שתף קטע נבחר
הכי מטוקבקות
    מכוניות היברידיות תופסות תאוצה
    בעוד רוכשי מכוניות פונים למכוניות היברידיות חסכניות המשלבות בנזין וחשמל, באופק כבר ניצבות מכוניות היברידיות ירוקות עוד יותר. חלק ראשון

    בקיץ 2005, כשעלו מחירי הדלק בארצות הברית, החלו נחטפות מחדרי התצוגה מכוניות היברידיות, המשלבות מנוע בעירה רגיל עם מנוע חשמלי הפועל באמצעות מצבר, שילוב המביא לחיסכון בדלק ולשיפור בביצועים. מכונית אמריקנית ממוצעת נוסעת כ- 10 קילומטר לליטר, ולעומת זאת, מכונית היברידית מן המניין, כמו טויוטה פְּרִיוּס לדוגמה, מגיעה למרחק כפול באותה צריכה, בהתאם לאופי הנהיגה. המכירות השנתיות של מכוניות היברידיות בארה“ב הוכפלו מ-2004 ל-2005 והגיעו ל-200,000 יחידות. צופים כי הן יוסיפו לתפוח ויעברו את מחצית המיליון עד 2010. סביר להניח כי עד 2020 כל דגמי המכוניות יגיעו עם אפשרות להנעה היברידית.

     

    עד אז, טכנולוגיית הדור הבא, הקרויה מכוניות היברידיות נטענות מרשת החשמל (plug-in hybrids) תשפר את תצרוכת הדלק עוד יותר, ותציע גם כמה הטבות נוספות: מצבר זול שייטען במשך הלילה באמצעות חיבור פשוט לשקע החשמל בבית או בעבודה, לא יותר מכמה עצירות בתחנת הדלק כל שנה ואפילו סיכוי למכור עודפי חשמל בחזרה לחברת החשמל. לבד מן היתרונות לצרכן, יסייעו המכוניות הנטענות החדשות להפחית את פליטת גזי החממה, שייפלטו, במקום ממיליוני אגזוזים - מתחנות כוח. כיום תחנות הכוח בארה“ב שורפות פחם וגז טבעי מקומיים, ובעתיד הן יוכלו לייצר חשמל נקי יותר ממקורות אנרגיה כמו רוח, שמש ואפילו מערכות מתקדמות לשרפת דלק מחצבי, הקוברות את הפחמן הדו-חמצני במעבה האדמה.

     

    כדי להבין לאן מועדות פניה של תעשיית המכוניות ההיברידיות, יש להביט לאחור ולראות מה עלה בגורלם של כלי הרכב הרגילים. במשך מאה שנה, כמעט כל כלי הרכב השתמשו במנוע בעירה פנימית השורף בנזין או סולר. כבר בתחילת המאה ה-20 ניסו מהנדסי תחבורה לקדם את רעיון השילוב בין מנוע בעירה למנוע חשמלי הפועל על מצבר כדי להוסיף כוחות סוס ולשפר את תצרוכת הדלק, אך הם חדלו מכך כשמנועי הבעירה הפנימית נעשו חזקים יותר ולא נזקקו עוד לשיפור. הדלק היה זול וזמין, ותחנות כוח רעבות לבנזין לא היוו בעיה של ממש. עד ימי משבר הנפט של שנות ה-70, הייתה הדעה הרווחת בקרב נהגים כי כדי להשיג תצרוכת דלק טובה, יש להקריב גודל, משקל וביצועים. אף כי המכוניות הקטנות זכו לעדנה זמנית, כלי הרכב בארה“ב שבו לגדול וצריכת הדלק שלהם עלתה בקצב אדיר. עם תחילת העלייה הנוכחית במחירי הנפט, תצרוכת דלק משופרת שבה והייתה לתכונה נחשקת.

     

    המכוניות ההיברידיות של ימינו משלבות בקרת הספק אלקטרונית ממוחשבת מתקדמת עם שני מנועים - רגיל וחשמלי. הדבר מאפשר שיפור בתצרוכת הדלק והפחתה בפליטת הגזים, לצד תאוצה מעולה וטווח ארוך יותר. מכוניות היברידיות יכולות להסתדר עם מנוע בעירה פנימית קטן יותר משל רכב רגיל, מכיוון שהמצבר והמנוע החשמלי מספקים עוד אנרגיה בעת הצורך, בשעת האצה או עלייה במדרון.

     

    כל טכנולוגיה המסוגלת לשפר את תצרוכת הדלק יכולה לשמש גם להגדלת מספר כוחות הסוס. עד כה, מערכות ההינע של המכוניות ההיברידיות הביאו לשיפור כה רב ביעילות, ומנועיהם החשמליים מפתחים תאוצה גבוהה כל כך, עד שיצרני המכוניות משתמשים בטכנולוגיה להגדלת כוחות הסוס ולשיפור תצרוכת הדלק גם יחד. המכונית ההיברידית פורד אסקייפ, לדוגמה, מגיעה לתצרוכת דלק טובה בהרבה אך מספקת כמעט את אותו הספק. כלי רכב היברידיים אחרים, כמו טויוטה היילנדר, רכב שטח ספורטיבי בעל הנעה של 4X4, מנצלים את המערכת ההיברידית לקבלת שיפורים מתונים בשתי הקטגוריות.

     

    בשל ההוצאה הנוספת על המצבר הגדול, המנוע החשמלי ורכיבי האלקטרוניקה הנוספים, מחירה של מכונית היברידית גבוה, באופן בלתי נמנע, ממחירה של מכונית רגילה. התוספת למכוניות ההיברידיות המצויות כיום בשוק בארה“ב היא מ-3,000 עד 7,000 דולר, והממוצע עומד על 4,000 דולר. בישראל, מכונית היברידית זולה ממקבילתה הרגילה בשל מדיניות מיסוי מעודדת. על חבילת המצבר והמנוע החשמלי משלמים גם במשקל: כ-5% ממשקלה של הונדה אקורד היברידית, לדוגמה. תוספת העומס מפחיתה מעט את השיפור בתצרוכת הדלק.

     

    עבור רכב הנוסע 24,000 ק“מ בשנה וצורך בנזין שמחירו 65 סנט לליטר בארה“ב, טכנולוגיה היברידית המשפרת את ביצועי צריכת הדלק מ- 8 ל- 12.5 קילומטר לליטר, תוכל לחסוך לצרכן כ- 600 דולר בשנה. במחירי הדלק בישראל מדובר בחיסכון של כמעט 7,000 שקל בשנה. כך שבמחירי המכוניות ההיברידיות של היום, יחד עם זיכוי מס פדרלי חדש ברכישת מכוניות היברידיות בארה“ב, אפשר להחזיר את ההשקעה בתוך כמה שנים, אם לא לוקחים בחשבון את שאר היתרונות, כמו הטווח המוגדל.

     

    אך עם עליית מחירי הדלק, היעילות המשופרת של המכוניות ההיברידיות תקצר במידה ניכרת את תקופת החזרת ההשקעה. לפי שעה, יש לצפות כי נפחי הייצור הגדלים ושיפור טכנולוגיית המצברים יפחיתו את עלויות הייצור. מ-1997 עד 2004, לדוגמה, ירד במחצית מחירו של מצבר ניקל-מתכת הידרידית, המשמש במכוניות היברידיות, , וכך גם משקלו. אפילו כך מהווה המצבר כ-50% מתוספת המחיר ברכבים ההיברידיים של היום. חברת טויוטה לבדה מתכננת לייצר כמעט את כל דגמיה גם בגרסה היברידית ולמכור מיליון מכוניות היברידיות מדי שנה בכל העולם במהלך העשור הקרוב. יש לצפות כי מאמציה יגדילו את נפחי הייצור ויעודדו ירידה במחיר.

     

    סוגי מכוניות היברידיות

    המכוניות ההיברידיות מתוכננות בכמה רמות, תלוי בדרגת החיסכון בדלק שאליה מכוון המהנדס. מכונית היברידית ”מלאה“ מנצלת את יתרונותיהן של שיטות מגוונות לחיסכון בדלק. במכונית היברידית ”מתונה“ יש פחות אסטרטגיות לחיסכון בדלק, כדי לחסוך בעלויות המערכות הנוספות. ואילו מכונית ”מיקרו היברידית“ רק מכבה את המנוע בעצירות לקבלת שיפור קל בצריכת הדלק.

     

    מכונית היברידית מלאה, כמו טויוטה פריוס, יכולה לספק שיפור של 60% ויותר בתצרוכת הדלק. החיסכון הגדול ביותר שמשיגה מכונית היברידית מלאה מגיע משחזור אנרגיית הבלימה (regenerative braking), טכנולוגיה הלוכדת את רוב האנרגיה שבדרך כלל מתבזבזת בחימום הבלמים, ומסבה אותה לאנרגיה חשמלית. בדיוק כפי שהמנוע יכול להפוך את האנרגיה החשמלית האצורה במצבר למומנט כוח (הכוח המסובב את הגלגלים ודוחף את המכונית), אפשר להפוך את התהליך, וליצר חשמל ממומנט הכוח הנוצר מהאטת המכונית הנוסעת ולאגור אותו במצבר.

     

    נהיגה עירונית, המאלצת את הנהג לבלום לעתים קרובות, היא ההזדמנות הטובה ביותר לשחזור אנרגיית הבלימה, אך התהליך יעיל גם בנהיגה בעליות ובירידות בשטח הררי. מכוניות היברידיות אוגרות בימינו כמחצית מאנרגיית הבלימה. בעתיד, מצברים משופרים ומערכות מתוחכמות יותר יאפשרו למכוניות לאגור אף יותר אנרגיה זמינה.

     

    ככל מנוע, גם מנוע הפועל על בעירה פנימית מתפקד באופן היעיל ביותר בטווח מצומצם של מומנטים ומהירויות. משום שבמכונית היברידית המצבר והמנוע החשמלי יכולים לספק את תוספת הכוח הדרושה להאצה או לעלייה במדרון, יכולים המהנדסים להקטין את מנוע הבעירה של המכונית ולהביא אותו לפעולה מיטבית על ידי כך שיפעל רק בנקודות התפעול היעילות שלו, שבהן הוא שורף הרבה פחות דלק. בעת הצורך יכולה המכונית לשלב באופן אלקטרוני את המנוע החשמלי, כך שיספק את תוספת הכוח הדרושה.

     

    חלק מיצרני המכוניות ההיברידיות המלאות, כמו טויוטה ופורד, החליפו את המנוע הסטנדרטי המתבסס על תהליך הקרוי ”מחזור אוטו“ (Otto cycle), המשמש את רוב המכוניות הנוסעות על בנזין, והחלו להשתמש בתצורה חסכונית יותר בדלק, המבוססת על ”מחזור אטקינסון“. מנוע מחזור אטקינסון מודרני משתמש בבקרה אלקטרונית ובתזמון שסתומי הכניסה, לקבלת התפשטות רחבה יותר של תערובת הדלק-אוויר הבוערת בגליל הבוכנה, מה שמאפשר למנוע להשתמש בדלק באופן יעיל יותר. עד כה, השתמשו מהנדסים במחזור אטקינסון לעתים נדירות בלבד, משום שהשיפור בתצרוכת הדלק שלו בא על חשבון ההספק שהוא מייצר. אבל במכונית היברידית המנוע החשמלי יכול לפצות על ההספק האבוד. בנסיעה בכביש מהיר, השילוב של מנוע אטקינסון וחיסכון האנרגיה הנובע משחזור אנרגיית הבלימה יכול להביא ליעילות כוללת במערכת ההיברידית העולה על יעילות מנוע דיזל מודרני - מנוע הבעירה הפנימית המוביל מבחינה זו.

     

    במכוניות היברידיות אפשר להימנע מאי יעילות נוספת שבה לוקות מכוניות רגילות שבהן מנוע הבנזין מפעיל את המזגן, הגה הכוח, מערכת המים, משאבת השמן, המאוורר ומערכות זוללות אנרגיה נוספות. במכונית היברידית, המצבר הגדול והאלקטרוניקה הזולה מפעילים את הרכיבים החשמליים והיעילים האלה. ביום קיץ חם, מזגן חשמלי יכול לצרוך 20% פחות אנרגיה מזו שצורך מזגן הפועל באמצעות המנוע.

     

    יתרון עצום נוסף מבחינת תצרוכת הדלק במכונית היברידית מלאה נובע מן היכולת להשתמש במצבר ובמנוע החשמלי להנעת המכונית ללא מנוע הבעירה. ואז, כשמנוע הבעירה שורף דלק ללא כל צורך, למשל, בעצירה או במהירות נמוכה, אפשר להפעיל את המכונית כרכב חשמלי לכל דבר ולחסוך דלק.

     

    מערכות כוח היברידיות מתונות, כמו מערכת מנוע הסיוע החשמלי המשולבת של דגמי אינסייט, סיוויק ואקורד החדשים של הונדה, מספקות חיסכון של עד 35% בתצרוכת הדלק. בנוסף לתפקידו בשעת נהיגה בתנאי נסיעה-עצירה, המנוע החשמלי במכוניות היברידיות מתונות עוזר להן להאיץ, וגם אוגר חלק מאנרגיית הבלימה.

     

    במכונית מיקרו-היברידית, או היברידית נסיעה-עצירה, כמו אלה שמשווקת חברת ג‘נרל מוטורס, מנוע הבעירה כבה כשהמכונית נעצרת, ומערכת מתנע-מחולל מדליקה את המנוע מיד כשהנהג לוחץ על דוושת הדלק. רכב כזה, העושה שימוש במנוע חשמלי כדי להניע את העזרים השונים, אך לא את הגלגלים, מגיע ל-10% שיפור בתצרוכת הדלק בנהיגה עירונית, אך לשיפור מועט בלבד בכביש מהיר.

     

    בחלק הבא: מכונית נטענת - יש דבר כזה

     

    המחברים: ג‘וזף ג‘יי רום ואנדרו פרנק
    לפנייה לכתב/ת
     תגובה חדשה
    הצג:
    אזהרה:
    פעולה זו תמחק את התגובה שהתחלת להקליד
    מומלצים