Home ȘtiriTehnologie De ce mașinile cu range extender sunt un eșec tehnic

De ce mașinile cu range extender sunt un eșec tehnic

de Răzvan Măgureanu
Opel Ampera

În ultimii ani au fost nenumărate încercări de a produce mașini cu range extender, automobile propulsate electric care își produc propria electricitate cu ajutorul unui motor termic aflat la bordul mașinii. Un adevărat coșmar pentru ingineri soldat în cele din urmă cu eșecuri comerciale. Acum Mazda și Nissan încearcă din nou. Vor avea ei mai mult succes? Greu de crezut. 

Oare de ce a venit industria auto cu ideea de a folosi un motor termic cu scopul de a produce energie electrică, prin intermediul unui generator, astfel încât să folosească bateria și motorul electric pentru a propulsa mașina? Astfel de vehicule se numesc mașini electrice cu range extender sau hibrizi în serie.

N-ați învățat la școală că transformarea dintr-o formă de energie în alta implică întotdeauna pierderi considerabile? Sigur că ați învățat, dar pot fi și alte motive pentru care încerci oricum această tehnologie și, uneori, o și produci.

Tentant este și faptul că hibrizii în serie rulează întotdeauna pur electric, pot recupera perfect energia dezvoltată în timpul frânărilor sau decelerării, așa că au deja eticheta verde. Ideea de a fi primul, dar și mottoul mărcii Audi, „Progres prin tehnologie“, sunt foarte tentante, indiferent cât de sensibil e subiectul. Soluții de conversie a energiei chiar mai discutabile de-atât există în motorsport, în cazul competițiilor Formula E și Formula Extreme. Acestea implică utilizarea la boxe a unor mari motoare diesel pe post de generatoare, care încarcă bateriile mașinilor de curse, astfel încât acestea să poată concura un anumit timp. Electricitatea nu mai este generată la bordul mașinii, ci la boxe. Câteva exemple vă vor lămuri de ce ambele tipuri de tehnologii menționate mai sus nu au prins mai deloc.

Frank Weber, astăzi membru al Consiliului de administrație BMW și responsabil cu dezvoltarea, care în trecut a lucrat la Opel, a fost dintotdeauna un mare susținător al e-mobilității și a prezentat modelul Ampera la Salonul auto de la Geneva din 2009.

Opel Ampera a apărut în 2009

Această mașină era o electrică cu range extender pură, adică un vehicul a cărui energie electrică era produsă la bord, de către un motor cu ardere internă. Propulsia efectivă a roților din față se făcea prin intermediul unui motor electric. Acest model, dar și General Motors, au fost admirați atunci și priviți ca pionieri ai noii e-mobilități, iar obținerea titlului „Car of the Year“, primul pentru o mașină electrică, a venit natural.

Dar, înainte de a intra în producția de serie, a existat o schimbare notabilă la nivelul propulsiei. Au început să apară îndoieli legate de consumul de benzină în utilizarea reală, după ce bateria se epuiza în aproximativ 50 km. Așa că patru manageri au urcat în mașină cu bagaje cu tot și au condus undeva la circa 300 km nord de Detroit. Pe drum, bateria s-a descărcat rapid, iar motorul termic a trebuit să producă energie electrică prin intermediul generatorului, pentru a putea asigura în continuare propulsia mașinii.

Practic, mașina se deplasa exclusiv electric. Dar acum era o problemă, pentru că permanenta conversie a energiei mecanice în energie electrică se făcea cu pierderi mari.

Nici măcar excelenta eficiență a motorului electric nu poate compensa așa ceva. În acest caz, consumul de combustibil este mult mai mare decât cel al unui model cu motorizare termică ce antrenează mecanic roțile. Pentru a evita criticile care se profilau la orizont pe această temă, Opel Ampera nu a putut intra în producția de serie în configurația prezentată inițial.

Grupul motopropulsor a fost modificat astfel încât roțile din față să poată fi antrenate mecanic de către motorul termic, de la o anumită vi­teză. Consumul a revenit la normal, dar tot era mai mare decât în cazul unui model echipat doar cu motor termic, și asta pentru că erau cărate permanent și bateriile, și motorul electric. Astfel că modelul electric cu range extender Opel Ampera a devenit o mașină cu propulsie hibridă și nu a mai fost încadrată ca mașină pur electrică.

Audi A1 cu motor Wankel

Mobilitatea electrică începea să prindă treptat viteză, așa că și Audi a trebuit să prezinte ceva la Salonul auto de la Geneva din 2010. Michael Dick, directorul tehnic de la Audi în perioada respectivă, a optat pentru prezentarea unui vehicul de test bazat pe modelul A1.

Un motor Wankel de 15 kW cu generator a fost instalat în spatele mașinii. Bateria litiu-ion promitea o autonomie de 50 km, similară cu a lui Opel Ampera. Roțile erau antrenate de un motor electric de 45 kW, plasat pe puntea din față. Motorul Wankel cu un singur rotor, ca unitate motor/generator, era tentant datorită faptului că era foarte compact, silențios și ușor.

Audi A1 e-tron

Michael Dick a fost atât de convins de tehnologia acestui concept, încât a decis producerea a 30 de prototipuri, pentru a putea intra în producția de serie cât mai repede după omologare. A făcut însă o greșeală fatală atunci când a dat unul dintre aceste exemplare celor de la auto motor und sport, pentru a-l testa.

Desigur, în timpul unui astfel de test bateria s-a epuizat rapid și urma o urcare prin munți, pe autostradă. Mașina s-a târât cu 60 km/h, iar la înclinări mai mari, a devenit chiar un obstacol pentru camioane. Când Ferdinand Piëch a văzut rezultatele testului, Dick a fost concediat imediat și întregul proiect a fost îngropat.

BMW i3 cu range extender

Și cei de la BMW au fost foarte impresionați de această tehnologie, așa că au lansat modelul i3 și în versiune cu range extender, în 2013.

Un mic motor cu doi cilindri pe post de generator, de 650 cm3 și 28 kW, a fost oferit opțional pentru i3. Această versiune a dispărut în 2018, iar astăzi, i3 este disponibil (până în iulie 2022, când iese din producție), doar ca model strict electric. De atunci, situația s-a calmat puțin în acest segment al modelelor cu range extender, pentru că, pur și simplu, nu reușeau să respecte noile norme ale industriei în privința consumului de combustibil.

BMW i3 range extender

În prezent, ideea a fost resuscitată de compania Obrist, care a dezvoltat un model Tesla cu range extender, adică a adăugat un motor cu doi cilindri perfect echilibrat și completat de un generator. Toate posibilitățile acestei tehnologii au fost optim implementate în acest caz, dar rămâne de văzut dacă se va găsi cineva care să ducă în producția de serie tehnologia celor de la Obrist. Pe de altă parte, Mazda, specialistul motoarelor Wankel, a anunțat că va veni cu modelul MX-30 completat de un range extender cu motor Wankel, ceva mai târziu în acest an.

La fel, Nissan încearcă o soluție similară cu Nissan Qashqai E-Power la care un motor turbo de 1,5 litri în 3 cilindri de 156 CP acționeazăî ca un generator pentru un motor electric de 188 CP care propulsează singur mașina.

În schimb, Mercedes a înțeles mai repede decât alții că a încărca o baterie folosind motorul termic este un nonsens energetic. De aceea, noile modele PHEV GLE și Clasa S cu baterii mari, de circa 30 kWh, nu mai au Charge în modurile de rulare. De ce?

Deoarece se consumă prea mult combustibil pentru a încărca bateria de capacitate mare. Și acest lucru nu mai are sens atât timp cât autonomia electrică a ajuns la 100 km.

 

Generator în deșert

Dacă vrei neapărat să conduci cu propulsie strict electrică peste 800 km în etape prin deșert, ai niște probleme. Desigur, alimentarea cu energie electrică nu prea este posibilă, așa că un range extender trebuie să compenseze acest neajuns. Un motor turbo de competiții, preluat din DTM, cu patru cilindri, dar modificat, antrenează un generator de aproximativ 500 CP, pentru a furniza energie electrică bateriei destul de mici, de 50 kWh, și celor două motoare electrice de 340 CP fiecare. Vorbim, desigur, despre Audi RS Q e-tron.

Dacă te uiți la masele suplimentare specificate, precum bateria de 375 kg și cele două motoare electrice, înțelegi rapid de ce acest vehicul cântărește 2,1 tone și e atât de mare. Întrebarea inginerească este dacă nu cumva poți să conduci prin deșert mult mai repede cu un vehicul cu motor termic mai mic, mult mai ușor și mai ieftin. Răspunsul este da! Dar atunci această mașină nu rulează electric, nu are etichetă verde și nu atragi atât de multă atenție din partea mass-mediei.

Orbiți de mobilitatea electrică, mulți oameni încă cred că totul va fi într-o zi pur electric, fie că sunt mașini, camioane, nave sau chiar avioane. Așa că are sens să ne gândim și la electrificarea sportului cu motor. Idei îndrăznețe, care susțin că Formula E va înlocui în curând Formula 1, au fost auzite nu numai de la piloții de curse retrași din activitate, ci și de la managerii de top.

Coșmarul Formula E

În 2017, de exemplu, Rupert Stadler a anunțat la Viena Motor Symposium că Audi va părăsi celebra cursă de anduranță de la Le Mans în favoarea Formulei E, pentru că „în viitor toți vom conduce mașini electrice“. Multe companii importante au fost prezente la „inaugurarea fundației“ mobilității electrice și s-au implicat în acest gen de competiții strict electrice, „verzi“, fără să știe în ce s-au băgat.

Prototipuri ale unor monoposturi care arată similar celor din Formula 1 au fost numite Renault Spark și create rapid, astfel că primul sezon de Formula E a debutat în 2014/2015. Tot ce rămânea de făcut era să te asiguri că există suficientă capacitate instalată pentru a încărca bateriile pe circuite, majoritatea plasate în orașe.

 

Generatoare ascunse

Soluția a fost (și este încă) aducerea unor uriașe motoare diesel cu generatoare la fel de mari, care deseori sunt transportate cu camioanele de departe și pe care echipele încearcă să le plaseze cât mai discret în spatele boxelor. Când directorii executivi ai firmelor producătoare de mașini au înțeles că aceste motoare diesel sunt alimentate cu motorină normală au apărut primele dubii legate de amprenta verde a acestui gen de motorsport.

De asemenea, s-a înțeles curând că ar fi mult mai bine din punctul de vedere al eficienței dacă combustibilul pentru generatoare, chiar și glicerina folosită în prezent, ar alimenta direct mașini de curse cu motoare termice, așa că au fost organizate curse mult mai interesante, care au avut și un impact mai mic asupra mediului.

Principiul de bază conform căruia conversia energiei aduce întotdeauna pierderi mari de eficiență a fost complet ignorat. Au existat din ce în ce mai multe voci critice, în special cea a lui Claus Mühlberger, de la auto motor und sport, care a descoperit din ce în ce mai mult slăbiciunile la nivel de protecție a mediului ale acestui tip de competiții. Iată cum stăm astăzi: în timp ce Formula 1 devine din ce în ce mai atractivă, Formula E este pe o pantă descendentă.

Concluzie

Aceste exemple ar trebui să clarifice faptul că, atunci când faci conversia dintr-o formă de energie în alta, ai inevitabil pierderi mari. În lumea de astăzi, în care respectul pentru mediu este o prioritate deosebită, ar trebui să favorizăm sistemele de propulsie care permit mașinilor pe care le conducem să aibă un impact cât mai redus asupra mediului. Mașinile cu range extender sunt excluse. Mașinile cu motoare termice moderne, capabile să ardă combustibil sintetic sunt o soluție promițătoare, având în vedere nivelul tehnologic actual.

Articole similare

1 comentariu

blank
Gigi Kent May 23, 2022 - 11:36

In sfarsit cineva din presa auto are curajul sa expuna ipocrizia religiei verzi. Nu contest faptul ca este intr-adevar nevoie de o schimbare in ceea ce priveste protectia mediului, clima este intr-o schimbare continua si planeta noastra are nevoie de ajutor (dupa ce tot noi am imbolnavit-o), dar a face lucrurile doar de dragul titlurilor din presa, nu face decat sa ascunda mizeria sub covor. Ultima idiotenie venita pe cai pur politicianiste, fara niciun fel de suport ingineresc, este interzicerea completa a vanzarilor de masini cu propulsie termica din 2035, chiar si cele cu combustibili sintetici. Sa-mi fie cu pardon, dar este de un cretinism greu de inteles. Sunt de luat in calcul multe aspecte: nu exista capacitatea fizica de a inlocui o productie de milioane de masini cu propulsie termica la una doar cu baterii. Apoi, pretul enorm al masinilor electrice. Cine isi poate permite achizitia unei masini electrice cu o autonomie de cel putin 500 km? Prin asta se limiteaza extrem de mult libera circulatie. Exemplu: Daca ai de facut un drum de 600 km, dar ti-ai permis doar o masina cu automie de 300 km (asta in conditii ideale), cam in cat timp vei parcurge itinerariul, luand in calcul durata de incarcare? Asta in cazul in care punctul de incarcare nu este ocupat!!! Sa nu ne mintim singuri, si in Europa de Vest, majoritatea oamenilor nu isi permit o electrica. Iar daca nu isi vor permite atunci nu vor cumpara, si piata auto va suferi pierderi uriase si toata industria asimilata la fel. Sa vedem atunci revolte sociale. Apoi infrastructura. Cum vom face sa ne incarcam masinile, mai ales cand vorbim de marile aglomeratii urbane? S-au gandit politicienii la eforturile financiare uriase care implica o asemenea abordare?

Reply

Comentați?

* Acest formular stochează date doar la cerere și doar pentru popularea automată a formularului cu datele dvs, la următoarea vizită. În cazul stocării la cerere, date nu sunt procesate sau utilizate în alt scop.

Acest site utilizeaza "cookies". Accept Ce înseamnă "Cookie"?