Měření spotřeby: hybridy versus zbytek světa

…jinými slovy vychytralosti automobilek při podlézání metodiky měření spotřeby. Snad by bylo pomalu na čase se stejnou optikou podívat i na hybridní auta.

Všichni to slyšíme neradi, ale nemůžeme si nic nalhávat: individuální automobilovou dopravu nečeká v příštích desetiletích nic hezkého. Spotřeba ropy v zemích jako Čína a Indie roste tempem, které si před deseti lety nikdo nedokázal představit, stále komplikovanější je i její těžba. S přístupností, zpracováním a dopravou zemního plynu to není o moc lepší, čistý vodík zatím neumíme získat „čistou“ cestou a kdybychom chtěli všechna auta krmit cukrovou třtinou, museli bychom ji pěstovat i na měsíci. Z druhé strany sice zdárně pokračuje vývoj akumulátorů pro elektromobily, jenže nevíme, kdo a kde je bude za přijatelných ekologických podmínek a v dostatečném množství vyrábět, ani z čeho si je všichni nabijeme, když evropská energetická síť je už teď napnutá a o její budoucnost se vedou nekonečné spory.

I politika někdy pomáhá
Zázračný lék nepřichází a tak zatím nemůžeme dělat nic jiného, než snižovat spotřebu současného automobilu, a také zbavovat jeho výfukové zplodiny těch nejškodlivějších látek. Politici se to snaží urychlit zpřísňováním ekologických předpisů, ze což u motoristů často získávají poněkud diktátorský punc. Po každém výrazném utažení emisních limitů začnou být auta uživatelsky nepřátelská, protože automobilky tápou a zkoušejí, jak v nových mantinelech zachovat parametry důležité pro řidiče. Po zavedení normy Euro 3 začala zejména benzínová auta při stejném výkonu pomaleji reagovat na plyn, Euro 4 přineslo řadě dieselů nepříjemné zvýšení servisních nákladů v podobě filtru pevných částic. Současná norma Euro 5 některými parametry situaci značně vyhrotila, některé automobilky však zastihla daleko lépe připravené. S nejnovějšími benzínovými motory vybavenými přímým vstřikem a přeplňováním je zase radost jet, přitom jejich emise a spotřeba jsou úplně jinde než za časů „starých dobrých“ předemisních strojů.Pozitivní přínos emisní regulace je důležité zmínit, protože právě legislativní tlak donutil kapitány průmyslu protlačit do masové výroby technologie, které by jinak buď zůstaly výsadou prezidentských limuzín, nebo bychom se na ně chodili dívat do muzea. Porovnáme-li technickou úroveň průměrného benzínového motoru auta nižší střední třídy v roce 1965 a 1985, najdeme rozdíly hlavně v hardwaru – pístní kroužky, ložiska, gufera apod. Vnější výstroj se bude lišit trestuhodně málo: i na novějším z motorů se nejspíš setkáme s karburátorem a zapalováním s rozdělovačem, v lepším případě s jednobodovým plynulým vstřikováním a neřízeným katalyzátorem. Sekvenční vstřikování, turbodmychadlo a proměnné časování ventilů byly v té době dávno známé, jenže automobilkám to prostě nestálo za to. Nikdo je nenutil. Bez zákonných omezení bychom dnes neměli filtr pevných částic a potíže s nedoladěnou elektronikou, ale ani common-rail, 400 Newtonmetrů točivého momentu ze dvou litrů objemu, maličká turbodmychadla točící přes čtvrt miliónu otáček a benzínové motory typu TSI, TBi, THP a EcoBoost, podávající plynulý tah až k 6000 ot./min.

Na druhou stranu ani ti nejučenlivější z výrobců nedokáží některé předepsané požadavky splnit úplně prakticky. Dnešní motory dosahují vyšší účinnosti za cenu složitější a choulostivější konstrukce, s čímž se ještě dá žít. Horší je, když se vývoj kvůli emisím obrátí na opačnou stranu a auta začnou svoje dosavadní schopnosti ztrácet. To je případ pneumatik se sníženým třením, které si vybírají daň na ovladatelnosti a brzdné dráze. A někde mezi tím jsou řešení, která snižují energetické nároky jízdy jen za přesně vymezených podmínek; právě sem jednoznačně patří hybridní systémy pohonu.

Amerika jde svou cestou
Myšlenka na spojení benzínového motoru s elektrickým není nijak nová a opírá se o dva velmi podstatné argumenty. Zaprvé – elektromotor pracuje efektivně v režimech, kdy to zážehovému agregátu moc nejde, což je především pomalá jízda s lehkým plynem a rozjezd spojený s prokluzem spojky. A zadruhé – brzdění elektromotorem znamená dobíjení akumulátoru, zatímco auto se spalovacím motorem brzdnou energii nijak nevyužije. Z toho je jasné, že tato kombinace bude nejúčinnější tam, kde se často rozjíždíme a často brzdíme, tedy ve městě.

Současně v padesátých a šedesátých letech, kdy přicházela na svět struktura dnešních emisních institucí, představoval největší trápení právě automobilový smog v hustě zalidněných oblastech, a jeho odvrácení se věnovalo velmi mnoho pozornosti.

Od té doby ovšem vývoj pokročil různými směry, přičemž se nápadně zvětšily rozdíly mezi evropským a americkým pojetím automobilismu. V Evropě, svázané spotřebními daněmi za palivo, získával na popularitě diesel; byl hlučnější, těžší, flegmatičtější a podstatně méně ekologický, ale také účinnější a hospodárnější, nad čímž jednoznačně kralovala cena nafty: oproti benzínu byla právě poloviční. Američany v té době něco takového vůbec nezajímalo; jejich důraz na pohodlí a servisní i uživatelskou jednoduchost odsouval naftu do těžkých tahačů. Když koncem osmdesátých let diesel s pomocí turbodmychadla a přímého vstřikování posílil na dynamice a ukázal značný obchodní potenciál, evropské automobilky pochopily, že se vyplatí investovat i do jeho budoucích emisních zlepšení. Vysoká účinnost se spojila s daleko přesnější regulací složení spalin, později doplněnou o filtry pevných částic, což dieselu zajistilo jeho dnešní evropské postavení. Zato Američanům náročnost pokročilé emisní regulace diesel v podstatě znepřístupnila; jelikož z jejich pohledu šlo o okraj trhu, nemohla žádná automobilka tak nákladný vývoj riskovat.

Za tiché souhry méně kvalitní, sirnaté nafty a extrémně zpřísněných kalifornských limitů na emise nespálených uhlovodíků (HC) a oxidů dusíku (NOx), kterými skoro žádný diesel nemohl projít, kráčely USA vstříc nějakému jinému řešení, a tím byl právě hybrid. Vývoj technologií přeci jen pokročil a Prius a Insight z devadesátých let už vypadaly civilizovaněji než hybridní koncept Briggs and Stratton z roku 1980, jehož půltunové baterie si vyžádaly třínápravovou konstrukci. Navzdory vysokým cenám a nevalnému prodejnímu úspěchu se hybrid pomalu stal společenským symbolem vývoje k lepšímu, přestože ve skutečnosti odpovídá poměrně specifickému využití, a trendy celkového, univerzálnějšího zefektivnění vlastního spalovacího motoru zůstaly nepovšimnuty. Downsizing a přeplňování jsou v USA stále na okraji zájmu.Kalifornská kouzla
Evropské automobilky, které investovaly stovky miliard Euro do vývoje úsporného a čistého dieselu, skřípaly zuby. Třeba šéf vývoje Volkswagenu Wilfried Bockelmann si v rozhovoru pro magazín Automotive Engineering International z ledna 2006 vůbec nebral servítky. „Hybridem by se vůbec nikdo nemusel zabývat, nebýt těch stupidních kalifornských pravidel, která z něj udělala nutnost,“ rozčiloval se. „I my budeme muset na přelomu let 2008-09 nějaký takový model uvést, abychom na jejich trhu mohli zůstat. Při správném jízdním cyklu může hybrid něco ušetřit v Paříži nebo v Tokiu, ale určitě ne ve Státech s jejich dopravními potřebami, kdy lidé jedou 55 mil do práce a z toho jen posledních 5 mil zastavují na semaforech. Vždyť i po I-75 v Detroitu jedete souvisle 50 – 60 km/h a tam toho hybrid ušetří velmi málo.“

Co se vlastně v Kalifornii stalo? Tamní komise pro ochranu ovzduší (California Air Resource Board, CARB) na základě vědeckých studií vydává závazné předpisy, které mají za cíl omezit nejzávažnější zdroje znečištění, a stanovuje cíle na dlouhá léta dopředu. Nám to může připomínat komise EU, v některých závěrech je však CARB daleko dogmatičtější. Zatímco EU připravuje automobilky na to, že budou platit za gram nadlimitních emisí každého prodaného auta, kalifornská komise přímo specifikovala typy vozidel, se kterými lze čistších emisí do roku 2020 dosáhnout, a pro několik dílčích období (2003 – 8, 2009 – 11 atd.) stanovila automobilkám povinné kvóty v počtech kusů nebo procentech prodeje. Při nenaplnění kvóty by automobilky státu Kalifornie platily podle nevyrobených kusů odpovídající třídy. Plán se od vyhlášení v roce 1990 několikrát měnil, automobilky jej napadaly u soudu, jeho podstatou však zůstává definování kategorií škodlivosti podle použité technologie, v základním schématu z roku 2008 například takto:

Zlatá: Vodíkové elektrochemické články, akumulátorové elektromobily
Stříbrná +: Plug-in hybridy, vodíkové motory
Stříbrná: Hybridy, motory na zemní plyn, metanolové palivové články
Bronzová: Mimořádně čisté spalovací motory

Další členění se týkalo vzdálenosti ujeté v čistě elektrickém režimu, existovala hodnocení a přepočty mezi kategoriemi atd., je ovšem zjevné, že výrobní program evropských automobilek z doby před pěti lety do žádné z uvedených kategorií nevměstnáme. A vzhledem k váznoucímu vývoji všech ostatních technologií bylo jasné, že jediný způsob, jak se v Kalifornii (a dalších sedmi státech USA) udržet a platit co nejnižší penále, je vrhnout se na vývoj hybridů a prodat jich co nejvíc.Na diesel nemáme
Tak kromě rodinných kompaktů typu Prius a Civic hybrid přišla na svět poněkud neskromná zařízení jako Lexus RX 450h, hybridní Infiniti M35, Mercedes S400 nebo BMW X6, ideové protějšky evropských velkopanských a velkolitrážních dieselů, postavených podle zásady, že když už se plýtvá, mělo by se přitom taky trochu šetřit. Hybridy všeho druhu pochopitelně zamířily i do Evropy, kde se kvůli ostřejšímu jízdnímu stylu ještě zvýrazní jejich vrozená nevýhoda: jakmile rychlost a dynamika jízdy přesáhne úroveň, na kterou stačí elektromotor, jede Honda Insight jako obyčejná patnáctistovka (za sedm litrů) a Lexus RX 450h jako obyčejný tříapůllitr (za jedenáct), baterie se po třech až pěti prudších zrychleních vybijí. Proč není v hybridech diesel? Hybrid je drahý už teď a s dieselem by byl ještě dražší. Spotřebu mimo město se výrobci snaží řešit v rámci možností: u posledního Priusu zvětšením motoru z 1,5 na 1,8 litru, u Insightu bezstupňovou převodovkou, která drží otáčky na dálnici co nejníž. Ani jedno ale nevypadá na zásadní pokrok v elektrické části.

Zcela na okraj stojí za zmínku, že klíčová schopnost hybridního vozu, rekuperace brzdné energie, se v poslední době stala záminkou pro jednu z největších marketingových blamáží spojených s osobními auty. Rekuperačním nebo regenerativním brzdění se dnes zaklíná polovina výrobců, ve skutečnosti však jde jen o řízené dobíjení: alternátor se méně zatěžuje při zrychlení a více při ustálené jízdě, a samozřejmě brzdění motorem. Prodejci nenápadně naznačují, že jde o jakékoli brzdění a překvapivě mnoho řidičů je ochotná tomu věřit. K dobití akumulátoru by brzdění motorem nestačilo, hybridní vozy rekuperují daleko intenzivněji; sešlápneme-li pedál jen lehce, provozní brzdy se vůbec neaktivují a vozidlo zpomaluje zvýšeným buzením elektromotoru – generátoru. U osobního auta by k tomu nestačilo upravit brzdy a alternátor, hlavní podmínkou je vysoká kapacita akumulátoru. Běžné baterie by tak vysoký nabíjecí proud nevydržely.Jak změřit stočeného hada
Porovnávat hybrid s ostatními systémy pohonu nemá velký smysl. Vzhledem k jeho odlišným kořenům a specifickému poslání je však matoucí klást na něj stejná měřítka jako na osobní auto, zejména jsou-li to měřítka tak pokřivená, jako je dnešní evropská metodika měření spotřeby. Městský cyklus spočívá ve čtyřech zrychleních z 0 na 15, 32 a 50 km/h. Mezi nimi vozidlo dohromady minutu stojí na místě (a vypne motor), na válcích ujede čtyři kilometry a do hodnoty 100 km se výsledek jednoduše násobí pětadvaceti. Následuje mimoměstská část, při které se většinu času jede sedmdesátkou. Hybrid si v takových podmínkách snadno pomůže bateriemi, které jsou na začátku testu plně nabité a před opakováním testu se při takzvané stabilizační jízdě nabíjejí znova. Navíc v hale je 20°C, neběží topení ani klimatizace a simuluje se jízda po rovině. Bylo by smutné, kdyby vůz velikosti Golfu při takové zkoušce přesáhl hranici 4 l/100 km, zejména když řídící jednotky dnešních aut měřící cyklus poznají a umějí se mu přizpůsobit.

Kruh se uzavírá. Hybridní technologie vzešla z amerických podmínek, ve kterých neměla konkurenci. Situace na trhu paliv, zaběhnuté spotřebitelské stereotypy a především velmi úzké legislativní mantinely donutily automobilky ke stejně intenzivnímu vývoji, který Evropě přinesl tiché diesely a benzínové turbomotory s nízkou spotřebou. Evropská cesta odpovídá současné struktuře provozu určitě lépe, hybrid zase může do budoucna urychlit vývoj akumulátorů, které nám možná pomohou, až nebude co pálit. Několika lety městského provozu může hybrid například v taxislužbě dost ušetřit a vrátit vyšší počáteční investici, na oficiálních údajích o spotřebě však seriozní rozvahu postavit nelze.

Martin Frei