Europejskie ciężarówki hybrydowe

Gazeo.plDAF LF 45 Hybrid

Pojazdy kurierskie, dystrybucyjne i służb komunalnych poruszają się w miastach z małymi prędkościami, ruszają niezliczoną ilość razy, by po chwili znów się zatrzymać i zgasić silnik. Skrupulatni Niemcy obliczyli, że śmieciarki w dużym mieście jeżdżą ze średnią prędkością 7 km/h i zatrzymują się ok. 400 razy dziennie. Samochody kurierskie są szybsze raptem o 10 km/h. Dodatkowym problemem, z którym borykają się mieszkańcy miast, jest hałas wywołany pracą ciężarówki we wczesnych godzinach porannych. W tej sytuacji technologia korzystająca z napędu tradycyjnego i elektrycznego wydaje się sensownym rozwiązaniem.

Typowy samochód hybrydowy podczas ruszania wykorzystuje silnik elektryczny, by po chwili samoczynnie włączyć silnik spalinowy, który pracuje w komfortowych, bardzo dokładnie określonych warunkach (prędkość obrotowa, stałe obciążenie). Silnik spalinowy napędza alternator dużej mocy, który obecnie jest także silnikiem elektrycznym przekazującym moc na koła. Jest to zatem połączenie pojazdu z silnikiem benzynowym lub diesla z samochodem elektrycznym. W pojazdach hybrydowych i bardziej zaawansowanych samochodach elektrycznych jest możliwość odzyskiwania energii podczas hamowania, czego nie potrafią inne pojazdy.

W zwykłym samochodzie, hamowanie pojazdu polega na przetworzeniu energii kinetycznej wozu na energię cieplną uwalnianą z okładzin hamulcowych oraz tarcz/ bębnów do atmosfery.

MANSchemat przepływu energii i siły w pojeżdzie hybrydowym - przyspieszanie

Można powiedzieć, że to olbrzymie marnotrawstwo. Energię hamowania można odzyskać dzięki specjalnym prądnicom w postaci prądu elektrycznego i zgromadzić je w akumulatorach, aby następnie zużyć ją na potrzeby ruszania czy przyspieszania.

Do niedawna, największą przeszkodą była ogromna masa akumulatorów kwasowych o niskiej sprawności. W pojazdach użytkowych musiało ich być znacznie więcej niż w samochodach osobowych, a to przekładało się bezpośrednio na ograniczenia ładowności. Obecne akumulatory, ich rozmiary i parametry pozwalają na poważnym potraktowanie technologii hybrydowej.

MANSchemat przepływu energii i siły w pojeżdzie hybrydowym -hamowanie

Połączenie dwóch źródeł napędu, niedużego silnika spalinowego i wydajnego elektrycznego, umożliwiło uzyskanie parametrów podobnych do większego silnika spalinowego.
W technologicznym wyścigu, nie ma firm stojących z boku. Wszystkie z większą lub mniejszą ochotą biorą w nim udział. Najwięksi producenci samochodów ciężarowych w Europie (tzw. Wielka Siódemka) jest dziś w stanie zaoferować seryjne samochody hybrydowe zdolne wykonac pracę zastrzeżoną do tej pory dla pojazdów z silnikami spalinowymi.

MANSchemat przepływu energii i siły w pojeżdzie hybrydowym- jazda normalna

DAF

DAF opracował 7,5-tonową, hybrydową ciężarówkę serii LF 45 przeznaczoną do transportu dystrybucyjnego. Nad projektem pracowali inżynierowie z firmy Eaton, holenderskiego centrum badawczego TNO i Leyland Trucks Ltd. DAF LF napędzany jest 4,5 litrowym, czterocylindrowym silnikiem Paccar FR 118, spełniającym wymagania emisyjne EEV. Motor osiąga moc maksymalną 118 kW (160 KM) przy 1900 obr/min i maksymalny moment obrotowy 600 Nm w zakresie 1200-1800 obr/min. W LF-ie wykorzystano zautomatyzowaną, 6-biegową skrzynię przekładniową Eaton Autoshift. Zastosowano równoległy system hybrydowy, dzięki czemu, pojazd może być napędzany przez silnik diesla, silnik elektryczny lub jednocześnie przez oba silniki.

Silnik elektryczny o mocy 44 kW (60 KM) zamontowany jest pomiędzy sprzęgłem i skrzynią biegów, pracować może jako główna lub wspomagająca jednostka napędowa albo jako generator energii elektrycznej o napięciu 340V.

Gazeo.plCzesci skladowe ukladu hybrydowego

W trakcie hamowania energia kinetyczna jest odzyskiwana, przetwarzana i magazynowana w akumulatorach litowo-jonowych, by ponownie wykorzystać ją w trakcie przyspieszania. Zestaw akumulatorów składa się ze stu ogniw 3,4-woltowych, które po naładowaniu pozwalają na przejechanie obciążonej ciężarówce 2 km, wyłącznie na samych akumulatorach.
Waga całego układu hybrydowego wynosi ok. 200-250 kg, z czego 100 kg to akumulatory.


IVECO

Doświadczenia z ciężarowymi hybrydami prowadzą także Włosi. Pokazane w 2007 roku podczas targów samochodów użytkowych w Amsterdamie Iveco Eurocargo Hybrid napędzane jest 16-zaworowym, 4-cylindrowym silnikiem Tector Euro 5, o mocy 118 kW (160 KM) współpracującym z 60-konnym (44 kW) silnikiem-prądnicą prądu stałego oraz 6-biegową automatyczną skrzynią biegów. Zestaw baterii litowo-jonowych o pojemności 1,9 kWh, wytwarza napięcie 340V. Eurocargo Hybrid rusza zawsze korzystając wyłącznie z silnika elektrycznego, silnik diesla startuje automatycznie według potrzeb lub na żądanie kierowcy po wciśnięciu pedału gazu do podłogi. W trakcie hamowania, podobnie jak u innych producentów następuje rekuperacja (odzyskiwanie) energii kinetycznej i przetwarzanie jej w energię elektryczną. Układ hybrydowy podwyższa masę pojazdu o ok. 200 kg w porównaniu z tradycyjnym napędem. Do tej pory Iveco nie wyszło poza fazę testowania pojazdu. Pierwsze testy konsumenckie prowadzone były z firmą kurierską TNT Express w Turynie w 2008 roku, rok później Iveco Eurocargo Hybrid testowała Coca-Cola w Brukseli.
W obu przypadkach testy nadzorowane były przez inżynierów z Iveco. Średnie spalanie spadło o 20 do 30%. Dodatkowym argumentem dla zwolenników tego rozwiązania jest ograniczenie emisji szkodliwych substancji do atmosfery.

MERCEDES

DaimlerHybrydowy Mercedes Vario 817D z 2000 roku

Jednym z prekursorów idei samochodów hybrydowych jest Mercedes, który dysponuje olbrzymim potencjałem naukowo-badawczym na całym świecie. W 2008 r. Daimler Trucks - dział Mercedesa zajmujący się samochodami użytkowymi (np. Mercedes, Mitsubishi Fuso, Freightliner czy Detroit Diesel) otworzył Światowe Centrum Hybryd w Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corporation (MFTBC) w Kawasaki. (MFTBC jest integralną częścią Daimler Trucks, należącego do koncernu Daimler AG oraz jednym z największych azjatyckich producentów samochodów użytkowych).

Centrum jest światowym ośrodkiem rozwoju napędu hybrydowego dla Daimler Trucks.
Atego, Actros, Econic i Canter, to auta użytkowe z hybrydowej stajni Mercedesa.
Najmniejsze, 7,5 tonowe Atego i Canter bazują na tych samych silnikach firmy HATZ, skrzyniach biegów i podzespołach układu hybrydowego. Można się spodziewać, że z chwilą wejścia w życie normy EURO 5, oba silnika zostaną zastąpione 3 litrowymi silnikami EURO 5 ze stajni Fiata. (Takie właśnie jednostki są obecnie montowane w klasycznych samochodach).

DaimlerStrzałkami zaznaczono elementy układu hybrydowego Fuso Canter

Atego posiada równoległy układ hybrydowy zbudowany w oparciu o rzędowy, 4-cylindrowy, 3-litrowy silnik diesla produkowany przez niemiecką firmę HATZ, typ 4M42 T o mocy 92 kW (125 KM) osiąganej przy 3200 obr/min i momencie obrotowym 294 Nm przy 1700 obr/min. Silnik spełnia normę EURO 4 przy wykorzystaniu technologii EGR. (w przypadku Cantera, ten sam silnik posiada o 20 KM wyższą moc). Drugim źródłem napędu jest silnik prądu stałego o mocy 35 kW (48 KM) pracujący także jako prądnica o takiej samej mocy. Energia gromadzona jest w zestawie akumulatorów litowo-jonowych o napięciu 345 V. Moc przekazywana jest na koła za pośrednictwem automatycznej skrzyni biegów Inomat II. Mitsubishi Canter jest pierwszą ciężarówką oferowaną w sieci sprzedaży Daimler AG, jako samochód seryjny. Od chwili premiery w 2006 roku, wyprodukowano ponad 600 egzemplarzy Cantera Eco Hybrid. Prawie wszystkie zostały sprzedane na rynku Japońskim. W Europie, jedynymi użytkownikami hybrydowych ciężarówek są obecnie: największy irlandzki dostawca energii elektrycznej, firma Electricity Supply Board (ESB) z Dublina, która wykorzystuje pojazdy do konserwacji infrastruktury w Irlandii. Drugim użytkownikiem tego typu aut jest firma DHL, (firma należy do poczty niemieckiej Deutsche Post), testująca w Anglii i Niemczech, od stycznia 2008 roku, 7,5-tonowe Mercedesy Atego BlueTec Hybrid i Fuso Canter Eco Hybrid.

Konstruktorzy pracują także nad samochodami ciężkimi. Trwają badania nad hybrydowym Actrosem. Jednak najbardziej zaawansowanym projektem jest nowatorski Econic NGT Hybrid - samochód hybrydowy zasilany gazem ziemnym.

DaimlerMercedes Econic na przyfabrycznym torze prób

Zmiana paliwa z oleju napędowego na gaz ziemny pozwala zredukować koszty paliwa od 30 do 60 %. Specyfika spalania gazu powoduje zmniejszenie hałasu aż o 50 %, zaś spaliny z powodzeniem spełniają normę czystości EEV. Hybrydowy Econic posiada 6-cylindrowy, rzędowy silnik typu OM 906 LAG, który z pojemności 6,9-litra uzyskuje moc 205 kW (279 KM) i moment 1000 Nm. Alternatywnym źródłem napędu jest elektryczny silnik prądu stałego o mocy 44 kW (60 KM), który jest zainstalowany pomiędzy sprzęgłem a skrzynią biegów. Użytkownikom, którzy nie mają dostępu do stacji napełniania gazem ziemnym, mercedes oferuje Econica w wersji BlueTec Hybrid czyli ze standardowym silnikiem ( także serii 900 ) zasilanym olejem napędowym (oznaczenie OM 906 LA) i dla spełnienia normy czystości spalin EURO 5, korzystającym z technologii SCR. Jednostka spalinowa osiąga 210 kW (286 KM) z 6,4 litra pojemności.

DaimlerAkumulatory i i układ chłodzenia w Mercedesie Econic

MAN

Niemiecki MAN od 1983 roku bada własne pojazdy hybrydowe. Perwszym modelem był G90 Hybrid. W 1996 roku zbudowano MAN L2000 Hybrid. W kolejnych latach testowano lekkie samochody ciężarowe MAN z różnymi wariantami napędu hybrydowego.

MANRozmieszczenie elementów systemu hybrydowego w samochodzie MANTGL 12220

Technologia została opanowana, ponieważ bardzo ostrożni zwykle konstuktorzy zapowiedzieli seryjną produkcję nowego pojazdu MAN TGL 12.220 Hybrid, który zaprezentowany został publiczności podczas IAA w Hanowerze w 2008 roku, na rok 2010, choć pewnie ze względu na światowy kryzys, termin ten zostanie przesunięty. Według bawarskich inżynierów, zastosowany hybrydowy napęd równoległy ciężarówki jest bardziej obiecujący pod względem sprawności niż układ szeregowy lub kombinowany. W TGL-u zastosowano system ISG (zintegrowany silnik elektryczny działający jako prądnico-rozrusznik) . Zestaw akumulatorów litowo - jonowych o napięciu 340V, zdolnych zgromadzić energię 2 kWh ( nie mylić z Ah! ) może być ładowany podczas postoju ze zwykłej, trójfazowej sieci elektrycznej. Podobnie jak u konkurencji, MAN TGL w wersji hybrydowej jest o ok. 200 kg cięższy od swego „zwykłego” odpowiednika, różnica będzie większa jeśli TGL wyposażony zostanie w mocniejsze akumulatory magazynujące 6 kWh. Ten 12-tonowy pojazd dystrybucyjny napędzany jest 4-cylindrowym, 4,6 litrowym silnikiem diesla MAN D0834 o mocy 162 kW (220 KM) oraz 850 Nm momentu obrotowego. System wtrysku Common Rail wraz z chroniony patentem MANa, filtr MAN PM-KAT ® zapewniają spełnienie normy emisji spalin EEV. To co odróżnia pojazdy MAN-a od konkurencji, to własny system zarządzania przepływem energii (obejmujacy przetwornicę pradu stałego z akumulatorów na prąd zmienny konieczny do pracy silnika i odwrotnie oraz przetwornicę 340/24V eliminujacą konieczność montażu tradycyjnego akumulatora i alternatora). Silnik elektryczny, bedący jednoczesnie generatorem prądu trójfazowego o mocy 60 kW (82 KM) i maksymalnym momencie obrotowym 425 Nm zblokowany jest z automatyczną, 6 przekładniową skrzynia biegów TipMatic, posiadającą specjalne oprogramowanie dostosowane do napędu hybrydowego.