Ročně za planetě Zemi vznikne 60 x 1017 tun CO2 a vyrobí se 75 milionů osobních aut. „Domácnosti tvoří stokrát víc CO2 než auta a průmysl pětsetkrát víc,“ dodává Martin Hrdlička. V těch 0,2 procentech připadajících na auta je zahrnuta i výroba komponentů a celého vozu.
O stávajících emisních normách říkají odborníci, že téměř popírají fyzikální zákony. Letos vstoupila v platnost emisní norma Euro 6 platná ve většině evropských zemí. Výrobci se ale musí dívat dál. Už v relativně blízké budoucnosti se na ně chystají mnohem tvrdší limity. Před měsícem byla schválena specifikace stupně 2 pro normu Euro 6. Vzhledem k probíhající kauze Dieselgate ale není jisté, že se podmínky nezmění. Už dnes je ale jisté, že se změní způsob měření.
Co jde z výfuku
|
„Jedna emisní válcová zkušebna včetně výbavy, vzduchotechniky a lineárních ofukovačů stojí čtyři miliony eur, provoz další miliony,“ popsal Martin Hrdlička. Je potřeba zaplatit režii, kalibrace přístrojů, software a další zařízení (například mobilní aparatura, se kterou se měří v reálném provozu). Samotná drahá výbava ale automobilce nestačí. „Je velmi důležité zajistit okrajové podmínky,“ vysvětluje odborník.
Pro stanovení harmonogramu měření emisí se třeba sleduje větrná mapa. Při stavbě nové zkušebny na měření emisí podle Euro 6 je třeba sledovat, odkud zkušebna nasává vzduch. „Když se v závodě natírají střechy barvou, která obsahuje uhlovodíky, tak máme znehodnocené měření,“ popsal Hrdlička. Například u Porsche ve zkušebně měření ovlivňuje, když zemědělci hnojí. Měřící přístroje nasají uhlovodíky a měření je zkreslené.
Z toho vyplývá, že bude velmi složité stanovení standardů měření dle nové metodiky, která se chystá. Ta má dát větší váhu měření emisí v reálném provozu.
Normy stanovují také pokuty, které automobilky platí za nadlimitní množství emisí, které jejich vozy vypouštějí. Všechny hodnoty platí pro flotilový (vážený) průměr. Ten se vypočítává z tabulkových hodnot jednotlivých modelů a objemů jejích prodejů. To znamená, že výrobce musí velmi přesně odhadnout skladbu prodejů. Pokud v konečném účtování automobilka prodá například víc velkých aut, které vypouštějí více emisí než malé vozy, ovlivní to flotilový průměr, a musí platit pokutu do evropské kasy.
Od roku 2020 se bude za každý nadlimitní gram CO2 (limit bude 95 gramů CO2/km) za každé auto platit 20 eur, to znamená pro výrobce, který překročí limit o jeden gram a vyrobí milion aut, které prodá v Evropě, dvacet milionů eur pokuty. V roce 2022 bude ale pokuta za gram navíc už 95 eur. „Lepší než platit pokuty je vkládat peníze do vývoje technologií,“ říká odborník.
Problémem je, že po světě nejsou jednotné předpisy, podle Martina Hrdličky tak výrobci musí vytvářet desítky specifických variant jednoho motoru pro jednotlivé trhy a předpisy. „Například v Albánii dnes ještě platí norma Euro 4, ve zbytku Evropy ale Euro 6,“ ilustruje.
Nejvíc emisí uspoří motor
„Agregát ovlivňuje 43 procent produkce CO2,“ uvedl Hrdlička na konferenci Autosympo. Dalšími významnými faktory jsou hmotnost, aerodynamika a valivý odpor pneumatik. Právě u spalovacích motorů, které mají podle Hrdličky před sebou ještě dlouhé roky, se tedy dají nejvýrazněji ušetřit emise.
Celý pohon vozu tak dostává speciální šetřící výzbroj: start-stop systém a rekuperace (dva režimy fungování alternátoru), chystají se dokonce systémy vypínající motor za jízdy při takzvaném plachtění, důležitý je propracovaný termomanagement motoru (dvouokruhové chlazení, chlazení výfukových svodů), objevuje se odepínání válců. Světu motorů dnes vládne zmenšování objemů (downsizing/rightsizing), přímé vstřikování paliva a hlavně přeplňování.
Podle Hrdličky je ještě spousta věcí, kterými lze vylepšit konvenční motory. „Jsou to věci, které byly kdysi drahé a dnes už drahé nejsou.“ Konstruktéři pracují například na systematickém odpojování agregátů, které běží často naprázdno, a obírají motor o energii. Uplatňuje se materiálové inženýrství. Pracuje se na snižování tření, novým hitem je upravování vložek válců s pomocí plazmy. Na konstrukce se používají za tepla tvářené oceli v zájmu snižování hmotnosti, v každém novém modelu jí je stále více.
Turbo je dnes standard a nastupují elektřinou poháněná turba. Podle Hrdličky je velmi pravděpodobné, že i benzinové motory dostanou filtry pevných částic, které dnes mají bezvýjimky diesely. Přímovstřikové motory TSI mají totiž ve výfukových plynech víc pevných částic než MPI. „To bude znamenat větší - asi dvojnásobný - protitlak výfuku, což nás povede k nasazení větších turbodmychadel,“ popisuje.
„Velmi brzo přijde také proměnný kompresní poměr u benzinových motorů. Bude se měnit proporcionálně nebo ve skocích,“ popisuje Hrdlička. Změny budou možné o 4 až 5 jednotek, kompresní poměr se tak bude měnit třeba od 11 do 15 ku jedné. To zefektivní provoz. Diesely ještě zvýší vstřikovací tlaky. Nejnovější dieselové vstřikovače mají zvládnout až 3000 barů, to znamená obrovskou náročnost na použité materiály.
Od druhé fáze ekonormy EU6 ZD, která vstoupí v platnost v letech 2017 až 2018 bude pro všechny diesely nutností drahá technologie SCR (selektivní katalytická redukce), která využívá k odlučování emisí NOX roztok močoviny. Malé vozy a méně výkonné lehké varianty větších aut s předním pohonem dnes používají lacinější (suchou cestu) takzvaného záchytného filtru (NOX trap). „I ve fabii bude tedy jednou nádrž na močovinu,“ říká Hrdlička. A je potřeba ještě víc komponent. Celý systém musí být vyhřívaný, protože roztok močoviny při teplotách pod 15 stupňů pod nulou mrzne. Je třeba tedy pro vyhřívání posílená baterie, vstřikovač a další komponenty a úpravy. „To diesely zdraží a možná klesnou prodeje,“ dodává expert. Jako dobrou alternativu vidí třeba zemní plyn (CNG). „Pokud by bylo možné postavit vůz výhradně s monovalentním pohonem, tedy výhradně na zemní plyn, bylo by možné zvýšit kompresní poměr ke 14 až 15. Zvýšila by se účinnost motoru a také by klesla produkce CO2,“ uvádí odborník. Budoucnost spatřuje také v syntetických palivech.
S auty typu octavie se podle Hrdličky po takových úpravách budou umět vývojáři dostat pod hranici 70 gramů CO2 na km dle stávající metodiky měření.
K elektrifikaci dlouhá cesta
Cesta k rozšíření elektromobilů je podle experta ještě dlouhá. Hrdlička to vysvětluje malou energetickou efektivitou. „Jeden kilogram nejlepší dnešní baterie pojme padesátinu energie, kterou pojme kilo paliva,“ ilustruje. Energie na sto kilometrů jízdy vyžaduje 130kilogramovou baterii. Taková energie je uložená v 1,4 litru benzinu nebo 2,1 kilech čokolády.
Částečná elektrifikace je ale podle konstruktéra nevyhnutelná. „Mild hybrid bude brzy standardem, stejně jako je to dnes start-stop systém a rekuperace,“ myslí si Martin Hrdlička. Elektromotor pomáhá spalovacímu motoru při zrychlování, vůz ale neumí jezdit jen na elektřinu. Plug-in hybridy jsou podle Hrdličky přechodným řešením, je to podle něj drahá technologie, která se nerozšíří do masového měřítka.
Elektromobilita má podle experta smysl jen když budou baterky, které umožní vozu dojet alespoň 400 - 450 kilometrů.
„Je ale důležité mít čístý zdroj elektrické energie,“ zdůraznil. „Bez spalovacího motoru nepřežijeme, jsem o tom pevně přesvědčen,“ dodal Hrdlička.
