Tesla se spalovacím motorem? Vynález, který funguje i jako lapač CO2

• Tesla s hybridní technikou už dávno není jen pouhý mýtus
• Rakouská firma vyrábí elektromobil se zápornou uhlíkovou bilancí
• Jedná se o zcela nesmyslný pokus nebo geniální tah výrobce?

Malá rakouská firma chce i přes používání spalovacího motoru jezdit ekologicky a na elektřinu. Koncept pohonu na metanol, generovaný pomocí solární energie, předpokládá celkové snížení produkce CO2. Při přechodu na elektrický pohon bojují vývojáři s poměrně nízkou energetickou hustotou baterií.

Vezmeme-li, že 1 litr paliva obsahuje přibližně 9 kWh energie, tak i při více než třikrát vyšší účinnosti elektromotoru vychází, že 108 kWh baterie Mercedesu EQS v sobě skrývá energii, odpovídající nádrži s pouhými 36 litry benzínu. Reálný dojezd 650 km, který dosáhli němečtí novináři, svědčí především o vynikající účinnosti luxusního Mercedesu.

Tesla Model 3 jako plnotučný hybrid?!

U srovnatelného naftového vozu stačí pro ujetí takové vzdálenosti nádrž o velikosti 50 litrů, tedy odhadem 50 kilogramů paliva. Baterie EQS naproti tomu váží 692 kilogramů. A pro doplnění energie na 300 km potřebuje EQS nejméně 15 minut. Doba nabíjení a hmotnost baterií tak udržují při životě pochybnosti skeptiků, zda je vůbec možné nahradit spalovací vozy elektrickými automobily, obzvlášť na dlouhých trasách. Zároveň platí přímá úměra – čím větší je kapacita baterie, tím vyšší je spotřeba energie při výrobě a s tím související zátěž CO2, s níž elektromobil vchází do života.

Myšlenka hybridního pohonu se snaží spojit vysokou energetickou hustotu benzínu a hospodárnost elektrického pohonu, který také využívá rekuperaci. Aby byla auta vybavena dostatečnými, ale malými bateriemi pro každodenní krátké cesty, jsou elektropohony kombinovány se spalovacími motory. U paralelních hybridů, které se používají prakticky ve všech aktuálně dostupných modelech PHEV, mohou oba typy motorů zajišťovat pohon současně. Většina plug-in hybridních vozidel však používá poměrně velké spalovací motory včetně převodovky, což zbytečně zatěžuje elektrický pohon při čistě elektrickém provozu.

Řešení se nabízí hned několik

Sériový hybrid je naopak vždy poháněn elektromotorem, který je napájen poměrně malou baterií. V případě potřeby se vůz nabíjí nejen připojený do zásuvky nebo k nabíjecí stanici, ale může využít palubního generátoru nabíjecího proudu, který nemá mechanické připojení k pohonu. Převodovka neexistuje, protože stejně jako u většiny elektromobilů stačí pevný převodový poměr. Základní myšlenka zní, že pokud jízdní vzdálenost překročí elektrický dojezd, spustí se generátor. Jeho palivo lze snadno (a hlavně rychle) natankovat.

Podobná koncepce funguje také v případě prodlužovače dojezdu, jako tomu bylo u BMW i3 Rex. Ve chvíli, kdy byla baterie téměř vybitá nebo na pokyn řidiče, naskočil dvouválec z motocyklu. Tento pohon nebyl určen pro přímý provoz automobilu, protože generátor nedokázal vyrobit tolik energie, kolik bylo potřeba pro plnohodnotný pohon vozu. Také Mazda plánuje pro model MX-30 nabídnout sériový hybrid s větší baterií a Wankelovým generátorem. Jeho baterie s kapacitou 35,5 kWh není o moc větší než v případě BMW i3.

Dva válce stačí, drahoušku

Firma Obrist vybavila svůj takzvaný Hyper Hybrid baterií, která má kapacitu jen 17,3 kWh a váží pouhých 98 kilogramů. Úspory hmotnosti bylo dosaženo vylepšenými vlastnostmi. Baterie konceptu Obrist nepotřebuje vysokou hustotu energie. Taktéž rychlé nabíjení není potřeba, protože generátor, poháněný metanolem, produkuje maximální nabíjecí výkon 45 kW.

Sada baterií se skládá ze dvou vrstev kruhových článků uspořádaných nad sebou, které jsou vakuově uzavřeny v hliníkovém pouzdře, silném pouze 2 milimetry. Baterie má vlastní čerpadlo, které vysává vzduch. To pomáhá stabilizovat bateriové články. Standardní 18650 kulaté články jsou současně obklopeny izolační vrstvou o tloušťce 2 cm, aby bylo možné snadno udržovat teplotu v nejpříznivějším teplotním rámci.

Při venkovní teplotě -30°C je třeba dodat energii pouhých 15 W, aby byla baterie temperována na pět stupňů. Uživatel, který denně alespoň minimálně využije svůj vůz, nebude mít nikdy baterii přehřátou ani podchlazenou. Baterie, která je standardně chlazena vzduchem, je volitelně k dispozici také s kapalinovým chlazením, stejným, jaké používá i Hyper Hybrid. To znamená, že rozdíl v rozložení teploty mezi články by neměl překročit čtyři stupně ani při velké porci vybíjení.

Koncept už je plně funkční

Novináři měli možnost řídit prototyp už na začátku minulého roku, kdy rakouští vývojáři nahradili pohon Tesly Model 3 vlastními komponenty. Už tehdy byl jako takzvaný generátor nulových vibrací používán dvouválcový motor, který pomocí vyvažovacích hřídel úspěšně eliminoval vibrace i přes protiběžný chod válců. Jednotka váží pouhých 95 kilogramů a generuje 40 kW elektrického výkonu při 5 000 ot/min.

Generátor a 1litrový agregát v nejnovější verzi by měly spalovat benzín s kompresním poměrem 12,5:1 a dosáhnout tepelné účinnosti až 42 %. Účinnost výroby energie dosahuje na hranici 34 %. Spalovací motor by měl startovat ve chvíli, kdy je baterie vybitá na 50 %, aby byla co nejvíc udržována v ideálním rozsahu. Speciální technologie umožňuje generátoru pracovat naprázdno, aby se pomocí kompresního režimu dostal na potřebnou provozní teplotu. Spotřeba by se měla pohybovat v průměru okolo hodnoty dvou litrů na 100 kilometrů.

Plánované zákazy spalovacích motorů by mohly koncept ohrozit navzdory dobré celkové bilanci CO2. Proto se vývojáři zamysleli nad tím, jak by pro provoz spalovacího motoru mohly být využity skleníkové plyny. Inženýři navrhují pomocí obrovských solárních elektráren v pouštích a odsolováním mořské vody vyrábět vodík. Následně extrahovat ze vzduchu CO2 a ve finále provést syntézu methanolu.

Celková účinnost nevychází dobře, emise naopak

Na základě výpočtu dojdeme poté k závěru, že přibližně 47 % použité sluneční energie se přemění v palivo. Dvouválcový generátor v Hyper Hybridu by tím pádem vyráběl elektřinu s účinností 37 % a celková účinnost by byla pouhých 17,3 %. Proto Obrist navrhuje budovat takové systémy pouze ve velmi slunečných oblastech, jako je Namibie nebo Saúdská Arábie. Energie ze slunečního záření zde dosahuje až 2 700 kWh/m² za rok a sluneční soustava na 10 km² by mohla vyrobit 400 000 tun metanolu, nazvaného Obrist aFuel.

Aby byl celý koncept CO2 negativní, přichází Obrist ještě s další koncepcí. Továrna by měla nejen vyrábět methanol ze stávajícího CO2, ale také ukládat uhlík jako grafit a uvolňovat kyslík. Firma Obrist tomu říká cSink a Rakušané celý komplex označují jako „Modern Forest“. Jak firma uvádí, koncepce pohonu Hyper Hybrid nevypouští CO2, ale absorbuje 24 gramů na kilometr.

I když některé fáze projektu vypadají nadějně, závěry jsou diskutabilní. Účinnost řetězce je katastrofální a v globálním měřítku může vést k tomu, že poptávka po regenerativní energii vzroste natolik, že nebude uspokojena ani novějšími a většími systémy, které opět budou mít uhlíkovou stopu.