Trendy ve vývoji pohonů: Patří budoucnost elektřině, plynu nebo vodíku?

EV, HEV, MHEV, PHEV, BEV, FCEV… Dnes existuje již velmi různorodá paleta druhů pohonů, ukrytých za různými názvy a zkratkami. Do popředí se tlačí zemní plyn, elektromobily, všelijaké hybridy a v záloze je i vodík. Jaké perspektivy, výhody a nevýhody mají jednotlivé druhy pohonů?

Eko premiant (EV/BEV)

Nucené rychlé a rozsáhlé snižování emisí CO₂ zaručí automobilkám prakticky jen příklon k elektromobilitě. Ta si vyžaduje oproti klasickým autům výrazné konstrukční změny. Zatímco dosavadní elektromobily (EV či BEV) většinou jezdí na přizpůsobených platformách, zbrusu nové modely již dostávají do vínku speciální, které umožní lépe využít vnitřní prostor a specifika aut tohoto ražení. Bateriové sety jsou kvůli těžišti uložené v podlaze. Prubířským kamenem je pak zejména rychlost jejich dobíjení. V tomto směru je premiantem Porsche Taycan, které lze dobíjet proudem až 270 kW.

Zadní synchronní elektromotor Porsche Taycan tvoří jeden celek s dvoustupňovou převodovkou

Vpředu je jen jednostupňový převod. Baterie umístěné v podlaze výrazně snižují těžiště

Elektromotory pracují účinněji než spalovací agregáty na fosilní paliva, což souvisí s fyzikálními principy elektromagnetismu. Navíc je lze umístit variabilněji. Jak ukazuje průhled Taycanem, elektromotory mohou být uložené mezi koly napříč u přední i zadní nápravy. Dalším řešením je jejich umístění přímo v kolech, kde mají minimální ztráty. Tudíž jsou vysoce efektivní. Nevýhodou je ale v tomto případě zvýšení podílu neodpružené hmoty.

Všechno už tu bylo!

Pohon na elektřinu, vodík či hybridní ústrojí se mohou zdát jako výkřik poslední módy. Ve skutečnosti tady byly mnohem dříve, než Carl Benz postavil svůj patentovaný motorový vůz. Již v roce 1806 Švýcar François Isaac de Rivaz sestrojil pístový spalovací motor, poháněný směsí plynného vodíku a vzduchu. Jen o 30 let později vznikly první elektromobily, které na počátku 20. století byly v USA rozšířenější než auta se spalovacím motorem.

Přečtěte si také:

Elektrická auta jsou starší než ta benzinová. Zpočátku se dokonce prodávala lépe

Ostatně prvním vozem, který dosáhl rychlosti 100 km/h, se v dubnu 1899 stal elektromobil La Jamais Contente Belgičana Jenatzyho. První sériový hybrid Lohner-Porsche spatřil světlo světa již v roce 1900. A podle některých zdrojů se hybridem po Praze proháněl František Křižík už o pět let dřív.

Rychlosti 100 km/h jako první dosáhl elektromobil La Jamais Contente Belgičana Jenatzyho

Raketové motory zatím posloužily jen pro rychlostní rekordy. Co ale takové auto na atomový pohon? I takové nápady konstruktéři měli. Koncem 50. let se Ford pochlubil konceptem Nucleon poháněným miniaturním jaderným reaktorem. V roce 2009 Cadillac zase prezentoval studii World Thorium Fuel. Představa jaderného výbuchu při případné nehodě ale nakonec všechny od možné realizace rychle odradila...

(FCEV) − Vodík se odstěhoval do Asie

S vodíkem automobilky experimentují coby s perspektivním palivem bu­doucnosti již dlouhou řadu let. Důvod je zřejmý – vysoká účinnost a žádné emise. Nejdříve ho používaly přímo jako palivo do pístového motoru, v poslední době se využívá především pro výrobu energie v palivových článcích za pomoci nasávaného vzduchu. Vývojem vodíkových aut (FCEV) se zabývají hlavně asijské značky. Honda nabízí model Clarity, Toyota sedan Mirai a Hyundai crossover Nexo.

Takto to vypadá v útrobách vodíkové Toyoty Mirai

Vodíkový automobil, to je v  podstatě elektromobil, který nemusíte dobíjet ze sítě. Občas ho jen natankujete stejně rychle jako běžné auto se spalovacím motorem. Vodík se vyrábí elektrolýzou vody a doplňuje se podobně jako CNG. Zajímavý konstrukční koncept momentálně devalvuje minimální infrastruktura vodíkových stanic. Výhledově se o něm mluví jako o perspektivním pohonu pro dálkovou nákladní dopravu. V ČR momentálně neexistuje vhodná čerpací stanice pro osobní automobily s plnicím tlakem 700 barů, ale během roku či dvou plánuje společnost Unipetrol výstavbu dvou v Praze a v Litvínově. Starší neratovická plnička je určená jen pro autobusy a při maximálním tlaku 350 barů naplní palivovou nádrž osobního vodíkového automobilu jen z části.

Válců na tucty  je již netuctově

Počet válců pod kapotou se pod tlakem stále přísnějších emisních norem v poslední době konstantně snižuje. Prestižní dvanáctiválcová konfigurace je čím dál výjimečnejší. Doba posedlá ekologií a snižováním nákladů totiž těmto technickým skvostům nepřeje.

Přečtěte si také:

Kupujte, nebudou. Kolik je na trhu dvanáctiválců a kdo vám takový motor dá nejlevněji?

Velkých značek, které nabízejí dvanáctiválce, ubývá. Zatím mezi ně patří Audi, Aston Martin, Bentley, BMW, Ferrari, Lamborghini, Mercedes-May­bach, Rolls-Royce či Toyota. Zmenšuje se ale i nabídka osmiválců a šestiválců. V kombinaci s přídavným elektromotorem výrobci válce ubírají. Jako jakýsi antikrist tak v dnešní době působí šestnáctiválcová pohonná jednotka supersportu Bugatti Chiron.

Pístové pod palbou

Klasický pístový agregát to má prý sice již spočítané, ale zase tak horké to nebude. V automobilech bude ještě hezkou řádku let převažovat. K jeho přežití napomáhá přesná vstřikovací technika, recirkulace výfukových plynů, vypínání válců nebo vyšší efektivita pomocných zařízení. U dieselů je využíváno vstřikování močoviny a v neposlední řadě samozřejmě stále dokonalejší katalyzátory výfukových plynů.

Zkušebna motorů ve Škoda Auto, Česana

Zemní plyn nabízí atraktivní provozní náklady i velmi nízké emise

Náročný vývoj spalovacích motorů s celou řadou patentů umožňoval Evropě udržovat si po léta náskok nad světem. Krok s ní dokázali držet jen konstruktéři z Japonska a USA. A ze země vycházejícího slunce pochází i největší novinka – motor Skyactiv-X od Mazdy kombinující zážehový a vznětový princip. S podobným konceptem přišel před lety již Mercedes, ale nedokázal ho přenést do sériové výroby. Japonci ho nabízí v modelech Mazda3 a CX-30.

LPG a CNG

Po různých úpravách a dřívějších dodatečných montážích pohonu na LPG (nadále nabízí např. Dacia) se v poslední době výrobci více soustřeďují na zemní plyn (CNG). Ten představuje velmi ekologickou alternativu k benzinu a naftě. Daňové zatížení CNG se sice nově zvýšilo, provozní náklady ale zůstávají nízké. Vyšší vstupní investice se oproti elektricky poháněným automobilům vrátí nesrovnatelně rychleji.

Přečtěte si také:

Hon za emisemi zabije auta na CNG. Přitom jsou klimaticky šetrnější než elektromobily

Zbožňovaný downsizing

Snižování počtu válců, zdvihového objemu a nástup přeplňování byl reakcí automobilek na nástup přísnějších emisních norem. Na papíře a v testovacích režimech tyto agregáty excelovaly, v běžné praxi ale nic zázračného nepřinesly. Pokud nebyly opatřeny vyvažovacími hřídeli a zástavbě nebyla věnována náležitá pozornost, mělo to negativní vliv na kulturu chodu. Ford byl ale jednou z prvních firem, které na ně nedaly dopustit. Jeho někdejší šéf Alan Mulally se onehdy dokonce neudržel a věnoval oceňovanému tříválci 1.0 Ecoboost vroucný polibek...

Full Hybrid (HEV)

Hybridní technologii pomohla nejvíce zpropagovat japonská automobilka Toyota a její luxusní značka Lexus, které byly po řadu let jejich největšími producenty. Tzv. plně hybridní vůz, což znamená, že dokáže jezdit čistě na elektrický pohon, nakolik mu to tedy kapacita baterií dovolí (většinou maximálně 1 až 2 km), se nově označuje termínem samonabíjecí hybrid. Spalovací motor je v něm spřažený s generátorem a elektromotorem pomocí speciální planetové převodovky.

Full hybridy mají elektromotory umístěné většinou přímo na klikové hřídeli nebo v její těsné blízkosti. Jejich napojení je mechanické, přičemž směr proudění energie řídí elektronika podle okolností a momentálních požadavků řidiče.

Plug-In Hybrid (PHEV)

Jedná se v podstatě o full hybrid doplněný o možnost externího nabíjení. Baterie tak zůstávají mnohem menší než u elektromobilů, ale jejich plné nabití je možné většinou během tří až šesti hodin. Dojezd v čistě elektrickém režimu se obvykle pohybuje někde mezi 25 až 50 km. Toto řešení umožňuje firmám velmi rychle snížit tabulkové emise CO₂.

Přečtěte si také:

Vision E není první elektrická Škoda. Přečtěte si příběh Škody Eltra a Shortcut

Mild hybrid (MHEV)

Hybridní technologie jsou jakýmsi mostem mezi spalovacími motory a elektromobily. Mild hybrid je sice již vybaven elektromotorem, ale k pohonu kol po celou dobu jízdy stále využívá spalovací motor. Jde o cenově nejdostupnější hybridní řešení pro výrobce automobilů, které umožňuje reálně snížit spotřebu paliva a emisí CO2 přibližně o 10 %. Elektromotor při provozu vypomáhá spalovacímu motoru např. při rozjezdu nebo zrychlování. Bývá pak doplněný o pomocný akumulátor s větší kapacitou elektrické energie, díky čemuž disponuje vyšší schopností rekuperace. Ta dopomáhá k dalšímu snížení spotřeby paliva a tím ke snížení škodlivých emisí.

Mild hybridy stále častěji využívají systém se startér-generátorem připojeným k motoru řemenem

Rychlost nabíjení je závislá na zásuvce či stanici a výkonu palubní nabíječky

Ještě jednodušší princip nabízí tzv. mikrohybridní pohon, který ale není považovaný za opravdový hybrid. V podstatě se jedná o automobily se systémem start-stop, kterým dnes disponují všechna nová auta.

Foto: archiv