Vacogva vezetni villanyautót

Az első gyanús jel az lehetett volna, amikor a kilencvenes évek elején a TDI motorok terjedésével egyre többen panaszkodtak: gyenge a fűtés. Egészen addig érvényes volt az ökölszabály, mely szerint az elégetett üzemanyag energiájának közel harmada mozgatja az autót előre, másik harmada veszteségként a hűtővizet melegíti, további harmada pedig a forró kipufogógázokkal távozik.

Amikor az ezredforduló környékén a közvetlen befecskendezéses dízelmotorok maximális hatásfoka elérte, majd meg is haladta a negyven százalékot, már széles körben ismert volt a probléma: hidegben, rövid távra elindulni dízellel szívás. A részterhelésen is jó hatásfokú motorok veszteséghője túlságosan lassan melegítette fel az utasteret, ami nem csak kellemetlen, de biztonságtechnikai kérdéseket is felvet: nem egy baleset írható a párás, jeges ablakok számlájára.

Nem megoldhatatlan műszaki problémáról van szó, az autógyárak elő is rukkoltak a különböző elveken működő fűtőtestekkel. Az egyik megoldás a klasszikus merülőforraló újragondolása: a motor vízkörébe helyezett villamos fűtőpatron a generátorról, illetve az akkumulátorról kapja a táplálást. Szintén a motort és az utasteret melegítik az üzemanyag elégetésével működő segédfűtések. Az állófűtéshez nagyon hasonló berendezés a Zaporozsec-benzinkályha kései utóda, és bár a legkomfortosabb, de az összes szóba jöhető megoldás közül a legdrágább. A harmadik megoldás a motort nem, csak közvetlenül az utasteret fűti. A szellőztető rendszerbe integrált elektromos fűtőtest a leggyorsabban ad meleget – hátránya viszont, hogy teljesítménye a rendelkezésre álló elektromos energia miatt korlátozott.

Közös pont mindhárom segédfűtésben, hogy nem a motor hulladékhőjét hasznosítja, hanem pluszüzemanyag elégetésével állít elő meleget. Az autó egészét (azaz az A-ból B-be eljutáshoz szükséges üzemanyag-mennyiséget) tekintve tehát a hatásfok romlik.

Priusi megoldás

A „túl jó” hatásfok miatt felbillent hőháztartást a Toyota Priusban nem pluszüzemanyag elégetésével, hanem a kipufogórendszerbe épített hőcserélőn át a motor veszteséghőjének hatékonyabb megcsapolásával hozzák egyenesbe. Ez duplán segít a spórolásban: egyrészt nem okoz többletfogyasztást a gyors felfűtés, másrészt az üzemi hőfokot hamarabb elérő motor belső súrlódása, így fogyasztása is alacsonyabb.

A kipufogó-hőcserélő spórol az üzemanyaggal

„Kellemes meleg vagy alacsony fogyasztás?” – vetődik fel ekkor a kérdés, és a start-stop rendszerrel felszerelt autókra mindez hatványozottan igaz. A húsz fok körüli hőmérsékletre optimalizált rendszert adott hőmérséklet alatt inaktiválják, hiszen álló motor mellett nincs veszteséghő és a generátor sem termel elektromos energiát. Így extrém esetben az is előfordulhatna, hogy egy órával az indulás után még mindig fagypont körüli hőmérséklet uralkodik az utastérben, és a deres orrát kesztyűben törölgető sofőr alig lát ki a jégvirágos ablakokon. Ezt elkerülendő, a vezérlő elektronika a téli hónapokban nemhogy leállítaná, de emelt alapjáraton pörgeti a motort a dugóban, jelentősen megnövelve a fogyasztást.

Legkésőbb ezen a ponton pedig érdemes gondolatban szétválasztani a motor (hajtáslánc) és a jármű fogyasztását. Előbbi az elmúlt évtizedek fejlesztései következtében csökkent, míg az utastér komfortját (hűtését-fűtését, zenét-navit-hátmasszázst) biztosító berendezések energiafelhasználása lassan, de biztosan növekszik.

A helyzet akkor kezd eldurvulni igazán, amikor a villanyautók kapcsán a „Kellemes meleg vagy alacsony fogyasztás?” problémája „Kellemes meleg, vagy odaérek-e egyáltalán?” formában jelentkezik.

A járműhajtásra használt villamos motorok hatásfoka kilencven százalék fölötti. Ehhez jön még a teljesítményelektronika és az akkumulátor hűtéséből származó veszteséghő, de ezek összege sem éri el azt a szintet, amivel érdemben temperálható lenne az utascella. Kényszerű megoldásként nem marad más, mint a nagyfeszültségű akkumulátorról táplált villamos fűtés, ami pont abban a pillanatban jelent súlyos pluszterhet az akkumulátor számára, amikor a hideg miatt amúgy is lecsökken a kapacitása.

A nagyságrend érzékeltetésére néhány példa: a szabványos európai mérési ciklusban (NEDC) az átlagos hajtási teljesítmény 10 kW körüli, az egyenletes ötvenes tempóhoz pedig ennél is jóval kevesebb kell. Ezzel áll szemben a jármű fűtéséhez szükséges 4-6 kW és az egyéb kényelmi és segédberendezések által felemésztett további 1-3 kW. Ha télen a páralecsapódás elkerülésére bekapcsoljuk a klímát, ami villanyautókban szintén közvetlenül az akkumulátorból vesz fel 3-5 kW-ot, akkor látható: a jármű hajtására és a belső komfort megteremtésére fordított energia azonos nagyságrendbe esik. A villanyautók elsődleges célterületének számító városi forgalomban, komoly dugókban szélsőséges esetben pedig az is előfordulhat, hogy a komfort megteremtésére több energiát használunk el, mint a haladásra.

Nem véletlen, hogy a neves német autóipari minősítő és tanúsító intézet, a DEKRA által a közelmúltban elvégzett tesztsorozat is azt mutatta: hidegben a villanyautó hatótávolsága akár a felére is csökkenhet – a konkrét kísérleti alanynak választott Citroen C-Zero esetében például 138 km-ről 65-re. A napi használatra alkalmas villanyautók elterjedéséhez ezek szerint nem csak a hajtáslánc, de az utascella termomenedzsmentje is további fejlesztésre szorul.

Hogyan spórolnak a villanyautók a fűtéssel? Lapozzon, kiderül!

A szóba jöhető eszközök közül jó párat otthonról leshetünk el, hiszen gyakorlatilag változatlan formában mindenki feltette már magának a kérdést: hogyan spóroljak a fűtéssel? Elsősorban is csukjuk be a nyitott ablakokat, és mindig csak annyit szellőztessünk, amennyi feltétlenül szükséges. Ezen a vonalon indult el a levegőminőség(CO2)-szenzorokra épülő intelligens szellőztető rendszerek fejlesztése. A korábbi évtizedekben megszokott gyakorlattal szemben ezeknél az autóknál a belső levegőkeringetés többé-kevésbé alaphelyzet, az elektronika pedig mindig csak annyi friss levegőt enged az utastérbe, amennyi a komfortszint fenntartásához (az autógyár szerint) szükséges. A rendszert alapvetően a klímaberendezés által okozott többletfogyasztás csökkentésére vetik be, de elvileg ugyanígy alkalmas lehet az elektromos autók fűtési teljesítményigényének csökkentésére is. (Más kérdés, hogy több órás vezetés után, lassuló reflexek és fáradtan mozgó szemhéjak mellett éles helyzetben akár minimális szén-dioxid koncentráció-különbség is dönthet életről vagy halálról. A kérdés messzire vezet, így csak reméljük, hogy a jövő villanyautóiban kikapcsolható lesz ez a funkció – ezzel persze megint csak azt kockáztatva, hogy az idő előtt kimerülő akkumulátor miatt halálra fagyunk az út szélén.)

Szintén otthonról elleshető, és elvileg mellékhatások nélküli módszer, hogy csak azt a szobát fűtjük, amit valóban használunk. A gyakorlatban ez nem jelent mást, minthogy a jármű felismeri, melyik ülésen foglal helyet utas (az ülésbe épített érzékelőkkel ez már ma is megoldott), az intelligens fűtőrendszer pedig csak célzottan azokra a helyekre irányít meleg levegőt. Nem egy csodaszer, de újabb néhány kilométer hatótávot jelenthet, és ha pont ezen múlik, hogy este hazaér-e az ember, ám legyen.

Megfelelő hőszigeteléssel szintén sokat spórolhatunk a fűtésszámlán – a közeljövőben erre sokkal jobban oda kell figyelnünk az otthonunkban ugyanúgy, mint az autónkban. A gyári hőszigetelés eddig többé-kevésbé a hangszigetelés „melléktermékének” volt tekinthető, és legföljebb egy-egy különleges bevonattal ellátott üveg tervezésénél számoltak a hősugarakkal. Egy tipp azoknak, akik a következő öt évben vállalkozást indítanának: az autók hőszigetelésének utólagos tökéletesítése és különleges, akár többrétegű üvegezés beépítése olyan terület, amire az első, villanyautóban végigvacogott út után biztosan lesz kereslet.

További lehetőség a fűtési rendszer korszerűsítése: hőszivattyúval az ember egységnyi villamosenergia-felhasználással három-négyszeres mennyiségű hőenergiához juthat. Az ötlet nem csak családi házakban, de autókban is életképes lehet: gyakorlatilag a klíma működését kell megfordítani, és újabb súlyos kilométerekkel messzebbre juthatunk egy akkumulátor-feltöltéssel.

Az autógyárak fejlesztőközpontjaiban azonban nem csak hagyományosnak tekinthető, de attól eltérő ötleteken is dolgoznak. Ilyen például az okostelefonon keresztül működő távvezérlés. Mielőtt a sofőr felhúzza a csizmáját, pöttyent egyet-kettőt az érintőképernyőn, s az autó máris rákészül az indulásra: az akkumulátortöltőn át a „korlátlan” teljesítményű hálózaton lógva nem okoz gondot az utastér gyors felfűtése és a jégmentesítés, s később menet közben az akkumulátorok energiáját már csak a hőveszteség pótlására kell fordítani.

</section>

Ha pedig ez sem lenne elég, ad abszurdum az sem kizárt, hogy a dízellel hajtott villanyfűtésű autók evolúciója a villannyal hajtott dízelfűtésű autók felé veszi az irányt, vagy kemping-gázpalackkal működő mini-hősugárzók gondoskodnak a jövőben a megfelelő hatótávról.