Τύποι Υβριδικών & Ηλεκτρικών Οχημάτων – Εφαρμογές

Η τεχνολογία υβριδικών & ηλεκτρικών οχημάτων σήμερα βρίσκει εφαρμογές σε όλα τα μέσα που κινούνται τόσο στην ξηρά όσο στην θάλασσα και τον αέρα. Σήμερα υπάρχουν υβριδικά ποδήλατα μοτοσικλέτες, αυτοκίνητα, επαγγελματικά οχήματα, ελαφριά κα βαρεία φορτηγά, λεωφορεία, τραίνα, μικρά και μεγάλα σκάφη, υποβρύχια και αεροπλάνα. Στην συνέχεα αναφέρονται μερικά παραδείγματα διαφόρων οχημάτων.

Τα μοτοποδήλατα, τα ηλεκτρικά ποδήλατα, ακόμη και τα ηλεκτρικά σκούτερ είναι μια απλή μορφή ενός υβριδικού οχήματος, επειδή η ισχύς μεταδίδεται τόσο μέσω ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης ή ηλεκτρικού μοτέρ όσο και με τους μύες του αναβάτη. Τα πρώτα πρωτότυπα των μοτοσικλετών στα τέλη της δεκαετίας του 1800 χρησιμοποιούσαν τις ίδιες αρχές.

• Σε ένα παράλληλο υβριδικό ποδήλατο η ανθρώπινη δύναμη και η ισχύς του μοτέρ συνδέονται μηχανικά σε μία μετάδοση κίνησης με πεντάλ ή στον πίσω ή στον μπροστινό τροχό, π.χ. χρησιμοποιώντας ένα μοτέρ στον ομφαλό (μουαγιέ) του τροχού. Οι ανθρώπινη ροπή και αυτή του μοτέρ προστίθενται μαζί. Σχεδόν όλα τα μοντέλα που κατασκευάστηκαν είναι αυτού του τύπου.
• Σε ένα σε σειρά υβριδικό ποδήλατο (SH) ο χρήστης κινεί μία γεννήτρια χρησιμοποιώντας πεντάλ. Αυτό μετατρέπεται σε ηλεκτρισμό και μπορεί να τροφοδοτηθεί απ’ ευθείας στο μοτέρ παρέχοντας ένα ποδήλατο χωρίς αλυσίδα αλλά επίσης και να φορτίσει μία μπαταρία. Το μοτέρ τραβά ρεύμα από την μπαταρία και θα πρέπει να είναι σε θέση να μεταδώσει την πλήρη μηχανική ροπή που απαιτείται διότι καμία ροπή δεν διατίθεται από τα πεντάλ.

Πολλές εταιρείες σήμερα κατασκευάζουν σε γραμμή παραγωγής υβριδικές μοτοσικλέτες . Όμως ο συνδυασμός των απαιτούμενων ηλεκτρικών εξαρτημάτων και ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης κάνουν τη κατασκευή ογκώδη, ιδίως για τις μικρές μοτοσικλέτες.
Η eCycle Inc παράγει σήμερα μοτοσικλέτες πετρελαιοκίνητες-ηλεκτροκίνητες σε σειρά, με μέγιστη ταχύτητα 80 mph (130 km/h) και λιανική τιμή περίπου 5000 ευρώ.

Σχήμα: Ηλεκτροκινητήρας πετρελαιοκίνητης μοτοσικλέτας eCycle.

Το Peugeot HYmotion3 compressor, ένα υβριδικό σκούτερ είναι ένα τρίτροχο το οποίο χρησιμοποιεί δύο ξεχωριστές πηγές ισχύος για να κινούν τους μπροστινούς και το πίσω τροχό. Ο πίσω τροχός κινείται με έναν μονοκύλινδρο κινητήρα 125 cc, 20 bhp (15 kW) ενώ οι μπροστινοί τροχοί κινούνται ο καθένας με το δικό του ηλεκτρικό μοτέρ. Όταν η μοτοσικλέτα κινείται μέχρι τα 10 km/h χρησιμοποιούνται μόνον τα ηλεκτρικά μοτέρ με βάση σταμάτημα-εκκίνηση μειώνοντας την ποσότητα των εκπομπών άνθρακα.

Και άλλες εταιρίες όμως, όπως η Yamaha, η Honda, έχουν ανακοίνωση την παραγωγή  υβριδικών μοτοσικλετών.

Peugeot HYmotion3 compressor, ένα τρίτροχο υβριδικό σκούτερ.

Πολλές από τις μεγάλες πόλεις στον κόσμο προσθέτουν υβριδικά ταξί στους στόλους τους . Μέχρι το τέλος του 2009, το 15% των ταξί της Νέας Υόρκης, 13.237 ταξί σε χρήση ήταν υβριδικά, ενώ ήδη οι εταιρείες ταξί έχουν αρχίσει να αποσύρουν τον αρχικό στόλο των υβριδικών τους μετά από 480.000 και 560.000 km ανά όχημα. Υβριδικά ταξί υπάρχουν σήμερα και στην Ελλάδα.

Σχήμα: Υβριδικό – ηλεκτρικό ταξί Toyota Camry.

Σχήμα: Υβριδικό ηλεκτροκίνητο διώροφο λεωφορείο Volvo στο ιστορικό κέντρο του Λονδίνου.

Η υβριδική τεχνολογία και στα λεωφορεία έχει αποκτήσει αυξανόμενη προσοχή μετά από τις τελευταίες εξελίξεις της μπαταρίας που μείωσαν σημαντικά το βάρος της. Πρόσφατες σχεδιάσεις υβριδικών λεωφορείων εστιάζουν στην χρήση συμβατικών πετρελαιοκινητήρων που χρησιμοποιούνται ήδη και σε υπάρχουσες προσφορές αμαξωμάτων χωρίς μεγάλη επανα-σχεδίαση για να εξοικονομηθούν δαπάνες κατασκευής και εκπαίδευσης.

Σχήμα: Υβριδικό πετρελαιοκίνητο – ηλεκτροκίνητο μικρό φορτηγό

Το 2003, η GM παρουσίασε ένα υβριδικό πετρελαιοκίνητο-ηλεκτροκίνητο στρατιωτικό (ελαφρύ) φορτηγό, εφοδιασμένο με μία πετρελαιοκίνητη ηλεκτροκίνητη και μία βοηθητική μονάδα ισχύος κυψέλης καυσίμου. Υβριδικά ηλεκτροκίνητα ελαφρά φορτηγά παρουσιάστηκαν το 2004 από την Mercedes Benz (Sprinter) και την Micro-Vett SPA (Daily Bimodale). Η International Truck and Engine Corp. και η Eaton Corp. έχουν επιλεγεί για να κατασκευάσουν πετρελαιοκίνητα – ηλεκτροκίνητα υβριδικά φορτηγά για το πιλοτικό πρόγραμμα των ΗΠΑ που εξυπηρετεί το βοηθητικό πρόγραμμα της βιομηχανίας το 2004. Στα μέσα του 2005 η Isuzu παρουσίασε το Elf Diesel Hybrid Truck στην Ιαπωνική αγορά. Ισχυρίζονται ότι περίπου 300 οχήματα, τα περισσότερα ταξιδιωτικά λεωφορεία χρησιμοποιούν σύστημα Hinos HIMR (Hybrid Inverter Controlled Motor & Retarder [Μοτέρ Ελεγχόμενο από Υβριδικό Αναστροφέα & Επιβραδυντής]). Το 2007, η υψηλή τιμή πετρελαίου είχε σαν συνέπεια μία αυξημένη πώληση υβριδικών φορτηγών και εμφανίζεται το πρώτο αμερικανικής παραγωγής υβριδικό φορτηγό (International DuraStar Hybrid).

Οι υβριδικές μεταδόσεις κίνησης χρησιμοποιούνται και σε μεγάλα φορτηγά οχήματα. Χαρακτηριστικά κάποιος θερμικός κινητήρας (συνήθως πετρελαίου) κινεί μία ηλεκτρική γεννήτρια ή μία υδραυλική αντλία η οποία κινεί ένα ή περισσότερα ηλεκτρικά ή υδραυλικά μοτέρ μετάδοσης κίνησης. Υπάρχουν πλεονεκτήματα στην κατανομή της ισχύος μέσω καλωδίων ή σωλήνων αντί για μηχανικά στοιχεία ιδιαίτερα όταν απαιτούνται πολλαπλές μεταδόσεις κίνησης. Μειονέκτημα είναι ότι δεν υπάρχει καθόλου ή υπάρχει σχετικά μικρή ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας στα περισσότερα βαριά οχήματα, π.χ. βοηθητικές μπαταρίες και υδραυλικοί συσσωρευτές, λόγο απαίτησης του ωφέλιμου χώρου για άλλες χρήσεις.

Σχήμα: Διάταξη εξαρτημάτων υβριδικού οχήματος