Ha túl jó a hatásfok

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.

„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!