Samochody hybrydowe typu Plug-In łączą najlepsze cechy napędu elektrycznego i spalinowego. Teoretycznie… Według zapewnień mają możliwość przejechać od mniej więcej 20 do około 80-100 km w trybie elektrycznym (bezemisyjnym), zaś obecność silnika spalinowego gwarantuje, że nawet po wyczerpaniu energii w akumulatorach wciąż szybko i komfortowo możemy wybrać się w dłuższą podróż, nawet na drugi koniec Polski. Zainteresowanie wokół tego typu aut wzrośnie niebawem, bo nie tak dawno Prezydent Andrzej Duda podpisał ustawę, która obniża akcyzę na samochody hybrydowe o połowę – w zasadzie niezależnie od pojemności silnika – limitem jest 3,5 l, a mało która hybryda ma większą jednostkę. Zapraszam na omówienie zasady działania, przegląd i rys historyczny samochodów z napędem hybrydowym typu Plug-In, ze szczególnym naciskiem na półkę premium.
Artykuł ten skupia się na samochodach hybrydowych typu Plug-In. W materiale znajdziesz informacje o tym czym różni się auto hybrydowe od hybrydy typu Plug-In, omówię też zasadę działania wybranych napędów. Sprawdzam również rzeczywiste osiągi tych samochodów: nie tylko przyspieszenie, ale również zasięg w pełni elektryczny, a także testuję zużycie paliwa i porównuję z deklaracjami producentów na temat zadziwiająco niskiego spalania takich samochodów. Wyjaśnienie skąd się ono bierze w treści tego materiału, podobnie jak informacja jak ładować auta hybrydowe typu Plug-In. Artykuł będzie aktualizowany w miarę możliwości o nowo testowane przeze mnie samochody. Nacisk położony jest przede wszystkim na kwestie związane z napędem hybrydowym, zasięgiem bezemisyjnym, zużyciem energii czy spalaniem. Nie jest to kompletny test każdego auta – niektóre samochody takowy miały lub będą miały. Stosowny odnośnik jest/będzie zamieszczony oczywiście. Poniżej spis treści do najważniejszych segmentów, a także omówionych już samochodów wraz z datą ich wydania (część nie jest już dostępna jako nowe auto – zamieściłem je dla zobrazowania jak wiele zmieniło się na przestrzeni zaledwie kilku ostatnich lat).
Choć samochody hybrydowe niewątpliwie spopularyzowała Toyota Prius, to oczywiście nie było to pierwsze auto tego typu. Trudniej jednak wskazać popularyzatora hybryd typu Plug-In. Choć Prius pojawił się także w takowej wersji (na bazie 3. generacji na przełomie 2011 i 2012 roku), to jednak nie zdobył on popularności. Miał on akumulatory o pojemności 4,4 kWh, które pozwalały (wg zapewnień producenta) na przejechanie około 23 km bez użycia silnika spalinowego. Cena tego auta była jednak nie do zaakceptowania przez sporą część potencjalnych klientów.
Gdy po 2010 roku zaczęto mocno zaostrzać normy emisji spalin w Europie, takowe samochody przygotowało wielu producentów. Audi A3 e-tron, Volvo V60 Hybrid Plug-In, BMW zaprezentowało nawet całą paletę tego typu aut oferując hybrydowy wariant niemalże każdego modelu. Nadszedł czas, że i producenci samochodów sportowych dostrzegli zalety napędu hybrydowego. Obecnie najszybsze supersamochody to hybrydy Plug-In! Ferrari LaFerrari, Porsche 918 czy McLaren P1 to samochody łączące moc napędu spalinowego z elektrycznym.
4 listopada 2019 roku opublikowana została nowelizacja ustawy, która obniża od 1 stycznia 2020 roku akcyzę na samochody hybrydowe o pojemności silnika spalinowego do 3,5 litra. Jednocześnie samochody hybrydowe typu Plug-In z silnikiem o pojemności do 2 litrów są zwolnione całkowicie z akcyzy do końca 2020 roku. Cena aut klasy premium z silnikami o stosunkowo dużej pojemności (np. 3 litrów) może więc spaść o dobre kilkadziesiąt tysięcy złotych – zwykle od 25 do 80 tys. zł zależnie od ceny bazowej i poziomu wyposażenia. Co istotne, obniżka dotyczy również aut z tzw. miękką hybrydą (Mild Hybrid), jak i „zwykłych hybryd”, które nie umożliwiają uzupełniania energii z gniazdka. Szerokie i moim zdaniem bardzo dobre opracowanie tej kwestii przygotował Bartłomiej Derski z portalu WysokieNapiecie.pl, do którego odsyłam i z którego pochodzi niżej zamieszczona grafika:
Źródło: WysokieNapiecie.pl[/cover]
Hybryda kontra hybryda typu Plug-In
Określenie „napęd hybrydowy” wskazuje jedynie na obecność przynajmniej dwóch źródeł… napędu różnego rodzaju. Nie definiuje co ma fizycznie „kręcić” kołami, ani w jakich proporcjach ma się to odbywać. Nie definiuje nawet pojemności akumulatora – w odniesieniu do pojazdów wyposażonych także w silnik elektryczny. Przyjęło się jednak mówić, że samochód hybrydowy – przynajmniej w odniesieniu do połączenia spalinowego silnika z elektrycznym – to taki, który umożliwia jazdę z użyciem wyłącznie elektronów, nawet jeśli na bardzo krótkim dystansie i/lub przez bardzo krótki czas. Najlepiej zobaczyć jak działa tego typu napęd na przykładzie hybrydowej Toyoty, np. RAV4 2.5l Hybrid.
Stosunkowo małe akumulatory w połączeniu z relatywnie słabym silnikiem elektrycznym pozwalają na elektryczną jazdę w korku lub z małymi prędkościami. Podczas hamowania lub wytracania prędkości energia kinetyczna (jaką ma poruszający się pojazd) może być w części zamieniona w elektryczną poprzez rekuperację (odzysk) – silniki elektryczne działają wówczas jako generatory prądu. Zwykle nie ma możliwości zewnętrznego dostarczania energii elektrycznej do układu. Motor elektryczny i jednostka spalinowa mogą, ale nie muszą, w określonych sytuacjach współdziałać np. dla poprawy osiągów. Akurat w przypadku Toyoty ma to miejsce.
Warto jeszcze w tym miejscu wspomnieć o Mild Hybrid (miękka hybryda). Ustawa, o której mowa wcześniej, również obejmuje to rozwiązanie – ku zdumieniu ekspertów branży – choć w tym przypadku nie ma mowy nawet o ruszeniu z użyciem silnika elektrycznego czy napędzaniu kół wyłącznie przez ten motor. Więcej na ten temat pisałem w materiale o miękkiej hybrydzie, a działanie w praktyce warto zobaczyć na przykładzie Mild Hybrid w Audi A6/A7/Q7/Q8 lub najnowszego Golfa z silnikiem 1.5 TSI i skrzynią DSG, który to wariant jest standardowo wyposażony w Mild Hybrid. Miękka hybryda umożliwia czasowe wyłączenie silnika spalinowego w trakcie jazdy, a dokładnie spowalniania czy hamowania.
Hybryda typu Plug-In to już bardziej precyzyjne określenie, bo wskazuje na napęd, który zawiera akumulator, którego energię możemy uzupełniać z zewnętrznego źródła – np. z gniazdka 230V. Nie ma jednak regulacji, które zmuszałyby do stosowania silników o określonej minimalnej mocy czy akumulatorów o określonej minimalnej pojemności. Stąd też duża dowolność w tej materii. Kluczowe jest jednak to, że hybrydę typu Plug-In MOŻEMY, ale NIE MUSIMY ładować. Te auta można użytkować bez podłączania do zewnętrznego źródła prądu – choć oczywiście wówczas, posiadanie takiego auta nie ma większego sensu.
Pojemność akumulatorów w hybrydach typu Plug-In
Zwykle jednak hybrydy typu Plug-In mają wyraźnie mocniejsze, względem „zwykłych” hybryd, silniki elektryczne – przeważnie od 60 kW (81 KM) lub więcej – a także pojemniejsze akumulatory – zwykle od kilku do kilkunastu, a czasem nawet kilkudziesięciu kWh. Możliwe, że te wartości niewiele Wam mówią, dlatego dla porównania wspomnieć należy, że Prius, Auris czy Corolla Hybrid (nie Plug-In) ma akumulator trakcyjny o pojemności 1,3-1,4 kWh. Jeśli i to nie daje Wam obrazu czy to jest dużo czy mało, to wspomnę, że taki Volkswagen e-Golf (w pełni elektryczne auto) na 100 km zużywa około 10 kWh. Zatem taka „paczka baterii” jaką mamy w Priusie hybrydowym starczy na maksymalnie 10 km i to w bardzo optymistycznym scenariuszu, bo komputer sterujący hybrydą Toyoty nie pozwala na maksymalne naładowanie i rozładowanie tego akumulatora (zwykle).
Dzięki akumulatorom o pojemności kilku-kilkunastu-kilkudziesięciu kWh samochody hybrydowe typu Plug-In mogą pokonać wspomniane kilkanaście do nawet kilkudziesięciu kilometrów między kolejnymi ładowaniami wyłącznie przy użyciu energii elektrycznej. Nie miałoby to jednak większego sensu, gdyby silniki elektryczne nie miały rozsądnie dużej mocy. Te w hybrydach typu Plug-In mają zwykle moc wystarczającą do sprawnego poruszania się po mieście – czyli zakres 60 do mniej więcej 120 kW (od mniej więcej 80 do 160 KM). Oczywiście, im większe i cięższe auto, tym silnik jest mocniejszy, a zestaw akumulatorów – zwykle – pojemniejszy. Trzeba też pamiętać, że charakterystyka silnika elektrycznego jest inna i samo odczucie przy ruszaniu jest dużo lepsze niż wynikałoby to z oferowanej mocy.
Niestety dodatkowy silnik elektryczny, a także całkiem spory akumulator wpływają niekorzystnie na wagę pojazdu. Takie BMW X5 xDrive40i waży 2060 kg, podczas gdy X5 xDrive45e (hybryda typu Plug-In z również 3-litrowym, benzynowym silnikiem) 2435 kg. Volkswagen Golf 1.4 TSI ważył (obecnie jest już tylko 1.5 TSI) 1280 kg, podczas gdy GTE (też ma silnik 1.4 TSI) to już 1615 kg na kołach (test tego samochodu). Dodatkowa masa, często zlokalizowana w tylnej części nadwozia, wpływa negatywnie także na prowadzenie się w zakrętach – w efekcie hybrydy plug-in mają bardzo często twardsze zawieszenie, co oczywiście redukuje przechylanie się w zakrętach, ale ogranicza komfort.
Jak wspomniałem, dodatkowy zestaw akumulatorów trzeba gdzieś ulokować. Umieszcza się go zwykle pod tylnymi siedzeniami lub w dolnej części bagażnika. Czasem, zaglądając do niego w samochodzie hybrydowym typu Plug-In okazuje się, że miejsca nie jest tam za wiele, bo znaczną część bagażnika zajmuje właśnie akumulator (oczywiście schowany pod często schodkową podłogą). Mniejszy jest także bak paliwa, co jest oczywiście zrozumiałe. Wspomniane BMW xDrive40i pomieści 83 l benzyny, podczas gdy X5 xDrive45e już 69 litrów. Golf 1.4 TSI miał bak o pojemności 50 litrów, podczas gdy GTE 40 litrów.
Hybrydy: jak łączony jest napęd?
Pomysły na łączenie silnika spalinowego z elektrycznym były różne. Najpopularniejszym rozwiązaniem jest umieszczenie silnika elektrycznego pomiędzy spalinowym, a skrzynią biegów (lub jak kto woli: integrację tego pierwszego z przekładnią). Toyota od lat stosuje oczywiście swój patent w postaci przekładni planetarnej eCVT, która jest niezwykle płynna i której to specyficzna forma działania pozwala na uzyskiwanie naprawdę wysokiej efektywności. Są też producenci, którzy napędzają np. koła przednie jednostką spalinową, zaś tylne elektrycznym motorem (lub odwrotnie). Jest też rozwiązanie – stosuje je np. Honda – gdzie koła napędzane są cały czas jednostką elektryczną, ale silnik spalinowy działa jako generator prądu – w efekcie, nigdy nie napędza kół bezpośrednio. Z efektywnością tych rozwiązań bywa różnie, podobnie jak z płynnością działania, każde ma też swoje unikalne zalety… i niestety wady również. Warto pamiętać, że moc jednostki elektrycznej i spalinowej zwykle nie sumuje się , podobnie jak maksymalny moment obrotowy. Często ten parametr nie jest nawet podawany dla hybryd, często nawet w dowodzie rejestracyjnym nie znajdziemy informacji na temat całkowitej mocy systemowej. Dziś czas na przyjrzenie się tematowi bliżej.
Rodzaje napędów: silnik elektryczny między spalinowym, a skrzynią biegów
To jedno z najpopularniejszych rozwiązań. Silnik elektryczny umieszczony jest pomiędzy jednostką spalinową, a skrzynią biegów. Możliwe jest wówczas przekazywanie momentu tylko przez motor spalinowy lub tylko przez elektryczny, mogą również wspólnie napędzać wał, co oczywiście poprawia osiągi, choć jak wspominałem zwykle moc wyjściowa jest niższa od prostej sumy mocy obydwu jednostek. Silnik elektryczny może także generować obciążenie – w ten sposób realizowane jest ładowanie akumulatorów, konieczne w pewnych sytuacjach. Wszechstronność tego rozwiązania jest więc bardzo duża i jest to największa zaleta tuż obok stosunkowo prostej konstrukcji – szczególnie gdy pod maską jest wystarczająco dużo miejsca, by nieco rozsunąć silnik spalinowy od skrzyni biegów.
Wadą jest fakt, że jednostka elektryczna przekazuje napęd na koła za pośrednictwem skrzyni biegów. A ta generuje przecież dodatkowe straty – przez swoje, wewnętrzne opory. Z drugiej strony, przy wyższych prędkościach, niższe obroty jednostki elektrycznej mogą korzystnie przełożyć się na zużycie energii. Najważniejsze jednak: taka właśnie konstrukcja sprawia, że po pierwsze napęd przenoszony jest w ten sam sposób niezależnie, co jest źródłem napędu. Jeśli tak skonstruowane auto hybrydowe typu Plug-In wyposażone jest w zaawansowany napęd na cztery koła z centralnym dyferencjałem, to nawet w trybie elektrycznym nie pozbywamy się jego zalet i balans samochodu nie zmienia się – ważne nie tylko z punktu widzenia bezpieczeństwa, ale także doznań z jazdy. Po drugie, hamowanie z odzyskiem energii nie zmienia zachowania auta, co jest istotne w pewnych sytuacjach drogowych: przejście z odzyskiwania energii na właściwe hamowanie w zakręcie.
Rodzaje napędów: przekładnia planetarna w hybrydach Toyoty
Samochody koncernu Toyota (Lexusa też tutaj trzeba liczyć) wyposażone są w specjalny rodzaj połączenia silnika spalinowego, jednostek elektrycznych z kołami. Jest to przekładnia planetarna e-CVT. Wyjątkowość polega na tym, że w skład wspomnianego urządzenia – e-CVT – wchodzą również silniki elektryczne, które mogą pełnić różne funkcje. Mogą nie tylko napędzać koła samodzielnie, ale także działać jak generatory czy wreszcie wspomagać jednostkę spalinową. Zasadniczą zaletą przekładni planetarnej e-CVT jest niezwykle wysoka efektywność całego układu napędowego. Zużycie energii elektrycznej w trybie w pełni elektrycznym właśnie, stoi na poziomie aut wyłącznie elektrycznych (masło nie mogło być już bardziej maślane…)! Widać to po naprawdę świetnych wynikach Priusa Plug-In w trybie bezemisyjnym. Dodatkowo: taka przekładnia umożliwia również optymalne wykorzystanie silnika spalinowego, gdyż utrzymuje go we właściwym dla danej sytuacji zakresie obrotów, co obniża zużycie paliwa.
Wady? Hybrydowe samochody Toyoty krytykowane są za jednostajny i stosunkowo głośny dźwięk silnika podczas przyspieszania – ten utrzymywany jest przy tych samych obrotach, co wydaje się mało logiczne biorąc pod uwagę, że prędkość samochodu rośnie.
Rodzaje napędów: silnik elektryczny napędza jedną oś, spalinowy drugą
To w zasadzie najprostsze z konstrukcyjnego punktu widzenia rozwiązanie. Silnik elektryczny napędza np. koła tylne, podczas gdy spalinowy wraz ze skrzynią biegów wprawia w ruch koła przednie (lub odwrotnie). Realizowany w ten sposób napęd na cztery koła nie podnosi wagi pojazdu, a poprawia trakcję – względem napędu tylko jednej osi oczywiście. Jednocześnie efektywność napędu elektrycznego jest na poziomie samochodów elektrycznych – nie mamy tutaj skrzyni biegów (zwykle).
Wadą jest to, że balans samochodu zmienia się zależnie od tego, który napęd jest w danym momencie używany. Oczywiście, nowoczesna elektronika skutecznie gasi w zarodku wszelkie uślizgi, ale wprawny kierowca bez problemu wyczuje, które koła napędzane są w danym momencie np. w Volvo z zespołem napędowym T8 lub w BMW i8 – właśnie te samochody mają tak rozwiązany napęd. Balans samochodu zmienia się także przy przejściu z odzysku energii do hamowania podczas jazdy w zakręcie. Ponownie: nie jest to wyczuwalne i nie stanowi to problemu z punktu widzenia bezpieczeństwa, bo nad wszystkim czuwa elektronika. Ale to właśnie elektronika i jej skuteczność odpowiada za efektywność działania tak zrealizowanego napędu na cztery koła.
Rodzaje napędów: elektryczny ze spalinowym generatorem
Takie rozwiązanie jest stosowane niezwykle rzadko, ale znajdziemy go np. w Hondzie CR-V Hybrid, gdzie koła przez większość czasu napędzane są wyłącznie przez jednostki elektryczne, zaś silnik spalinowy służy wyłącznie za generator prądu dla nich. Takim autem był też Chevrolet Volt czy wycofana już odmiana BMW i3 Range Extender z dodatkowym silnikiem spalinowym. Taką hybrydą są również lokomotywy spalinowe :)
Teoretycznie taki napęd ma mnóstwo zalet, bo nie wymaga stosowania skomplikowanych skrzyń biegów czy układów napędu na cztery koła. Pozwala też na używanie silnika spalinowego w optymalnym zakresie obrotów. Finalnie jednak efektywność paliwowa nie jest na najwyższym poziomie.
Skąd tak niskie zużycie paliwa w samochodach hybrydowych typu Plug-In?
Najbardziej wyróżniającą się cechą samochodów wyposażonych w napęd hybrydowy typu Plug-In jest niezwykle niskie zużycie paliwa. Wartości podane w broszurach informacyjnych mogą sprawiać wrażenie wręcz niewiarygodnych. Np. 462-konne Porsche Cayenne E-Hybrid ma zużywać średnio od 3,2 do 3,4 l/100 km! Przedłużana i superluksusowa limuzyna BMW 745Le xDrive z 394-konnym układem napędowym ma się zadowalać 2,3 do 2,6 l/100 km. Teoretycznie ten sam układ napędowy w większym i znacznie cięższym BMW X5 xDrive45e ma zużywać 1,7 – 2,0 l/100 km! Golf GTE z 204 KM pod maską? 1,6 – 1,8 l/100 km. Rekordowe wartości podaje Toyota dla Priusa Plug-In: Okrągły 1 l/100 km. Czy te wartości są możliwe do osiągnięcia? Odpowiedź brzmi: „tak, ale to skomplikowane” ;)
Część samochodów tutaj opisanych była homologowana jeszcze za czasów obowiązywania cyklu NEDC. Wówczas do przejechania było ~4 km w cyklu miejskim oraz 7 km w cyklu pozamiejskim. Dawało to w sumie ~11 km, które… sam nie potrafię powiedzieć jakim sposobem te auta nie pokonały wyłącznie z użyciem prądu. Każdy z tych samochodów ma bowiem wystarczającą ilość energii, by pokonać ten dystans bez użycia silnika spalinowego. Najpewniej jednak pewien poziom przyspieszenia był konieczny, a wówczas włączał się silnik spalinowy.
W cyklu WLTP przejeżdżany dystans zwiększył się do 23 km, ale to wciąż mniej niż spora część hybryd typu Plug-In może pokonać w trybie wyłącznie elektrycznym. W dużym skrócie: sporą część dystansu samochody te przejeżdżają z wyłączonym silnikiem spalinowym, a jest on wykorzystywany do jednego, góra kilku przyspieszeń. Przez większość dystansu auto typu Plug-In napędzane jest wyłącznie przez silnik elektryczny z użyciem energii zgromadzonej w akumulatorach. Stąd właśnie tak niskie wyniki zużycia paliwa podawane przez producentów. Na dystansie 100 km raczej takich nie uzyskacie, ale jadąc oszczędnie np. 60 km bardzo możliwe, że średnia będzie nawet niższa, niż podana w katalogu!
Jak liczyć zużycie paliwa samochodów hybrydowych typu Plug-In?
To niestety nie jest takie proste, ale wystarczy uzmysłowić sobie jeden fakt i mieć przy sobie kalkulator. Każdy samochód hybrydowy typu Plug-In może przejechać w trybie elektrycznym (bezemisyjnym) określoną liczbę kilometrów. Weźmy dla przykładu BMW 745Le xDrive. Umożliwia on pokonanie około 44 km (zmierzone przeze mnie) bez włączania silnika spalinowego przy założeniu, że wystartowaliśmy z pełnymi akumulatorami. Gdy energia się skończy, włącza się tryb hybrydowy, w którym 745Le xDrive zużywa średnio 8,4 l/100 km (również zmierzone przeze mnie). Średnia z dystansu 100 km wynosić będzie więc 4,7 l/100 km – oczywiście przy założeniu, że ruszyliśmy z pełnymi akumulatorami i nie ładowaliśmy się po drodze.
Znając zasięg elektryczny oraz zużycie paliwa z pustymi akumulatorami w określonym scenariuszu użytkowania, jesteś w stanie z kalkulatorem w ręce łatwo policzyć zużycie paliwa na dystansie jaki Cię interesuje. Weźmy np. sytuację że masz do pracy 35 km (70 km w obie strony) i wspomnianego 745Le xDrive ładujesz przez noc w domu – no OK, te 35 km to odległość między Twoją willą, a biurem Twojej firmy. 44 km ze wspomnianych 70 przejedziesz w trybie elektrycznym. Z kolei pozostały dystans – 26 km – pokonać będziesz musiał w trybie hybrydowym. Prosta kalkulacja:
8,4 l/100 km × 26% (26 ze 100 km) = 2,2 l (tyle paliwa zostało zużyte)
Przejechany całkowity dystans: 70 km, a więc:
2,2 l/70 km = 3,1 l/100 km
I taki właśnie wynik zobaczysz po przejechaniu oszczędnie 70 km samochodem BMW 745Le xDrive, gdy wystartujesz z naładowanymi akumulatorami – 3,1 l/100 km.
Jednocześnie: test z pustymi akumulatorami pozwala porównać wyniki zespołu napędowego z klasyczną hybrydą bez dużego akumulatora (np. którąś Toyotą). Dodatkowo: test na trasie, a robię takowy przy prędkości 90, 120 oraz 140 km/h zawsze na dystansie 33 km w obie strony, również powinien odbywać się z pustymi akumulatorami, bo zwykle prądu w akumulatorach nie starczy na istotną część trasy międzymiastowej. Lepiej energię elektryczną przeznaczać na podróż po mieście, a silnik spalinowy powinien zaś być wykorzystywany głównie na długim dystansie – czyli właśnie na trasie.
Rozważanie sytuacji, w której nigdy nie ładujesz „do pełna” i nie potrafisz określić z jakim poziomem energii wyjeżdżasz z domu – czy to będzie 20 czy 80% – nie ma sensu, bo to równie „łatwe” do przewidzenia jak określenie ile km przejedziesz jeśli poprosisz kogoś o zalanie losowej ilości paliwa do Twojego samochodu.
Z tego też powodu podawanie średniego zużycia paliwa z jakiegoś większego dystansu, gdzie osoba mierząca nie precyzuje jak często ładowała ani do jakiego poziomu, jest kompletnie niemiarodajne. Mogę bowiem przejechać dwa razy 200 km w ciągu kilku dni w ten sam sposób, ale raz uzyskać zużycie paliwa w okolicach 3 l/100 km, a innym razem 8 l/100 km. Realnie trzeba bowiem podawać nie tylko zużycie paliwa, ale także zużycie energii elektrycznej. Dopiero wówczas daje to pewien obraz możliwości napędu w danym samochodzie. Porównywanie uzyskanych np. przeze mnie rezultatów do wyników podanych przez inne osoby testujące, ale w innym modelu użytkowania kompletnie mija się z celem. Mówiąc „model użytkowania” mam na myśli sposób liczenia zużycia, a nie sam sposób jazdy.
Hybrydy Plug-In z segmentu premium
W dzisiejszym materiale staram się skupić na samochodach hybrydowych typu Plug-In z segmentu premium. Po pierwsze dlatego, że to potencjalnie właśnie na te auta zyskamy niebawem istotny rabat ze względu na mniejszą akcyzę, a po drugie dlatego, że rozwiązania tam stosowane są bardzo różnorodne i moim zdaniem najciekawsze. Nie oznacza to jednak, że nie będę dodawał aut z niższych półek cenowych. Jednocześnie, będę omawiał również samochody, które nie są już dostępne na rynku i mają swoje nowsze wersje. W takich sytuacjach będę oczywiście wyraźnie to zaznaczał. Ma to na celu głównie pokazanie jak wiele zmieniło się w kwestii działania napędu, pojemności akumulatorów czy również efektywności na przestrzeni ostatnich kilku lat. Zacznę od Toyoty Prius Plug-In Hybrid, która do segmentu premium raczej nie należy, ale rozwiązania w niej stosowane są w pewien sposób wyznacznikiem dla całego rynku i dobry punkt wyjścia dla całego porównania.
Nie można w prosty sposób udzielić na to pytanie odpowiedzi, gdyż w różnych samochodach sprawdza się różna koncepcja napędu. Każdy ma też swoje mocne i słabe strony. Rozwiązaniem najpopularniejszym i na swój sposób najprostszym jest niewątpliwie zamontowanie silnika elektrycznego pomiędzy jednostką spalinową, a skrzynią biegów. Jak widać po testach, które mieliście okazję przeczytać najważniejszą zaletą jest stabilność w dostarczaniu momentu obrotowego na koła. Jeśli w danym samochodzie stosowany jest napęd na cztery koła, to niezależnie czy używamy jednostki elektrycznej czy spalinowej, a może obydwu jednocześnie, zawsze koła napędzane są w taki sam sposób. Wadą niewątpliwie jest zwiększone zużycie energii (skrzynia biegów zawsze jest częścią układu) i najczęściej znacząco większa waga całego pojazdu (nie jesteśmy w stanie wyeliminować np. wału napędowego), co oczywiście wpływa na zachowanie takiego samochodu na drodze.
Pomysł z oddzieleniem napędu spalinowego od elektrycznego wydaje się interesujący. Znaleźć go możemy w hybrydach Volvo, w samochodzie MINI S E, a także w futurystycznym BMW i8. Takie rozwiązanie nie podnosi tak bardzo masy pojazdu, a to dzięki temu, że umożliwia stosowanie lżejszego napędu na cztery koła. Nie ma bowiem wału napędowego między osiami. Akumulatory rozłożone są też w środkowej części pojazdu, co nie wpływa tak bardzo negatywnie na trakcję, jak w wyżej opisanym rozwiązaniu. Zużycie energii jest nieco niższe, bo podczas jazdy w trybie bezemisyjnym nie jest używana skrzynia biegów, która siłą rzeczy swoje opory stawia. Wyzwaniem jest za to takie zgranie działania obydwu źródeł napędu, by zachować maksymalny poziom trakcji niezależnie od warunków. Volvo i BMW w modelu i8 z tego zadania wywiązało się bardzo dobrze.
A napęd stosowany przez Toyotę? Jej zaletą jest przede wszystkim świetna ekonomia. Dużo jednak poświęcono na rzecz wyśrubowania niskiego zużycia energii i paliwa. Prius Plug-In traci na codziennej praktyczności, choć dla wielu ta cena będzie niewielka i w pełni do zaakceptowania biorąc pod uwagę zalety. Realnym testem techniki Toyoty będzie SUV RAV4 w wersji z napędem Plug-In. Będziemy mieli auto gabarytami zbliżone do wielu propozycji z tego przeglądu, podobnie mocne, a także z napędem na cztery koła – realizowanym na podobnej zasadzie jak w Volvo czy MINI.
Rozwój samochodów hybrydowych typu Plug-In
W niniejszym przeglądzie umieściłem kilka samochodów, które zostały zaprojektowane jeszcze kilka lat temu, gdy inżynierowie musieli przedzierać szlaki nowej technologii, a akumulatory nie były specjalnie pojemne. Dodatkowo, w wielu przypadkach cel oferowania hybrydy Plug-In diametralnie się zmienił. Doskonale to widzimy na przykładzie Mercedesa GLE 500e (2017/2018), który miał być alternatywą dla napędzanej silnikiem V8 wersji GLE 500. Auto na prostej jest co prawda porównywalnie szybkie, ale przez dorzucenie bardzo ciężkich akumulatorów okazało się też bardzo ciężkie, co znacząco pogorszyło właściwości jezdne tego auta, a utwardzone zawieszenie znacząco zredukowało komfort podróżowania. Jednocześnie sama pojemność akumulatorów i znowu: duża masa, sprawiły że zasięg w trybie elektrycznym był wręcz znikomy. Dlatego też takie auta nie miały większego sensu i niemalże w całości wymarły.
Porsche Cayenne E-Hybrid jest teoretycznie zbudowane wg tej samej koncepcji, ale tutaj konstruktorzy mieli już możliwość skorzystania z lżejszych akumulatorów. Dopracowali też do perfekcji zawieszenie jak i samo połączenie na linii silnik spalinowy – elektryczny – skrzynia biegów. W efekcie udało się zredukować turbodziurę, auto jest niezwykle żwawe, a jednocześnie na zakrętach naprawdę szybkie (nie tylko jak na tak dużego SUV-a)! Elektryczny zasięg wystarczy na przejazd do biura i powrót do domu i często nawet w żwawym tempie. Bagażnik nie jest znacząco ograniczony. Brawo!
W tej sytuacji bardzo interesująco starało się odnaleźć Volvo. Projektując platformę SPA najpierw dla modelu XC90 zdecydowano się, że większych niż 2-litrowych silników stosowanych nie będzie. Hybryda Plug-In była więc dla nich jedyną możliwością na stworzenie auta około 400-konnego i takiego, który przyspiesza do 100 km/h w mniej więcej 5 s. Umieszczenie silnika elektrycznego pomiędzy skrzynią, a jednostką spalinową było problemem ze względu na ograniczoną ilość miejsca (napęd zamontowany jest poprzecznie). Zdecydowano się więc na koncepcję rozdzielonego napędu, gdzie silnik spalinowy napędza oś przednią, a elektryczny koła tylne. Takie rozwiązanie to duże wyzwanie o czym wielu się przekonało, ale inżynierowie Volvo spisali się jak należy i przygotowali napęd, który jest nie tylko skuteczny i bezpieczny, ale też całkiem oszczędny – przynajmniej jeśli chodzi o część elektryczną. Jeśli zapadnie decyzja o umieszczeniu pod maską silnika diesla D5/B5, to będę temu przyklaskiwał! Diesel? Zaraz do tego tematu wrócę.
Ciekawą drogę przebyło też BMW. Koncepcja napędu w ogólnych założeniach była podobna do tego, co zobaczyliśmy w Mercedesie czy Porsche. BMW zdecydowało się jednak, że celem projektu hybrydowych BMW nie będzie próba stworzenia teoretycznie bardzo szybkich odpowiedników aut z dużymi silnikami. Zdecydowano się na jednostki 2-litrowe (głównie) w połączeniu z umieszczonym pomiędzy spalinówką, a skrzynią biegów silnikiem elektrycznym. O ile takie rozwiązanie było OK dla BMW serii 3 czy serii 5, o tyle w hybrydowe BMW serii 7 (model 740e) po prostu nie przyjęło się na rynku. Niewiele osób było zainteresowanych ponad 5-metrową luksusową limuzyną z 2-litrowym silnikiem. Dlatego też kolejna generacja hybrydowych BMW miała nie tylko pojemniejsze akumulatory, ale także lepiej dobrane silniki do rozmiarów samochodu. Seria 3 i Seria 5 pozostały przy jednostkach 2-litrowych, ale w Serii 7 i BMW X5 zagościły, 3-litrowe, 6-cylindrowe motory, które brzmią jak na BMW przystało! Przedstawicielem tego drugiego rzutu jest oczywiście BMW 745Le xDrive, który okazał się tylko nieznacznie mniej oszczędny od swojego poprzednika, ale jest wyraźnie szybszy, lepiej brzmi i który zapewnia elektryczny zasięg rzędu 45 km! Jeszcze bardziej interesująco wygląda BMW X5 xDrive45e, które ma ten sam napęd, ale akumulatory mają pojemność 24 kWh (jeszcze nie tak dawno, tyle miały w pełni elektryczne samochody!), a zasięg elektryczny wynosi (wg deklaracji) 86-97 km!
Diesel z hybrydą Plug-In?
Jak zapewne zauważyliście, absolutnie wszystkie samochody biorące udział w tym przeglądzie (stan na 1 stycznia 2020) wyposażone zostały w silnik benzynowy. A przecież do hybrydy Plug-In najrozsądniejszym wydaje się diesel! W końcu nie będziemy go raczej używać w mieście (przynajmniej często), a na trasie zapewni świetną ekonomię. Z takiego założenia wyszło Audi oferując model Q7 e-tron. Już te kilka lat temu to auto było w stanie pokonać około 40 km w trybie bezemisyjnym. Koncepcję taką jednak porzucono i nowe Q7 TFSI e ma 3-litrowy motor benzynowy.
Mercedes dla odmiany uznał za to, że jego hybrydy typu Plug-In w znacznej części będą teraz bazować na silniku diesla właśnie. Mercedes E 300de, nowy GLE 300de mają na pokładzie 2-litrową jednostkę wysokoprężną, a zasięg w trybie bezemisyjnym ma wynosić odpowiednio 56 lub 106 km! To może mieć znacznie więcej sensu, niż początkowo się nam wydaje! Niebawem to sprawdzę :)
Kiedy hybryda typu Plug-In ma sens?
Nie licząc wyjątkowych i niezwykłych przypadków jak BMW i8, to samochód hybrydowy typu Plug-In ma sens niemal wyłącznie wtedy kiedy mamy własny garaż, w który możemy podłączyć na noc samochód do prądu, ewentualnie możemy to zrobić pod biurem. Codzienne ładowanie takiego auta jest w zasadzie warunkiem niezbędnym do uzasadnienia jego posiadania. Toyota by zachęcić do częstego ładowania Priusa Plug-In zaprogramowała tak napęd, by oferował lepszą responsywność w trybie w pełni elektrycznym właśnie. Dobrze też spełnić jeszcze jeden warunek: z różnych względów nie chcesz lub nie możesz posiadać dwóch aut: jednego, elektrycznego do codziennego podróżowania do pracy oraz drugiego na dłuższe wyprawy. Są ludzie, którzy chcą swoim luksusowym Porsche Cayenne czy BMW Serii 7 podróżować codziennie do biura i przesiadka do jakiegoś taniego (stosunkowo) i kompaktowego elektryka nie mieści się w ich głowie. Czasem też zwyczajnie nie ma miejsca w garażu na dodatkowy pojazd, a trzymanie i opłacanie fajnego auta, które tygodniami stoi w garażu i wyciąganie go tylko na dłuższe wyjazdy też nie wydaje się rozsądne.
Jeśli przez powyższą analizę odnieśliście wrażenie, że hybrydy Plug-In są głównie dla bardzo majętnych ludzi, to w dużej mierze jest to prawda. Tanich samochodów hybrydowych typu Plug-In w zasadzie nie ma – koszty konstrukcyjne i kompromisy, na które trzeba się zdecydować są na tyle wysokie i istotne, że takie auta jak Volkswagen Golf GTE to wyjątki, niezwykle rzadkie.
Historia aktualizacji
Ten materiał nie ma charakteru „napisz-opublikuj-zapomnij”. Będę starał się go aktualizować o kolejne samochody hybrydowe typu Plug-In. W pierwszej kolejności dołączą dwie odmiany BMW i8, a później w kolejce czekają nowe modele Mercedesa. Każdy test samochodu będzie oczywiście nowym artykułem na Antyweb.pl, więc nie powinien Was ominąć. Możecie też od czasu do czasu tutaj zaglądać czy przypadkiem nie pojawiła się jakaś aktualizacja. Poniżej będę notował zmiany.
1.1.2020: Pierwsza odsłona przeglądu samochodów hybrydowych typu Plug-In z 8 autami
3.4.2020: Test Skody Superb iV
12.6.2020: Hybryda Plug-In: spalanie po wyczerpaniu baterii. Test w mieście i w trasie
18.6.2020: TEST: Mercedes Klasy E 300de Plug-In z silnikiem diesla
Koniecznie zapoznaj się z testami samochodów, które powyżej zostały omówione zbiorczo:
