En hybrid bil har jo en vanlig motor PLUSS en elektrisk. Forbrenningsmotoren går ofte på bensin – vekten av diesel- pluss elmotor og ekstra batteri blir fort høy. Av litt nyere dato er at hybrider også kan lades med utekontakt. Men salget synker.
Bildet øverst: En avansert hybrid er Toyotas brenselcellebil Mirai, her er den kompliserte teknologien. Som altså trenger en smartere måte å skaffe hydrogen på. (Foto: Toyota)
Av Stein Bekkevold
I 1963 (!) fikk USA et lovverk som startet elbil- og hybridsirkuset, The Clean Air Act. Grunnen var dårlig luft i storbyene, særlig i California og spesielt Los Angeles; LA ligger i en gryte, var nesten helt uten buss, trikk og bybane, så på dager da Stillehavet skapte tåkedis som kjapt ble tykk og giftig av bileksos, økte antall sykdomstilfeller og sykehusinnleggelser.
Chevrolet børstet støvet av planene for elektrisk bil, og gamle ideer om renere bensinmotorer ble plukket opp av skuffen. En av ideene havnet hos Toyota i California. Saken ble spisset av at også Tokyo begynte å merke smog. Her lå mye av drivkraften bak hybriden Toyota Prius, den første moderne.
Poenget var å kjøre nesten utslippsfritt og elektrisk i byene, så kunne en fint styrt bensinmotor gjøre jobben på landet. Snart hengte andre fabrikker seg på, og resten er historie. Men: Med dagens rene elbiler, økte rekkevidde og bedre lademuligheter, er hybrid noe poeng? Og hva med engangsavgiften? Sjekk nøye!!
En hybrid som en stund solgte bra var Renault Captur. (Foto: Renault)
Hybridteknikk
Normalt veksler en hybrid bil av seg selv mellom kraftkildene, de jobber sammen bare når du må ha ekstra kraft. Elmotoren henter strøm fra batteriet – som lades via generatoren når forbrenningsmotoren (ICE – Internal Combustion Engine) jobber, men også når bilen bremser og ICE-motoren fortsatt er innkoblet slik at den går som generator – og lader. Et viktig poeng er at bilene har to motorer og litt annet ekstrautstyr; de blir tyngre og mer kan feile – og mer utstyr trenger stell og service.
Når hybridbilen går sakte (som i tettsteder) gjør den beskjedne elmotoren jobben – om det er nok strøm på batteriet. Ved så langsom kjøring har nemlig ICE lav virkningsgrad. Når bilen står stille slås ICE av om ikke batteriene må lades.
ICE er gjerne mindre og lettere enn i en vanlig bil. Dette går an fordi begge motorene jo kan kjøres samtidig ved ekstra kraftbehov. ICE kan dimensjoneres etter bilens gjennomsnittligeeffektbehov, ikke etter det største. Når bilen motorbremser på gir, vil mye av bevegelsesenergien lade batteriene, i vanlige biler forsvinner den.
Hybride biler har nesten alltid lavere snittforbruk. Dette gjelder mest for dieselmotorer – Mercedes kom ganske tidlig med en dieselhybrid – og særlig ved by- og småkjøring. Bensinmotorer i hybride biler kan gå på Atkinsons syklus snarere enn med Otto-type; Atkinson prioriterer lavt forbruk over høy effekt. Den ble tatt i bruk av Toyota i HSD og av Mazda i Skyactiv – i Mazda 3 og MX-5.
Hybrider bygges i tre typer, etter metode; i tillegg kommer de ladbare som gjør at du kan starte på morgenen eller etter et lengre (lade) opphold, med fullt batteri.
Serieparallellhybrid
er den mest avanserte, og kalles også fullhybrid. Da jobber systemet som i en parallellhybrid, men har en ekstra generator som lader når elektromotoren driver bilen. Smart, men dyrere og tyngre. Dette finner du i Toyota og i Lexus og Mitsubishi.
Seriehybrid har en effektiv ICE som driver en generator som leverer strøm. Fremdrift skjer bare med elektromotoren. Opel Ampera har denne metoden, som av Chevrolet/Opel tidlig ble ansett som den beste; bilen har sitt eget kraftverk og ALL drift er elektrisk. Parallellhybrid har elektrisk motor og ICE som kan jobbe sammen eller hver for seg. Elmotoren har en elektronisk vender og virker også som generator. Men: Den kan ikke lade når elektromotoren driver bilen. Løsningen finnes bl.a. hos Audi, BMW, Citroën, Ford, Honda, Mercedes, Peugeot, Porsche, Volvo og VW.
Atkinsonmotor: Dette er en oppfinnelse på alder med Ottos firetakts bensinmotor. Mye kom fra 1800-tallets gassmotorer som drev små lysverk. A-motoren ble utviklet av James Atkinson i 1882. Poenget var å gi økt drivstoffeffektivitet, på bekostning av topp ytelse.
En variant brukes i noen bilmotorer. Mens de først bare satt i hybridelektriske som Prius, har senere hybrider – og noen ikke-hybrider – nå også variabel ventilstyring. De kan da kjøres i (nær) Atkinson-syklus, renere og med bedre økonomi. Ellers kan de kjøres som vanlig Ottomotor med økt ytelse.
Atkinson bygget tre motortyper, alle med kort kompresjonsslag og økt ekspansjonsslag. Den tredje typen arbeidet omtrent som en totakter. Hovedideen var at alle skulle ha en ekspansjonstakt som var markant lengre enn kompresjonstakten, da får motoren større termisk effektivitet enn en tradisjonell stempelmotor. Mange moderne motorer bruker nå ny type ventilstyring for å oppnå dette. Miller brukte den på sine firetaktere – som derfor kalles Atkinson/Miller motorer.
Ottomotor
Mannen bak var den tyske ingeniøren N. A. Otto (1832–1891), som i 1863 patenterte en atmosfærisk (uten kompresjon) gassmotor. Den ble laget i samarbeid med Langen og Daimler. Deutz gassmotorfabrikk startet i 1872, der bygde Otto i 1876 den første motoren etter firetakts-prinsippet, med kompresjon. Men: Firetakts-motoren var allerede beskrevet i 1861 – av den franske ingeniøren de Rochas!
Mirai
Toyota Mirai (Fremtid) er en mellomstor elbil med hydrogen brenselcelle. Den er den eneste av typen som i noen grad er masseprodusert, og debuterte på Los Angeles Auto Show alt i 2014. I november 2022 var det solgt 21 475 stykker; i USA 11 368, i Japan 7 435 og resten med 2 622.
I USA ble rekkevidden målt til 502 km på full tank. Forbruket på kombinert by/motorvei var 0,36 liter/mil, og Mirai var den mest effektive hydrogenbilen, ifølge miljømyndigheten EPA, og hadde lengst rekkevidde. I august 2021 satte 2. generasjon verdensrekord med 1360 km på full tank – bare 5,65 kg hydrogen.
Fra juni 2016 har Mirai vært tilgjengelig i Storbritannia, Danmark, Tyskland, Belgia og Norge. Teknisk sett er Mirai en elbil med eget kraftverk. Den har et Li-Ion servicebatteri på1,2 kWh og en 135 kW (185 hk) trefasemotor med 300 Nm på bakhjulene. En høytrykkstank lagrer hydrogen for ca 640 km.
Mindre ladeangst
Men altså: Trenger du en hybrid? Mye avhenger jo av de reelle lademulighetene for en helelektrisk bil – i ditt bruksmønster. Bor du helt øverst i dalen, med fem mil til en ladestasjon og ikke rakk å lade fullt i kulda – så har du en bilelektrisk utfordring når det er tjue minus. Men med økt utbygging av ladestasjoner synker angsten for å kjøre batteriet tomt, noe som jo var en stadig plage særlig på kalde vinterdager i bakkelandet Norge. En ting er sikker: En moderne hybrid gir redusert forbruk og lavere utslipp …
Et apropos om brenselcellen: BMW og Toyota skal ha demonstrert en bedre celle med høyere energiproduksjon.
Mange fordeler
Da er dette noe å tenke på, om du gidder. Om teknologien skrev nemlig NASA dette: «Da Sir William Grove demonstrerte den første brenselcellen i 1839, må det ha virket som om hendelsen innvarslet en ny æra innen generering av elektrisitet, ledsaget av Becquerels oppdagelse av den fotovoltaiske effekten (solceller).
Likevel tok det over 100 år før Francis Thomas Bacon laget en brenselcelle som kunne skaffe nyttige mengder strøm, og ytterligere 25 år gikk før brenselcellen ble tatt i praktisk bruk. Paradoksalt nok kunne brenselcellens første nytteverdier knapt ha vært mer eksotiske;å gi elektrisk kraft til bemannet utforskning av havet – og rommet. Det var kravene til disse eksotiske oppdragene, som gjorde den til en konkurransedyktig kandidat for kraftproduksjon for første gang, i møte med motstand fra hittil overlegne teknikker.
I slike applikasjoner førte brenselcellens uvanlige egenskaper til en kostnadseffektiv løsning på problemer som var særegne for de fiendtlige miljøene.»
For å tilfredsstille kravene har konseptet gjennomgått intensiv forsknings- og utviklingsinnsats i løpet av det siste tiåret. Denne NASA-sponsede innsatsen har ført brenselcellen fra å være en demonstrasjonsenhet til å bli en sofistikert kilde til elektrisk kraft.Forskere og teknologer søker å anvende utviklingen til en rekke andre applikasjoner. Blant de potensielle fordelene er høy effektivitet, stille og problemfri drift, helt uten giftige og forurensende utslipp. Hvorfor er da ikke brenselcellen i vanlig bruk? Et så uvanlig energiomformingssystem har vel utallige bruksområder?
Akkurat. Men utfordringen er fortsatt å skaffe hydrogen på rimelig og natursnill måte. Der står saken. Uansett hva Toyotas og BMWs PR-avdelinger hevder. Sorry.
