Prezentacja tych rozwiązań odbywa się zwykle poprzez pojazdy studialne, które mają świadczyć o możliwościach swoich producentów i wskazywać kierunki rozwojowe. W ostatnim okresie, praktycznie wszystkie samochody z tej grupy miały charakter proekologiczny, a więc były w mniejszym czy większym stopniu „zelektryfikowane”. Wśród tych pojazdów były zarówno miejskie maluchy, pojazdy kompaktowe, jak i duże modele luksusowe oraz dynamiczne samochody sportowe. Prezentowane są zarówno samochody z hybrydowymi układami napędowymi, jak i pojazdy o „czystym” napędzie elektrycznym. Te pierwsze są rozwiązaniem przewidywanym na najbliższą przyszłość, a niektóre modele są już w produkcji seryjnej. Przedstawiamy poniżej kilka najnowszych studialnych samochodów hybrydowych. Samochody pozbawione silnika spalinowego też są licznie reprezentowane na różnych imprezach, ale na ich szersze wejście na rynek trzeba jeszcze trochę poczekać. Problemy techniczne są już rozwiązane, ale głównym hamulcem są aktualnie wysokie ceny nowoczesnych akumulatorów.

Tylko litr paliwa na 100 km
Jednym z najmniejszych, lecz bardzo interesujących pojazdów hybrydowych jest Volkswagen L1, stanowiący współczesne rozwiązanie idei powstałej w 2002 roku, czyli pomysłu na samochód zużywający tylko litr paliwa na 100 km. Pojazd jest już niemal przygotowany pod względem technologicznym do produkcji seryjnej, której uruchomienie byłoby realne w 2013 roku. Kluczem do ekologicznego sukcesu było maksymalne zredukowanie oporów ruchu samochodu, a więc uzyskanie bardzo dobrych własności aerodynamicznych oraz ekstremalnie niskiej masy własnej.

Jednobryłowe nadwozie otrzymało nietypowe proporcje, gdyż przy długości 3813 mm jego szerokość wynosi tylko 1200 mm, a wysokość 1143 mm. Wnętrze L1 przypomina kabinę szybowca i mieści dwie osoby, w układzie jedna za drugą. Smukłe kształty nadwozia, płynne powierzchnie (także spodu), łącznie z osłonami wnęk kół tylnych, pozwoliły uzyskać rewelacyjnie niską wartość współczynnika czołowego oporu powietrza Cx wynoszącą tylko 0,195. Powierzchnia czołowa pojazdu została ograniczona do 1,02 m2, co stanowi dokładnie połowę powierzchni nowego modelu VW Polo. Lusterka zewnętrzne (i wewnętrzne) zastąpiono kamerami. Zmniejszenie oporów toczenia pojazdu zapewniają specjalne opony o średnicy 16”, o stosunkowo małej szerokości wynoszącej 95/60 z przodu i 115/70 z tyłu. Masa własna modelu L1 wynosi jedynie 380 kg (dwa razy mniej niż znany z oszczędności VW Lupo 1,2 TDI), z czego na nadwozie wykonane z kompozytów z włóknem węglowym przypada 124 kg, a na hybrydowy kompletny zespół napędowy 122 kg.

Zespół napędowy pojazdu składa się z dwucylindrowego silnika Diesla o pojemności skokowej 0,8 dm3, silnika elektrycznego i dwusprzęgłowej skrzyni przekładniowej (DSG) o 7 biegach. Silnik spalinowy bazuje na konstrukcji najnowszego czterocylindrowego turbodiesla VW o pojemności 1,6 dm3. Silnik ten może pracować w dwóch trybach, standardowym (ekonomicznym) i sportowym, rozwijając moc maksymalną wynoszącą odpowiednio 20 i 29 kW przy 4000 obr./min. Silnik elektryczny o mocy 10 kW umieszczono między jednostką spalinowa a skrzynią biegów. Może on wspierać silnik spalinowy podczas przyspieszania lub samodzielnie napędzać pojazd na krótkich odcinkach. Podczas hamowania samochodu silnik ten działa jako generator i odzyskuje energię, która służy do ładowania akumulatorów litowo-jonowych. Ten nietypowy pojazd zużywa jedynie 1,49 dm3 oleju napędowego na 100 km, co oznacza emisję dwutlenku węgla na poziomie 39 g/km. Pojemność zbiornika paliwa to tylko 10 dm3, ale wystarczy teoretycznie do przebycia trasy o długości 670 km. Prędkość maksymalna pojazdu wynosi 160 km/h, a czas jego rozpędzania do prędkości 100 km/h wynosi 14,3 s.

Energia w kondensatorach
Firma Hyundai przedstawiła niedawno model o nazwie ix Metro, który powstał z przeznaczeniem do ruchu wielkomiejskiego. Pod względem wymiarowym samochód ten mieści się w segmencie rynkowym B, gdyż jego długość wynosi 3925 mm, przy rozstawie osi 2513 mm. Pięciodrzwiowe nadwozie o agresywnej stylizacji wyróżnia się brakiem środkowych słupków. Niektóre jego rozwiązania wskazują na bliskie powiązanie z klasycznym pojazdem wielofunkcyjnym (MPV). Tylna para drzwi bocznych jest odsuwana, a wysokość pojazdu wynosi niemal 1,6 m. We wnętrzu przewidziano wygodne miejsca dla czterech osób na wysoko posadowionych fotelach.

Podstawą hybrydowego zespołu napędowego jest trzycylindrowy silnik ZI o pojemności skokowej 1,0 dm3. Rozwija on stosunkowo wysoką moc wynoszącą 92 kW przy 6000 obr./min, do czego przyczyniło się zastosowanie bezpośredniego wtrysku paliwa, układu płynnej zmiany faz rozrządu oraz turbodoładowania. Z tym silnikiem współpracuje dwufunkcyjna maszyna elektryczna o mocy 5 kW. Wspomaga ona okresowo napęd pojazdu i dostarcza energię elektryczną do wszystkich odbiorników. Napęd na koła przednie przenosi dwusprzęgłowa skrzynia przekładniowa o 6 biegach. Zapas energii elektrycznej nie jest gromadzony w ciężkich akumulatorach, lecz w specjalnych kondensatorach (Electric Double Layer). Masa tego modelu jest porównywalna z tradycyjnymi pojazdami tej wielkości i wynosi 950 kg. Średnie zużycie paliwa wynosi tylko 3,3 dm3/100 km, a emisja CO2 – 80 g/km.

Pierwsza hybryda w Europie?
Konstruktorzy firmy Toyota, mający już znaczące doświadczenia w zakresie napędów hybrydowych, postanowili je wykorzystać w seryjnym modelu Auris, należącym do segmentu rynkowego C. Powstał w ten sposób pojazd studialny Auris HSD Full Hybrid, który ma realne szanse trafić niebawem do produkcji seryjnej. Przewiduje się, że jej uruchomienie odbędzie się w drugiej połowie 2010 roku w brytyjskiej fabryce w miejscowości Burnaston, a pojazdy te przeznaczone będą na rynek europejski.

Pięciodrzwiowe nadwozie Aurisa zostało obniżone i lekko zmodyfikowane, tak aby zmniejszyć opory powietrza. Współczynnik Cx obniżono do wartości Cx=0,28. Hybrydowy zespół napędowy o nazwie Hybrid Synergy Drive bazuje na rozwiązaniu znanym z najnowszej generacji modelu Prius. Czterocylindrowy silnik benzynowy o pojemności skokowej 1,8 dm3 został zespolony z jednostką elektryczną i skrzynią przekładniową. W przypadku realizacji tych zamierzeń, model ten będzie pierwszym samochodem hybrydowym produkowanym seryjnie w Europie.


Atak Lexusa
Do tego samego segmentu rynkowego należy model noszący oznaczenie LF Ch, opracowany w firmie Lexus. Jest to najmniejszy z dotychczasowych pojazdów tej marki, gdyż jego długość całkowita wynosi około 4,3 m. Wymiary tego pojazdu i dwubryłowa forma nadwozia stanowią zapowiedź „ataku” Lexusa na prestiżową część tego segmentu. Wielkość rozstawu osi wynosząca 2600 mm oraz niewielka wysokość (1400 mm) raczej nie zapowiadają obszernego wnętrza, ale wskazują na sportowego ducha tego modelu. Tezę tę potwierdzają zastosowane koła jezdne z ogumieniem o wymiarach 225/30 R 20. Pojazd napędzany jest zespołem hybrydowym. Czterocylindrowy silnik benzynowy o pojemności skokowej 2,4 dm3 rozwija moc maksymalną 105 kW i współpracuje z silnikiem elektrycznym o mocy 29 kW. Konstrukcja układu napędowego pozwala na okresowe korzystanie wyłącznie z silnika elektrycznego. Szczegółowe dane pojazdu nie zostały jeszcze ujawnione.
3,2 dm3 benzyny na 100 km

Luksusowy Mercedes Benz klasy S był podstawą budowy nowego modelu o napędzie hybrydowym. Pojazd nosi długie oznaczenie Vision S 500 Plug-in Hybrid, z którego wynika przeznaczenie i zasada działania. W standardowym nadwoziu, gwarantującym wysoki komfort i bezpieczeństwo, umieszczono nowe rozwiązania i komponenty radykalnie ograniczające zużycie paliwa. Silnik benzynowy w układzie V6 ma pojemność skokową 3,5 dm3 i bezpośredni wtrysk paliwa najnowszej generacji. Silnik elektryczny o mocy 44 kW umieszczony został w obudowie siedmiobiegowej automatycznej skrzyni przekładniowej. Do jego zasilania zastosowano baterię akumulatorów litowo-jonowych o masie 130 kg. Zgromadzona tu energia umożliwia przejazd około 30 km bez użycia silnika spalinowego. Ładowanie baterii z domowej sieci zajmuje 4,5 godziny, natomiast szybkie ładowanie ze specjalnej stacji trwa poniżej 60 minut. Samochód pozostał odpowiednio dynamiczny, gdyż rozwija maksymalną prędkość 250 km/h i rozpędza się do „setki” w czasie 5,5 s, a jednocześnie zadowala się średnim zużyciem benzyny wynoszącym 3,2 dm3/100 km. Taka koncepcja samochodu została uznana przez zarząd koncernu za właściwą i będzie rozwijana.

Dwie jednostki elektryczne
Firma BMW, znana ze sportowych ambicji, zaprezentowała ostatnio przyszłościowy pojazd sportowy o nazwie Vision EfficientDynamics. Stylistyka nadwozia nie zdradza ekologicznego charakteru tego samochodu. Czterosobowe nadwozie typu coupe ma długość całkowitą 4600 mm, ale wysokość wynosi zaledwie 1240 mm. Smukła sylwetka samochodu przyczyniła się do uzyskania bardzo niskiej wartości współczynnika Cx wynoszącej jedynie 0,22. Zajmowanie miejsca we wnętrzu ułatwia para szerokich, unoszonych do góry drzwi bocznych. Takie rozwiązanie znane jest już pod historyczną nazwą „gullwing”. Płaty tych drzwi wykonano z lekkiego tworzywa poliwęglanowego, które ciemnieje pod wpływem działania promieni słonecznych i ogranicza przenikanie ciepła. Pojemność bagażnika jest skromna i wynosi jedynie 150 dm3.

Hybrydowy układ napędowy składa się z trzycylindrowego turbodoładowanego silnika wysokoprężnego o pojemności skokowej wynoszącej tylko 1,5 dm3 oraz dwóch jednostek elektrycznych umieszczonych przy osiach pojazdu. Silnik spalinowy (będący połową seryjnego V6) rozwija moc 120 kW, a wartość maksymalnego momentu obrotowego wynosi 290 Nm. Umieszczono go poprzecznie przed tylną osią pojazdu, a współpracuje z nim dwusprzęgłowa skrzynia przekładniowa o siedmiu przełożeniach. Elektryczny silnik osi tylnej osiąga moc 38 kW, a silnik osi przedniej 60 kW. Przy wykorzystaniu napędu elektrycznego zasięg pojazdu wynosi 50 km, co wynika z ograniczonej pojemności akumulatorów litowo-jonowych (polimerowych). Ich pełne ładowanie z sieci 230 V wymaga 2,5-godzinnego postoju, natomiast z sieci 380 V-32 A trwa tylko 44 minuty. Całkowity zasięg rzędu 650 km można uzyskać przy wykorzystaniu jednostki spalinowej zasilanej ze zbiornika mieszczącego 25 dm3 paliwa. Sukcesem konstruktorów tego pojazdu jest uzyskanie stosunkowo małej masy własnej wynoszącej tylko 1395 kg. W efekcie powstał bardzo dynamiczny pojazd rozpędzający się do prędkości 100 km/h w czasie 4,8 s, zużywający tylko 3,76 dm3 oleju napędowego na 100 km (średnio w teście jezdnym NEDC).

Z powyższego przeglądu nowych konstrukcji pojazdów hybrydowych wynika, że jeżeli spełnią się zapowiedzi niektórych producentów, już niebawem zwiększy się rynkowy wybór tych pojazdów. Nie należy się jednak spodziewać zalewu takich pojazdów. Początkowo ich udział w rynku (lata 2011-2012) będzie raczej symboliczny. Dla tych nowych pojazdów trzeba wielu nowych zespołów. Najważniejsze są oczywiście akumulatory, których produkcja musi się rozwinąć nie tylko pod względem jakościowym, ale także ilościowym. Ten sam problem dotyczy wielu nowych podzespołów i elementów, które nie występują w tradycyjnej konstrukcji samochodu, poczynając od trakcyjnych silników elektrycznych, a na gniazdkach i wtyczkach do ładowania kończąc. O elektrowniach i odpowiedniej sieci punktów szybkiego ładowania nie wspominając.

Andrzej Zieliński