Hybrydowo – tak, ale hydraulicznie

Produkowany przez Parker Hannifin szeregowy hydrauliczny układ napędowy RunWise oraz zasilany CNG silnik gazowy Cummins Westport ISL G (8,9 l) to komponenty montowane w śmieciarce Autocar E3. Kilka takich pojazdów przechodzi obecnie testy, jeżdżąc po ulicach Miami (Floryda) (fot. Parker Hannifin).

Do hybrydowych napędów spalinowo-elektrycznych użytkownicy samochodów osobowych i ciężarowych zdążyli się już przyzwyczaić. Tymczasem na drogi publiczne coraz liczniej zaczynają wyjeżdżać samochody ciężarowe wyposażone w napęd hybrydowy, ale, uwaga: spalinowo-hydrauliczny.

Hybrydowe układy napędowe spalinowo-hydrauliczne pojawiły się w samochodach ciężarowych jeszcze w latach 60. ub. w., dużo wcześniej niż hybrydy spalinowo-elektryczne. Niestety kilka niekorzystnych cech w porównaniu z układami elektrycznymi wyeliminowało je z rynku na dziesięciolecia. Za główną wadę można uznać ówczesne akumulatory hydrauliczne, które wykonywano jako stalowe zbiorniki o bardzo dużej masie. Wczesne rozwiązania były również bardziej skomplikowane i trudniejsze w sterowaniu, zwłaszcza ze względu na lepkość (opór) płynu hydraulicznego zmieniającą się wraz z temperaturą.

W ciągu ostatnich dziesięcioleci dokonano jednak znacznego postępu w kilku obszarach technologii, co pozwoliło na wyeliminowanie tych wad. Akumulatory wykonywane są obecnie z kompozytów węglowych, zaawansowane systemy elektroniczne uprościły kwestie związane ze sterowaniem. Bardziej wydajne pompy, odporne na przecieki komponenty oraz przyjazne dla środowiska płyny hydrauliczne zmniejszyły również problemy związane z eliminowaniem niepożądanych przecieków wewnętrznych.

Transport pod presją

Perspektywa niedoborów dostaw ropy naftowej oraz rosnące obawy o stan środowiska naturalnego stanowią silny impuls dla rozwoju technologii pojazdów paliwooszczędnych. Sektor transportowy znajduje się pod szczególnie dużą presją, biorąc pod uwagę jego niemal całkowitą zależność od paliw kopalnych: ropy naftowej i gazu ziemnego.

O ile paliwa alternatywne, takie jak biopaliwa, otrzymywane ze źródeł odnawialnych i paliwa syntetyczne potencjalnie mogą stanowić źródło częściowo zaspokajające popyt, o tyle poprawa efektywności zużycia paliwa i jego oszczędzanie pozostają najlepszymi „nowymi źródłami” energii w krótko- i średnioterminowej perspektywie. Ponadto zmniejszone zużycie paliwa daje bezpośrednie korzyści związane z obniżeniem emisji gazów cieplarnianych, ponieważ spalanie jest kluczowym źródłem antropogenicznych emisji CO2.

Dopuszczalny ciężar samochodu ciężarowego wynika z istniejących ograniczeń nacisków na poszczególne osie. Zastosowanie lekkich i wytrzymałych materiałów może zwiększyć ładowność, ale nie wpłynie na dopuszczalną masę pojazdu. Wymiary i kształt ładowni ograniczają możliwości zmniejszenia oporu aerodynamicznego. Wreszcie, samochody ciężarowe napędzane są silnikami Diesla o sprawności przewyższającej spalinowe odpowiedniki stosowane w samochodach osobowych. W tym kontekście dalsze zwiększanie sprawności ogólnej i wyraźna poprawa efektywności konwersji paliwa, przy jednoczesnym zachowaniu wymaganej gęstości mocy, to zadania niezmiernie trudne i bardzo kosztochłonne.

Ta nieco patowa sytuacja prowadzi do stwierdzenia, że hybrydyzacja układów napędowych jest jedynym podejściem, które obiecuje znaczące ulepszenia w zakresie ekonomiki paliwowej w samochodach ciężarowych, przede wszystkim poprzez odzysk energii, optymalizację pracy silnika i jego wyłączanie, gdy jest niepotrzebny.

HRB (Hydrostatic Regenerative Braking – hydrostatyczne hamowanie regeneracyjne) to produkowany seryjnie hydrauliczny napęd hybrydowy firmy Rexroth pozwalający nawet na 25-procentowe obniżenie zużycia paliwa i emisji CO2 w pojazdach użytkowych segmentu ciężkiego (fot. © Rexroth).
HRB (Hydrostatic Regenerative Braking – hydrostatyczne hamowanie regeneracyjne) to produkowany seryjnie hydrauliczny napęd hybrydowy firmy Rexroth pozwalający nawet na 25-procentowe obniżenie zużycia paliwa i emisji CO2 w pojazdach użytkowych segmentu ciężkiego (fot. Rexroth).