Říká se jim „elektromobily s prodlouženým dojezdem“. Jde o klasické bateriové elektromobily, které ale zároveň mají palubní generátor – spalovací motor – který má majitele zbavit strachu z dojezdu a umožnit větší flexibilitu.
Zní to jako plug-in hybridy, trochu to tak je, ale rozdíl je v tom, že spalovací motor by u takového vozu neměl sloužit pro přímý pohon kol, ale skutečně jen jako generátor. Ovšem takto vybavená auta se zatím vůbec neujala, byť to z počátku vypadalo na velký trend.
Ale ani Fisker Karma, Opel Ampera (Chevrolet Volt), ani BMW i3 REX se s kdovíjakými úspěchy nesetkaly. Fisker byl průšvih, pravda, způsobený hlavně dodavatelem baterií, ale celkově to byl spíš odvážný experiment než praktické elektrické auto. Opel Ampera sice vyhrál anketu Auto roku, ale skutečné zákazníky, co si ho koupili, bychom mohli spočítat na prstech jedné ruky. A BMW i3 s motocyklovým dvouválcem bylo tak „úspěšné“, že ho BMW pro jistotu v průběhu života tohoto modelu vyřadilo z nabídky a ponechalo v ní jen čistě elektrické provedení.
Nicméně různé automobilky to s „range-extendery“ nevzdávají. Japonská Mazda chce ve svém elektromobilu MX-30, který klade důraz na nízkou hmotnost (a tudíž má malé baterie) využít k prodloužení dojezdu jinak zatracovaný wankelův motor (opět, je lehký a malý). Teď se svým novým řešením přichází Nissan. Systém se jmenuje tradičně e-POWER a slibuje malou revoluci. Minimálně na papíře vypadá řešení japonské značky velmi zajímavě.
Motor pro jeden účel
Pod označením e-POWER prodává Nissan elektromobily s prodlouženým dojezdem už od roku 2016. Aktuální novinka naplno využívá dosud trestuhodně nevyužitého potenciálu palubních generátorů elektrické energie.
Aby bylo jasno – palubní generátor je v hlavách inženýrů tak lákavou myšlenkou proto, že spalovací motor může za účelem výroby elektrické energie běžet v ideálním režimu z hlediska zatížení, což znamená, že motor běží s nejvyšší termodynamickou účinností. Tedy v konstantních otáčkách, bez dynamických změn, což může mít řadu výhod. Jenže ty dosud konstruktéři opomíjeli a většina palubních generátorů byla jen mírně upravenými standardními motory.
Japonská automobilka na to jde jinak. Její nový e-POWER je agregát, který je speciálně vyvinut k tomu, aby vyráběl elektřinu co nejefektivněji. A díky tomuto speciálnímu návrhu se Nissanu podařilo dosáhnout u benzinového motoru nevídané 50% termodynamické účinnosti. Pro porovnání: ty nejlepší spalovací motory dneška se dostanou sotva přes 40 %, například Toyota u svých hybridních jednotek TNGA udává „rekordních“ 41 % (u některých, jinde je to 40 %).
Motor Nissanu má tedy až o čtvrtinu vyšší účinnost než ty nejlepší běžné motory. To znamená potenciál asi dvacetiprocentního snížení spotřeby a emisí CO2, což je zajímavé číslo. Takové, na které běžný plug-in hybrid, u něhož musí motor pohánět kola, nedosáhne.
Reálné úspory u takovýchto novátorských řešení ovšem často bývají všelijaké. Však s tím má zkušenost i Nissan, jehož odnož Infiniti už v roce 2016 představila „revoluční“ čtyřválec s proměnným kompresním poměrem, který sliboval více než čtvrtinovou úsporu paliva.
Podle praktických zkušeností zahraničních novinářů s SUV Infiniti QX50, které tento motor v roce 2019 dostalo, se ale žádná revoluce nekoná a turbomotor s inovativním proměnným kompresním poměrem v praxi mnoho úspor oproti předchozímu šestiválci nepřináší a je dokonce žíznivější než motory v některých konkurenčních vozech.
Jenže zatímco „revoluce“ s proměnným kompresním poměrem narazila, palubní generátor od Nissanu by mohl fungovat. Důvodů pro to je několik. Když budeme porovnávat situaci s „revolučním“ Infiniti, vyjdou šance jednotky e-POWER výrazněji najevo. Zástavba čtyřválce s proměnným kompresním poměrem do relativně velkého a těžkého SUV (přes 4,7 metru a cca 1,9 tuny) nikdy nebyla dobrým nápadem.
Čtyřválec má s takovou porcí dost práce a to znamená, že nemůže své technické výhody využít. Motor využívá maximální kompresní poměr 14:1 pouze v mírné zátěži, ke které ale vzhledem k hmotnosti a aerodynamice auta v praxi dochází jen málokdy. Naopak situací, kdy musí turbo zabrat naplno a motor tak sníží svůj kompresní poměr na 8:1 (a pracuje tedy dost neefektivně), bude poměrně dost.
Méně emisí
O nic takového se motor e-POWER starat nemusí. Motor tu „netahá“ těžké auto, jen si „v klidu“ vyrábí elektřinu takříkajíc svým vlastním tempem a tu ukládá do baterií. Motoru je z tohoto hlediska v podstatě jedno, jak těžké je auto, kterému dobíjí baterky. Hmotnost a další parametry jen určí, jak často bude baterie dobíjet – ale v porovnání s konvenčním agregátem, který by se o dobíjení staral, tu k úspoře určitě dojde.
Motor je navržen tak, že běží v podstatě v konstantních otáčkách a jednotlivé komponenty jsou uzpůsobeny tak, aby co nejlépe podpořily efektivní spalování paliva ve válci. Nissan tomu říká STARC, což je zkratka anglických výrazů, které říkají, že ve válci motoru dochází ke generování silného víru, který pomůže lepšímu promísení paliva se vzduchem a docílí rovnoměrnějšího spalování. Motor intenzivně využívá recirkulaci spalin (EGR) a spalování velmi chudé směsi, k tomu tu jsou ještě metody využití odpadního tepla.
Řešení Nissanu sice auto nezbaví emisí zcela, ale umožní je eliminovat ve výrazné míře. U range-extenderu je pravděpodobnější, že ho budou řidiči dobíjet z elektrické sítě a spalovací motor využijí k výrobě elektřiny skutečně jen při dlouhých cestách či jiných méně obvyklých situacích. Takový vůz zvládne většinu každodenních cest na elektřinu s nulovými emisemi – a to s větším přehledem než plug-in hybrid.
Při dané účinnosti pak můžeme hovořit o tom, že se efektivita výroby elektřiny na palubě blíží efektivitě tradiční výroby elektřiny z fosilních paliv v elektrárnách. Například typická černouhelná elektrárna dnes pracuje zhruba se stejnou účinností jako novinka Nissanu, takže v zemích, kde převládá výroba elektřiny z neobnovitelných zdrojů bude CO2 bilance auta obdobná, jako u čistého elektromobilu bez palubního generátoru.
A možná bude i menší – vůz s palubním generátorem přeci jen nepotřebuje tak velké baterie, bude tedy lehčí než tradiční elektromobil, to zase vyústí v nižší spotřebu samotné elektřiny při jízdě. Té bude muset generátor vyrobit méně než elektrárna pro provoz odpovídajícího čistě bateriového elektromobilu. Navíc jistě bude možné v budoucnu provozovat takový generátor i s nějakým ekologičtějším palivem, než je benzin.
