθε μέτρηση χωρίζεται σε τρία τμήματα, αστικό, επαρχιακό και αυτοκινητόδρομο, το καθένα από τα οποία χαρακτηρίζεται από διαφορετικά όρια ταχύτητας.

Η σύγκριση των δύο διαφορετικών τρόπων οδήγησης (κανονικός και επιθετικός) που μελετήθηκαν παρουσιάζεται στο παρακάτω διάγραμμα, το οποίο απεικονίζει τη στιγμιαία ταχύτητα του οχήματος σε κάθε περίπτωση. Η βασική τους διαφορά βρίσκεται στην πολύ μεγαλύτερη συχνότητα επιταχύνσεων και επιβραδύνσεων κατά την επιθετική οδήγηση έναντι της κανονικής.

Αξίζει να σημειωθεί ότι η μέση ταχύτητα των τεστ με επιθετική οδήγηση ήταν ίδια με αυτήν των τεστ με κανονική οδήγηση, ενώ σε κάθε περίπτωση τηρούνταν οι απαραίτητοι περιορισμοί για ασφαλή οδήγηση, κατά συνέπεια ο όρος «επιθετική οδήγηση» αναφέρεται ουσιαστικά μόνο στο εύρος επιταχύνσεων-επιβραδύνσεων.

Η κατανάλωση στην πράξη

Στο διάγραμμα που ακολουθεί παρουσιάζονται συγκριτικά οι εκπομπές CO2 με κανονική και επιθετική οδήγηση, και με πλήρως φορτισμένη και άδεια μπαταρία. Εξετάζοντας αρχικά τα αποτελέσματα μεταξύ άδειας και γεμάτης μπαταρίας (ανεξάρτητα από το στυλ οδήγησης), παρατηρείται ότι στην περίπτωση της μέτρησης που ξεκίνησε με άδεια μπαταρία, οι εκπομπές CO2 είναι κατά μέσο όρο 2,5 φορές υψηλότερες σε σχέση με τη μέτρηση που ξεκίνησε με γεμάτη μπαταρία. Αυτό, όπως είναι αναμενόμενο, οφείλεται στο προφίλ χρήσης της ΜΕΚ και της διαθέσιμης ηλεκτρικής ενέργειας που είναι αποθηκευμένη στην μπαταρία υψηλής τάσης σε κάθε περίπτωση.

Στην πρώτη περίπτωση (εκκίνηση με άδεια μπαταρία), η ΜΕΚ συμμετείχε στην κίνηση του οχήματος (υβριδική λειτουργία) για το 80% του χρόνου, με την ηλεκτρομηχανή να λειτουργεί είτε ως γεννήτρια φορτίζοντας την μπαταρία, είτε ως κινητήρας υποβοηθώντας τη ΜΕΚ για την κίνηση του οχήματος, αντίστοιχα. Αντίθετα, στη δεύτερη περίπτωση (εκκίνηση με γεμάτη μπαταρία) το όχημα κινείται αμιγώς ηλεκτρικά για 46 χιλιόμετρα (75% του συνολικού χρόνου της διαδρομής), κυρίως στο αστικό και επαρχιακό κομμάτι, με αποτέλεσμα να παρουσιάζει χαμηλές συνολικές εκπομπές CO2. Σε αυτό το σημείο αξίζει να σημειωθεί ότι η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κατά την αμιγώς ηλεκτρική λειτουργία του οχήματος δε συνδέεται απαραίτητα με μηδενικές εκπομπές CO2, αλλά εξαρτάται από το επίπεδο του εκπεμπόμενου CO2 που προέρχεται από την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας.

Όσον αφορά τον τρόπο οδήγησης (κανονικό ή επιθετικό), παρατηρούμε ότι η επίδρασή του είναι σαφώς μικρότερη από αυτήν του επιπέδου φόρτισης της μπαταρίας, αλλά δεν πρέπει να αγνοηθεί. Πιο συγκεκριμένα, ένας επιθετικός τρόπος οδήγησης επιφέρει μια αύξηση των εκπομπών CO2 και αντίστοιχα της κατανάλωσης καυσίμου κατά 25% στην περίπτωση της μέτρησης με γεμάτη μπαταρία, ενώ η αντίστοιχη αύξηση για τη μέτρηση με άδεια μπαταρία είναι 12%.

Η παραπάνω ανάλυση βασίστηκε στις μέσες εκπομπές CO2 κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδρομής, η οποία όπως αναφέρθηκε αποτελείται από αστικό και επαρχιακό τμήμα και αυτοκινητόδρομο.

Ας δούμε όμως ποιες είναι οι εκπομπές και σε κάθε ένα από αυτά τα τμήματα της διαδρομής. Όπως φαίνεται στα σχετικά γραφήματα, η επίπτωση του επιπέδου φόρτισης της μπαταρίας είναι εμφανής στο αστικό και στο επαρχιακό κομμάτι, όπου το εκπεμπόμενο CO2 (και κατ’ αντιστοιχία η κατανάλωση καυσίμου) εμφανίζεται αυξημένο κατά 45 και 3,5 φορές, αντίστοιχα, έναντι της περίπτωσης όπου η μπαταρία ήταν πλήρως φορτισμένη.

Στο κομμάτι του αυτοκινητοδρόμου το οποίο αποτελεί πάντα το τελευταίο κομμάτι της διαδρομής, το αρχικό επίπεδο φόρτισης της μπαταρίας δεν έχει σημαντική επίδραση, καθώς σε κάθε περίπτωση η μπαταρία έχει αδειάσει μέχρι εκείνο το σημείο.

Τι έδειξαν οι μετρήσεις

Το πρώτο συμπέρασμα που βγαίνει από την παραπάνω ανάλυση είναι ότι ο οδηγός ενός plug-in υβριδικού οχήματος μπορεί να εκμεταλλευτεί πλήρως τις δυνατότητες μείωσης των εκπομπών CO2 (και αντίστοιχα της κατανάλωσης καυσίμου) που του προσφέρει ένα τέτοιο όχημα μόνο όταν έχει συνδέσει το όχημα στο δίκτυο του ρεύματος και ξεκινάει τη μετακίνησή του με γεμάτη μπαταρία. Αντιθέτως, η μετακίνηση με αφόρτιστη μπαταρία οδηγεί σε σημαντικά αυξημένες εκπομπές CO2, εξαιτίας της εκτεταμένης χρήσης της ΜΕΚ. Επιπλέον, τόσο με φορτισμένη όσο και με αφόρτιστη μπαταρία, ένας πιο επιθετικός τρόπος οδήγησης μπορεί να αυξήσει σημαντικά τις εκπομπές CO2 και αντίστοιχα την κατανάλωση καυσίμου.

Δεδομένου ότι τα σύγχρονα plug-in υβριδικά αυτοκίνητα προσφέρουν αυτονομία της τάξης των 50-90 χιλιομέτρων, η τεχνολογία αυτή έχει άμεση εφαρμογή σε μετακινήσεις εντός αστικών κέντρων και των περιχώρων τους. Έτσι, φαίνεται ότι τέτοιου είδους οχήματα είναι ιδανικά ώστε να εξασφαλίζουν μετακίνηση με μηδενικές εκπομπές CO2 μέσα και γύρω από τα μεγάλα αστικά κέντρα με αυτονομία κοντά στη μέση ημερήσια απόσταση που διανύουν οι Ευρωπαίοι οδηγοί (ερευνητικές εργασίες αναφέρουν ότι το 67% των οδηγών διανύουν ημερησίως λιγότερο από 50 χιλιόμετρα). Όλα, αυτά βέβαια, όταν τα οχήματα αυτά χρησιμοποιούνται όπως έχουν σχεδιαστεί, δηλαδή να φορτίζονται από το δίκτυο πριν από τη χρήση.

Ο σχεδιασμός της διαδρομής μέσω GPS μπορεί επίσης να οδηγήσει στη βελτιστοποίηση της διαχείρισης ενέργειας, στην ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης καυσίμου και στην εξασφάλιση αμιγώς ηλεκτρικής λειτουργίας στο κέντρο της πόλης. Επιπλέον, σημαντικό ρόλο παίζει η στρατηγική διαχείρισης ενέργειας από τον κατασκευαστή του οχήματος. Για παράδειγμα, σε μία μετακίνηση από τα προάστια στο κέντρο της πόλης, η διαδρομή μπορεί να περιλαμβάνει οδήγηση σε αυτοκινητόδρομο και σε δρόμο με κλίση. Η εφαρμογή μιας βελτιστοποιημένης διαχείρισης ενέργειας θα μπορούσε να επιλέξει τη χρήση της μπαταρίας στην ανηφόρα και να τη φορτίσει κατά την οδήγηση στον αυτοκινητόδρομο, εξασφαλίζοντας την απαραίτητη ηλεκτρική ενέργεια για αμιγώς ηλεκτρική κίνηση στο κέντρο της πόλης.

Σε αυτό το σημείο αξίζει να σημειωθεί ότι όμοια αποτελέσματα προέκυψαν κατά τη διεξαγωγή και ανάλυση αντίστοιχων μετρήσεων με plug-in υβριδικά οχήματα άλλων δύο κατασκευαστών. Κάτι τέτοιο οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η τεχνολογία των plug-in υβριδικών με την ορθή/βέλτιστη χρήση της προσφέρει το δυναμικό για τον περιορισμό των εκπομπών CO2 και, κατά συνέπεια, της κατανάλωσης από τα επιβατηγά οχήματα. Επιπλέον, στην κατεύθυνση μείωσης των συνολικών εκπομπών CO2 σημαντικός αρωγός είναι και η βελτίωση του ενεργειακού μείγματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (ανανεώσιμες πηγές ενέργειας), μέρος της οποίας χρησιμοποιείται από τα plug-in υβριδικά οχήματα.

Εν κατακλείδι, ο συνδυασμός βέλτιστης οδικής χρήσης των plug-in υβριδικών και της αποτελεσματικής φόρτισης από ανανεώσιμες πηγές μπορεί να έχει πολύπλευρα οφέλη τόσο στη βελτίωση της ποιότητας του αέρα στο αστικό περιβάλλον όσο και στη μείωση των αερίων θερμοκηπίου (CO2), ενώ ο χρήστης αντιλαμβάνεται μειωμένο κόστος χρήσης από τη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου.

Συγκρίνοντας με ένα συμβατικό αυτοκίνητο

Για να έχει κάποιος μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα, η μέση κατανάλωση στις διαδρομές οι οποίες πραγματοποιήθηκαν με χαμηλή στάθμη της μπαταρίας διαμορφώθηκε στα 9,5 λίτρα/100 χλμ., ενώ η μέση κατανάλωση για όλες τις μετρήσεις (με γεμάτη και άδεια μπαταρία) ανέρχεται στα 6,6 λίτρα/100 χλμ., τιμές που κρίνονται χαμηλές για το μέγεθος του αυτοκινήτου, προσεγγίζοντας καταναλώσεις πετρελαιοκίνητων μοντέλων. Ενδεικτικά αναφέρουμε πως σε αντίστοιχες RDE μετρήσεις, μια 2λιτρη πετρελαιοκίνητη BMW 520d (Euro 6b) με μέγιστη ισχύ 140 kW (190 PS) και αυτόματο κιβώτιο σημείωσε μέση κατανάλωση 8,6 λίτρα/100 χλμ.

Παρατηρούμε, λοιπόν, ότι η μέση κατανάλωση του plug-in υβριδικού οχήματος, ακόμα και όταν οδηγείται με άδεια μπαταρία, είναι συγκρίσιμη με αυτήν ενός αντίστοιχου συμβατικού ντίζελ, ενώ είναι 23% μικρότερη αν ληφθούν υπόψη και οι μετρήσεις με γεμάτη μπαταρία.

Το ερώτημα που γεννάται, λοιπόν, σε αυτή την περίπτωση είναι το εξής: Πώς καταφέρνει ένα plug-in υβριδικό όχημα με το επιπλέον βάρος των μπαταριών και όλου του υβριδικού συστήματος να πετυχαίνει, ακόμα και όταν οδηγείται με χαμηλή στάθμη μπαταρίας, τιμές κατανάλωσης καυσίμου παρόμοιες με ενός συμβατικού οχήματος; Για να δώσουμε την απάντηση σε αυτό το ερώτημα, θα ανατρέξουμε σε προηγούμενη μελέτη του ΕΕΘ, η οποία παρουσιάστηκε στο διεθνές συνέδριο Transport Research Arena το 2018. Σύμφωνα με τη μελέτη αυτή, οι βασικές παράμετροι που επηρεάζουν (θετικά ή αρνητικά) την κατανάλωση καυσίμου είναι οι παρακάτω:

> Μάζα οχήματος: Ένα plug-in υβριδικό όχημα παρουσιάζει αυξημένη μάζα έναντι του αντίστοιχου συμβατικού, λόγω της μπαταρίας και των επιπλέον μερών του συστήματος ισχύος (ηλεκτροκινητήρες, inverter, κιβώτιο μετάδοσης κίνησης). Ενδεικτικά η αύξηση της μάζας λόγω μπαταριών είναι της τάξης μεγέθους των 150-200 κιλών, ενώ η αύξηση στην κατανάλωση καυσίμου που προκύπτει από το επιπλέον αυτό βάρος είναι περίπου 4%-5%.

> Βαθμός απόδοσης: Στα plug-in υβριδικά (και στα υβριδικά) οχήματα, όταν λειτουργεί η ΜΕΚ, είναι δυνατή η ρύθμιση του φορτίου της (μέσω του ηλεκτροκινητήρα που λειτουργεί ως γεννήτρια) ώστε να επιλέγονται σημεία λειτουργίας με τον μέγιστο δυνατό βαθμό απόδοσης, και έτσι να επιτυγχάνεται η βέλτιστη κατανάλωση καυσίμου. Η επιλογή του βέλτιστου σημείου λειτουργίας μαζί με τη στρατηγική διαχείρισης ενέργειας που εφαρμόζεται, επιφέρει μια μείωση της κατανάλωσης καυσίμου της τάξης του 6%-7%. Επίσης, η συνέργεια μεταξύ ΜΕΚ και ηλεκτροκινητήρα/-ων οδηγεί στον περιορισμό των μεταβατικών φαινομένων της ΜΕΚ, όπως κατά την εκκίνηση ή την επιτάχυνση, με αποτέλεσμα την ομαλότερη/οικονομικότερη λειτουργία της ΜΕΚ.

> Ανάκτηση ενέργειας: Μία από τις σημαντικές λειτουργίες που εφαρμόζουν τα υβριδικά οχήματα είναι η ανάκτηση ενέργειας κατά την επιβράδυνση ή την πέδηση. Η ενέργεια που ανακτάται αποθηκεύεται στην μπαταρία και χρησιμοποιείται για την κίνηση του οχήματος. Το κέρδος στην κατανάλωση καυσίμου από την ανάκτηση ενέργειας μπορεί να φτάσει στο 8%, ανάλογα με τη στρατηγική που εφαρμόζει κάθε κατασκευαστής και τις τεχνικές προδιαγραφές του υβριδικού συστήματος.

Οι παράμετροι που αναφέρθηκαν παραπάνω καθώς και η αντίστοιχη επίδρασή τους στην κατανάλωση καυσίμου συνοψίζονται στο παρακάτω συγκριτικό διάγραμμα της κατανάλωσης καυσίμου ενός συμβατικού και ενός plug-in υβριδικού οχήματος (για την περίπτωση οδήγησης με άδεια μπαταρία). Από το διάγραμμα αυτό προκύπτει ότι η αρνητική επίδραση της αυξημένης μάζας του plug-in υβριδικού στην κατανάλωση καυσίμου εξαλείφεται πλήρως από τη βελτίωση του βαθμού απόδοσης και την ανάκτηση ενέργειας, επιφέροντας μάλιστα σημαντική επιπλέον μείωση της κατανάλωσης καυσίμου._4T

CO2 και κατανάλωση καυσίμου

Το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) κατατάσσεται στα αέρια του θερμοκηπίου, τα οποία συμβάλλουν στην υπερθέρμανση του πλανήτη και στην κλιματική αλλαγή. Οι εκπομπές CO2 μιας μηχανής εσωτερικής καύσης συνδέονται άμεσα με την κατανάλωση καυσίμου, έτσι οποιαδήποτε ποσοστιαία μεταβολή των εκπομπών CO2 μεταφράζεται πρακτικά και σε αντίστοιχη αύξηση στην κατανάλωση καυσίμου. Με δεδομένη την παγκόσμια προσπάθεια για τον περιορισμό της χρήσης, δεν είναι τυχαίο που στις περισσότερες χώρες η φορολόγηση των αυτοκινήτων βασίζεται στις επίσημες τιμές εκπομπών CO2.

Το αυτοκίνητο της δοκιμής

Μοντέλο: BMW 530e iPerformance

Κατηγορία εκπομπών: Euro 6d-temp ISC

Καύσιμο: Βενζίνη (άμεσης έγχυσης)

Κυβισμός (cm3): 1.998

Χωρητικότητα μπαταρίας (kWh): 9,2

Ηλεκτρική αυτονομία (km): 50

Εκπομπές CO2 (g/km): 45

Μέγιστη ισχύς MEK (kW): 135

Μέγιστη ισχύς ηλεκτρικού κινητήρα (kW): 83

Κιβώτιο (ταχύτητες): Αυτόματο (8)

Βάρος (kg): 1.954

Σύστημα αντιρρύπανσης: Τριοδικός καταλύτης (TWC) και φίλτρο σωματιδίων (GPF)

CO2 και κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας

Κατά την πλήρως ηλεκτρική λειτουργία ενός plug-in υβριδικού οχήματος, καταναλώνεται η ηλεκτρική ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στην μπαταρία. Έτσι, το όχημα παρουσιάζει μηδενικές εκπομπές CO2 (και ρύπων) από την εξάτμιση, καθώς δε χρησιμοποιείται η ΜΕΚ (και κατ’ επέκταση δεν καταναλώνεται καύσιμο). Αυτό όμως δε σημαίνει ότι ένα τέτοιο όχημα μπορεί να θεωρηθεί ως όχημα μηδενικών εκπομπών, καθώς η ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνει είναι συνδεδεμένη με τις εκπομπές CO2 (και ρύπων) που προκύπτουν κατά την παραγωγή της. Συγκεκριμένα, για την παραγωγή μίας kWh ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα εκπέμπονται 623 γρ. CO2, ενώ στην Αυστρία 85 γρ. CO2. Έτσι, για ένα όχημα με ηλεκτρική κατανάλωση 0,14 kWh/χλμ. το ισοδύναμο εκπεμπόμενο CO2 κατά την πλήρως ηλεκτρική λειτουργία είναι 87,5 γρ./χλμ. για την Ελλάδα και 12 γρ./χλμ. για την Αυστρία. Τ

ΚΕΙΜΕΝΟ

Στυλιανός Δουλγέρης Υποψήφιος Διδάκτωρ Μηχανολόγος Μηχανικός, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών ΑΠΘ

Ζήσιμος Τουμασάτος Υποψήφιος Διδάκτωρ Μηχανολόγος Μηχανικός, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών ΑΠΘ

Αναστάσιος Κοντσές Διδάκτωρ Μηχανολόγος Μηχανικός, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών ΑΠΘ

Καθηγητής Λεωνίδας Ντζιαχρήστος Διδάκτωρ Μηχανολόγος Μηχανικός, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών ΑΠΘ

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ

Δημήτριος Κατσαούνης Διδάκτωρ Μηχανολόγος Μηχανικός, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών ΑΠΘ