Hybrid/elbil - Hvad er forskellen?


af Per Praem - Dansk Elbil Komit? (09-mar-2009)

Benzin-/diesel-bilen

Siden Cadillac i 1912 opfandt selvstarteren, s?har forbrændingsmotoren domineret hele verdens bilpark. Dette ud fra det faktum at 50 kg benzin eller diesel har kunnet give bilen en rækkevidde p?500-1000 km. Hvor datidens elbiler, selv med 300 kg batterier, sjælden kom over 50 km p?en opladning. Selv om benzinbilen har eksisteret i over 100 år, s?har den ikke forandret sig særlig meget i sin opbygning.

Da motoren trækkraft ligger i et snævert område p?omdrejningsskalaen, s?har det været nødvendigt at udstyre bilen med en gearkasse, og for at kunne skifte gear og det faktum, at en forbrændingsmotor har behov for tomgang - da den vil g?i st?ved stilstand - s?m?bilen ogs?forsynes med en kobling.

Selv efter 100 års udvikling er bilens virkningsgrad ikke kommet ret meget over 25-30 %, hvilket i dag giver store problemer med den globale opvarmning, idet der udledes 2700 g CO2 for hver liter diesel/benzin der afbrændes. Det betyder at en bil der kan køre 30 km/l udleder 90 g CO2/km.


Hybridbilen (HEV - Hybride Electric Vehicle)

I hybridbilen har man forsynet en normal benzinbil med en elektrisk hjælpemotor, som skal hjælpe til ved lave omdrejninger, hvor forbrændingsmotoren ikke er særlig effektiv. Elmotoren får strøm fra en lille batteripakke, som lades op, når bilen bremser. Dette kan enten ske ved at strømmen vendes i elmotoren, s?den bliver til en generator, eller ogs?som f.eks. i Toyota Prius, hvor forbrændingsmotoren er koblet sammen med elmotoren og en separat generator via et sindrigt planet-gearsystem (Hybrid Synergy Drive).

Da hybridbilen ikke har en særlig stor batteripakke (den rækker højest til 1-2 kilometers kørsel) og da bilen ikke kan lades fra en ekstern stikkontakt, kommer al energien stadig fra fossilt brændstof.

Ved normal kørsel uden pludselige accelerationer og opbremsninger er benzinmotoren bilens primære drivkraft. Den kobler automatisk ind og erstatter elmotoren, når kørehastigheden overstiger 25-30 km/t. Benzinmotoren driver bilens hjul og den generator, der leverer el til elmotoren. Mens elmotoren - styret af Drive-systemet - p?sin side yder supplerende drivkraft til de trækkende hjul.

Hybrid Synergy Drive-systemet sikrer i enhver køresituation en energioptimal fordeling af motorkraften fra henholdsvis benzin- og elmotor. Ved normal deceleration og bremsning sker der automatisk en kobling fra de trækkende hjul til elmotoren, der derefter fungerer som generator og oplader batteriet.

Ved kørsel ned ad bakke eller ved deceleration fra høj hastighed kan føreren manuelt aktivere motorbremsen, således at den kinetiske energi udnyttes til yderligere opladning af batteriet.

Fordelen ved en hybridbil er et mindre brændstofforbrug ved bykørsel, idet man kan lave regenerativ bremsning, hvor man benytter elmotoren som generator under nedbremsning og derved putter de meste af bevægelsesenergien tilbage p?batteriet. Ved landevejskørsel er der sjældent noget sparet ved en hybridbil.

Et system hvor både forbrændingsmotor og elmotor hjælpes ad med at trække bilen kaldes ogs?en parallel hybrid, modsat DSB’s gamle diesellokomotiver, som er serie-hybride. Her har man en stor dieselmotor, som driver en generator, der laver strøm til at drive hjulmotorerne. I denne konfiguration er det kun elmotoren, som står for fremdriften.


Opladnings-hybridbilen (Plug-in HEV)

Tilføjer man et ladeapparat og samtidig gør batteripakken lidt større i en hybrid elbil, s?får man det som amerikanerne kalder en "plug-in HEV". Det vil sige en hybrid elbil, som kan tilsluttes lysnettet. Herved opnår man at batteripakken kan indeholde en vis mængde energi, som er blevet opladet billigt fra stikkontakten.

P?denne grundladning kan man s?køre en vis strækning (f.eks. de første 50 km) p?ren eldrift. Når den initial ladede energi er opbrugt, startes forbrændings motoren (eller brændselscellen) og resten af turen foregår som en almindelig hybrid elbil.

Fordelene ved dette system er mange. De fleste mennesker kører mindre end 50 km i den daglige transport til og fra arbejde, herved kunne de "nøjes" med den rene eldrift og kun benytte forbrændingsmotoren, når faster Anna skal besøges i Jylland.

En anden måde at benytte en plug-in HEV p?er at benytte hybrid drift s?længe man befinder sig p?motor/lande-vejen og s?sl?over p?ren eldrift når bygrænsen nås, således nedbringes forureningen inden for byzonen. Da elmotoren skal være s?kraftig, at den alene kan st?for bilens fremdrift, s?vil en plug-in hybrid ofte være af serietypen, da man derved sparer en dyr gearkasse.

Samtidig behøver forbrændingsmotoren ikke at være større end den lige akkurat kan levere, den middelenergi, som skal til at fremføre bilen. Under acceleration aflades bilens batterier, men ladningen lægges tilbage, når bilen igen bremses ned. Under kørsel med konstant fart laver forbrændingsmotoren lige netop lige s?meget strøm, som der bruges.

Et eksempel p?en plug-in hybrid er General Motors GM-volt, som kan køre op til 65 km p?strøm, som er opladet fra stikkontakten p?bilens batterier. Efter denne strækning p?ren batteridrift startes bilens forbrændingsmotor og de næste 500 km tilbagelægges inden bilen igen kobles til en stikkontakt.

Et andet eksempel p?en plug-in hybrid er Fisker’s Karma.


Den batteridrevne Elbil (BEV - Battery Electric Vehicle)

En overgang mente mange at brint var fremtidens drivmiddel til vores biler. Indtil for 1?- 2 år siden var formålet med brændselscelleteknologien i transportsektoren at undg?investering i batteridrevne elbiler. Det er i dag helt ændret. Brint og brændselsceller til biler er p?retræte samtidig med at interessen batteridrevne elbiler er stærkt stigende.

Dette skyldes introduktionen af Lithium-ion batterier, som p?grund af sin høje energitæthed p?vægtenhed, gør det muligt at lave elbiler med rækkevidde sammenligneligt med dages benzin drevne biler. Fordelen ved batteridrevne biler frem for benzin eller diesel er virkningsgraden, hvor forbrændingsmotoren typisk giver 20-30% udnyttelse, s?kan en batteridrevet elbil komme helt op p?80-90%.

I fremtiden vil elbilen f?mere og mere overtag. Det sker i takt med at batteriteknologien bliver udviklet. Fra tidernes morgen har elbiler benyttet sig af tunge bly-batterier, hvilket sjældent har giver ret meget mere end 50 km´s kørestrækning, før der skulle oplades igen. De elbiler vi vil se til salg inden for de næste par år, vil typisk have en rækkevidde p?150-200 km, men allerede inden der er gået 10 år, s?vil både 400 og 500 km være det normale.

Udover batteripakken består bilen af en elektromotor og et ladeapparat. Batteripakken oplades ved at laderen kobles til lysnettet og efter typisk 6-8 timer er batteripakken ladet op, hvorefter bilen kan køre 50-400 km inden den igen skal lades op.

Strækningen afhænger af typen og størrelsen p?de batterier som batteripakken er bygget op af.

Et eksempel p?en ren elbil er Mitsubishis i-Miev.