מכוניות היברידיות: הבטחה או אכזבה?

• לחלק הקודם של הכתבה - לחצו כאן

מספר קטן, ההולך וגדל, של מכוניות ומשאיות היברידיות מונעות באמצעות שילוב של מנוע חשמלי ומנוע רגיל ששורף בנזין. הטכנולוגיה הזאת, שמביאה להפחתה בתצרוכת הדלק, החלה להתפתח במהירות ותופסת תאוצה בעולם. מערכת הכוח ההיברידית מייקרת היום את המכוניות בכמה אלפי דולרים. בעל הרכב צריך לנהוג בו כמה שנים עד שהחיסכון בדלק יחזיר את ההשקעה הראשונית הנוספת. אך ככל שתשתפר טכנולוגיית המצברים ויעלה נפח הייצור, צפויה צניחה חדה בתוספת המחיר.

פיתוח מצברים טובים יותר יעודד כנראה גם את ייצורן המסחרי של מכוניות היברידיות שיהיה אפשר להטעינן במשך הלילה מרשת החשמל, וליהנות מתעריפי שפל נמוכים. מכיוון שרוב תחנות הכוח בארה“ב מייצרות חשמל ממקורות אנרגיה מקומיים כמו פחם, אנרגיה גרעינית ואנרגיה הידרו-אלקטרית, המעבר יפחית את התלות של ארה“ב ביבוא נפט לתחבורה ממדינות זרות.

מהנדסים משתמשים בכמה אסטרטגיות לחיסכון באנרגיה במכוניות חשמליות היברידיות, המשלבות מנוע בנזין ומנוע חשמלי. כאן מפורטת מכונית היברידית ”מלאה“, כמו טויוטה פְּרִיוּס, שבה נעשה שימוש בכל הטכנולוגיות המתוארות. מכוניות היברידיות מלאות יכולות להגיע לחיסכון של יותר מ-60% בדלק, ואילו מכוניות היברידיות ”מתונות“ חוסכות עד 35% ומכוניות ”מיקרו-היברידיות“ כ-10%.

לכידה של אנרגיה מבוזבזת

 חלק ניכר מן החיסכון בדלק נובע ממערכת לשחזור אנרגיית הבלימה (regenerative braking), המשיבה חלק מן האנרגיה שאלמלא כן הייתה אובדת כאנרגיית חום כתוצאה מחיכוך בעת האטת הרכב. עקרונית, כשהמערכת פועלת, המנוע החשמלי נע בכיוון הנגדי, כמו גנרטור, וממיר את אנרגיית סיבוב הגלגלים לחשמל שנאגר במצבר.

החלפת סוג המנוע

כמה יצרני רכב החליפו את מנוע הבנזין הרגיל הפועל בשיטת ”מחזור אוטו“ במנוע הפועל בשיטת ”מחזור אטקינסון“. מנוע כזה שורף את הדלק באופן יעיל בהרבה, אבל עד כה לא הרבו להשתמש בו משום שההספק שלו נמוך יותר. המנוע החשמלי של המכונית ההיברידית מפצה על העוצמה האבודה.

מנוע קטן יותר

מנועי בעירה פועלים באופן מיטבי במהירויות מסוימות ובכמה רמות מוגדרות של מומנט כוח, אבל מכוניות רגילות נאלצות לפעול בטווח הספקים רחב בנהיגה יום-יומית. יכולתו של המנוע החשמלי לחזק את מנוע הבעירה במהלך האצה או עלייה במעלה גבעה מאפשר למתכנני מכוניות היברידיות להקטין את מנוע הבעירה.

בעתיד – חשמל מן הרשת בדור הבא של דגמי מכוניות היברידיות תוכל המכונית להיטען במשך הלילה, כלומר בשעות השפל, כשתעריפי החשמל זולים, באמצעות מצבר גדול יותר וכבל חשמלי עם תקע. כך יהיה אפשר לספק יותר ממחצית צורכי הנהיגה של האמריקני הממוצע באמצעות חשמל זול יותר (ונקי יותר ויותר) מרשת החשמל המרכזית.

אכזבה חלקית

בעולם האמיתי חלק מרוכשי המכוניות התאכזבו משום שמכוניותיהם ההיברידיות לא הגיעו לתצרוכת הדלק המעולה שהובטחה להם בדירוגי המשרד האמריקני לאיכות הסביבה -EPA . אין הן שונות בכך מרוב המכוניות המשיגות בשטח לעתים קרובות תצרוכת דלק גרועה באופן משמעותי מזאת שצפה הדירוג של ה-EPA. כמה גורמים מסבירים את הדבר (ה-EPA הכריז בתחילת 2006 על תיקונים בנוהלי הבדיקה שלו, שאולי יתנו מענה למקצת הבעיות).

נוהלי בדיקה לקויים של ה- EPA. מחזור הנהיגה המשמש במבדקי התצרוכת הממשלתיים אינו משקף את חוויית הנהיגה ותנאי הכביש האמיתיים, משום שהוא מבוסס על הנחות לא מציאותיות באשר להרגלי הנהיגה האופייניים. לדוגמה, מהירות הנהיגה הגבוהה ביותר בכביש המהיר היא 90 קמ“ש במבחן, ולעומת זאת הנהג הממוצע עובר מהירות זו לעתים קרובות.עליות עונתיות גדולות בתצרוכת.

במכוניות היברידיות כמו טויוטה פריוס, תוכנת מחשב מחליטה מתי להפעיל את מנוע הבעירה, מתי את המנוע החשמלי ומתי לטעון את המצבר. צריכת החימום בחורף מחייבת התערבות בפעולת התוכנה לייעול תפקוד מערכת החשמל, משום שיש צורך להפעיל את המנוע לעתים קרובות יותר. התוצאה: במכוניות היברידיות יש עלייה גדולה יותר בתצרוכת הדלק בחורף מאשר בכלי רכב רגילים. אין מנוס מכך שבעלי מכוניות היברידיות החיים בצפון הקר יראו ירידה חדה בחיסכון בדלק בהשוואה לדירוג של ה-EPA שנקבע בטווח טמפרטורות של C°20 - C°30.

תכנון היברידי מובנה

מכיוון שמכוניות היברידיות מסתמכות על מערכות לשחזור אנרגיית הבלימה, תצרוכת הדלק שלהן רגישה יותר לאופן הנהיגה. נהגים המתאימים את נהיגתם למכונית ההיברידית, למשל על ידי גלישה לעצירה, מדווחים על נתוני תצרוכת דלק הקרובים לדירוג ה-EPA.

נהיגה אגרסיבית עלולה לגרום לירידה של יותר מ-30% ביעילות החיסכון בדלק, אבל השפעתה בכלי רכב רגילים קטנה בהרבה. באופן כללי, מכוניות היברידיות מלאות משיגות תצרוכת דלק טובה בנסיעות עצור-וסע עירוניות ויתרונן קטן יותר בנסיעה בכביש המהיר.