Nietypowe hybrydy

Głównym założeniem napędu hybrydowego jest wspomaganie silnika spalinowego innym źródłem napędu. Do tej pory był nim silnik elektryczny. Zamiast niego można zastosować zupełnie inne urządzenia.

Maszyna elektryczna znakomicie nadaje się do zastosowania w samochodzie. Może pracować jako silnik elektryczny lub jako alternator wytwarzający prąd np. podczas hamowania pojazdu. Nierozwiązanym problemem brak skutecznych urządzeń do przechowywania prądu, gdyż akumulatory nie spełniają współczesnych wymagań. Od czasu do czasu pojawiają się więc pomysły przechowywania energii w zupełnie inny sposób.

Hybryda mechaniczna

W latach 60. minionego wieku napęd hybrydowy w samochodach uważano za niegroźną ekstrawagancję. Zdawano sobie jednak sprawę z niedostatków silnika tłokowego, który przy dużych obciążeniach, np. podczas przyspieszania pojazdu, wykazuje się znacznym zużyciem paliwa. Trwały więc próby stworzenia mechanicznego napędu hybrydowego wykorzystującego wirujące koło zamachowe. Energia hamowania pojazdu jest magazynowa w kole zamachowym, które zwiększa swoją prędkość obrotową. Podczas przyspieszania pojazdu wirujące koło oddaje swoją energię, zmniejszając obroty. Tę prostą ideę próbowano wcielić w życie – bez powodzenia.

Teraz mechaniczny napęd hybrydowy powrócił za sprawą firmy Torotrak, która nawet dostała brytyjską nagrodę w dziedzinie… innowacji. W rozwiązaniu Torotrak koło zamachowe podczas przyjmowania energii rozpędza się do prędkości 60 tys. obr./min. Firma twierdzi, że mechaniczna hybryda jest znacznie tańsza w zakupie i eksploatacji od elektrycznej. Co więcej, koszt koła zamachowego z układem przeniesienia napędu jest o jedną czwartą niższy od kosztu akumulatora stosowanego w elektrycznych układach hybrydowych. Mechaniczny napęd hybrydowy może być stosowany w autobusach i ciężarówkach dystrybucyjnych ze względu na częste hamowanie i przyspieszanie. Do tego rodzaju pojazdów kierowany jest też inny rodzaj napędu hybrydowego – napęd hydrauliczny.

Hydrauliczny napęd hybrydowy

MAN Trucks & Bus i Bosch Rexroth opracowały rozwiązanie, w którym energia hamowania jest magazynowana w akumulatorze hydraulicznym. Ten hydrauliczny napęd hybrydowy został zainstalowany w śmieciarce na modelu MAN TGM. MAN twierdzi, że silnik spalinowy wspomagany hydraulicznie zużywa nawet o 12-15% paliwa mniej.

Akumulator hydrauliczny to zbiornik z jednej strony wypełniony azotem, który jest oddzielony membraną od cieczy roboczej. Gdy pojazd hamuje, ciecz robocza za pomocą pompy hydraulicznej jest wtłaczana do akumulatora, powodując ściśnięcie azotu. Gdy pojazd rusza z miejsca, azot się rozpręża, wypychając ciecz roboczą, która napędza silnik hydrauliczny połączony przez przekładnię z układem napędowym pojazdu. System działa więc na zasadzie tzw. hybrydy równoległej. Sterowanie wspomaganiem hydraulicznym jest zarządzane przez elektroniczny sterownik. Zaletą hydraulicznego magazynowania energii jest jej szybkie magazynowanie i oddawanie. System jest aktywny przy prędkościach pojazdu 0-40 km/h. System zamontowany w MAN-ie waży ok. 500 kg.

Opisane systemy odzysku energii nie znalazły naśladowców. Podczas tegorocznych targów IAA w Hanowerze Bosch zaproponował tradycyjny sposób magazynowania energii hamowania w akumulatorze elektrycznym. Maszyna elektryczna na napięcie 48 V połączona jest z wałem korbowym silnika za pomocą paska i w zależności od potrzeby pełni funkcję silnika elektrycznego wspomagającego napęd od silnika Diesla lub alternatora, gdy podczas hamowania pojazdu wytwarza prąd gromadzony w akumulatorze. Podobny układ Bosch proponuje też producentom samochodów osobowych.