Kuva 1. Sähkövoima jyllää!

Kuva 2. Priuksen ohjaamoa.

SISÄLLYSLUETTELO
1. Esittely
1.1. Mikä ihmeen hybridi?
1.2. Nykytilanne
2. Hybridien historiasta
2.1. Ensimmäinen hybridiauto
2.2. Sarjavalmistus
2.3. Japani ajaa edellä
3. Koeajoselvitys
4. Vaikutus luontoon
5. Mitä tulevaisuudessa?
5.1. Vetyaika tulee ja se kestää
6. Yhteenveto
a. Kiitokset
b. Kirjoittajat
c. Lähteet
d. Liitteet

1. Esittely

1.1. Mikä ihmeen hybridi?

Kuva 3. Hybrid Synergy Drive.

1.2. Nykytilanne

2. Hybridien historia

2.1. Ensimmäinen hybridiauto

Kuva 4. Lohner-Porsche 1900. [lähde]

2.2. Sarjavalmistus

2.3. Japani ajaa edellä

3. Koeajoselvitys

Kuva 5. Priuksen kosketusnäyttö kertoo mm. moottoreiden tilanteesta.

  Päällisin puolin Toyotan Prius on kuin tavallinen tilava auto hienolla tietokoneella varustettuna. Lähemmin tarkasteltuna autosta löytyy pari myllyä (bensa ja sähkö) ja muutamia mukavia varusteluja, kuten avaimeton järjestelmä ja isohko kosketusnäyttö.

  Priuksen näytöltä (kuva 5) voi seurata sähkö- ja bensamoottorin tilannetta, se näyttää kumpi moottori pyöriä pyörittää vaiko kumpainenkin yhtä aikaa ja sähkömoottorin tarvitsemien akkujen varauksen. Näyttö myös piirtää graafista taulukkoa kulutuksesta. Aluksi on hieno seurata ruutua apukuskin paikalta, mutta loppujen lopuksi ei niin kovin tarpeellista.
  Näytöltä myös hallitaan auton toimintoja, kuten säädetään ilmastointi itselle sopivaksi tai JBL:n 9 kaiuttimella ja 6 cd:n vaihtajalla varustettuja hifejä. Lisävarusteena Priukseen saa navigointijärjestelmän, jonka karttaa onkin varmaan mukava seurata isolta näytöltä.

Kuva 6. Automaattivaihteisto

  Priuksesta siis löytyy jo vakiovarusteena avaimeton järjestelmä, riittää että palikka on mukana jossain taskussa ja Prius avaa lukot, kun sensori huomaa, että kuskin käsi lähestyy oven kahvaa. Nappia painamalla auto käynnistyy, tai oikeammin menee lähtövalmiiksi, koska autosta ei tässä vaiheessa vielä mitää kuulu. Alaparkin koeajajille kävi ensimmäisen sammuttamisen jälkeen ohrasesti, kun koitimme autoa käynnistää napista, autoon syttyi virrat, mutta automaattivaihteisto ei suostunut siirtymään drive asentoon. Hetken mietittyä oli pakko tutustua ohjekirjaan ja oppia, että start painiketta painettaessa jarrun tulee olla painettuna.

  Priusta on mukava ajaa, sähköisestä joystickistä D silmään (kuva 6) ja kaasua, niin Prius kiihtyy tasaisesti ja vielä ripeästi tarvittaviin nopeuksiin. Variaattorin ansiosta minkäänlaisia tavallisen automaattivaihteiston tekemiä nykäyksiä ei tunnu. Sähkömoottorin tarjoamat huimat 400 Nm (tosin vain 0-1200 k/min alueella) riittävät ripeään poistumiseen. Ohitustilanteessa tietokone ylläpitää molempia moottoreita riittävän suorituskyvyn aikaansaamiseksi.


  Kahden moottorin olemassaoloa ei juuri huomaa, paremminkin se selviää ulkopuolisille jotka saavat ihmetellä, kun autolla esimerkiksi valoista lähtee äänettä. Paikallaan autoa käynnissä pidettäessä muutamien minuuttien välin bensakone lataa akustoa, muuten auto on täysin hiljainen, eikä bensamoottorikaan kovin äänekäs ole. Jos Priuksella haluaa ajella enemmittä äänittä ja päästöittä, niin kojelaudasta löytyy nappi, josta kytkeytyy ainoastaan sähkömoottori toimintaan. Tällöin maximinopeus on 45 km/h, akuilla ei tosin heitä kuin pari rinkiä Riihimäen kylillä eli noin pari kilometriä, jonka jälkeen auto varoittaa virran vähyydestä ja kytkee bensamoottorin sitä lataamaan. Pakittaminen hoituu ainoastaan sähkömoottorin avulla.

  Auto sai kiitettävästi huomiota osakseen. Kaupungilla ajettaessa se keräsi katseita ja pääsi videollekin (olisikohan kyljen tarroilla ollut vaikutusta asiaan. :)
Kaksikaistaisella Lahti-Hollola tiellä syntyi lievä tehotaistelu, kun joku päätti näyttää, että bensalla lähtee erilailla kuin patteriautolla.

Kuva 7. Priuksella kerätään katseita.

4. Vaikutus luontoon

  Muista millä ajat. Vanhalla Honda CRX:llä ajettaessa ilmansaasteita syntyy yli kymmenen kertaa Priukseen verrattuna. CRX-kuskin ajaessa 20 000 km Priuksella voidaan ajaa yli 230 000 km samojen päästöjen aikaansaamiseksi.

Auto	CO g/km	HC g/km	NOx g/km
Toyota Prius (2005)	0.18	0.02	0.01
Mazda 323f (1991)	1.388	0.121	0.253
Honda CRX-VTi (1994)	2.080	0.24	0.34
VW Golf 1.4l (1999)	0.38	0.08	0.14
Volvo S60 2.4T (2001)	1.429	0.129	0.116

Auto	CO g/20 000 km	HC g/20 000 km	NOx g/20 000 km
Toyota Prius (2005)	3600	400	200
Mazda 323f (1991)	27760	2420	5060
Honda CRX-VTi (1994)	41600	4800	6800
VW Golf 1.4l (1999)	7600	1600	2800
Volvo S60 2.4T (2001)	28580	2580	2320

CO = hiilimonoksidi, HC = hiilivedyt, NOx = typen oksidit.

Liikkeellelähdön aikana bensiinin kulutus on suurimmillaan, joka tarkoittaa myös suurinta ilmansaasteen syntymistä. Priuksen sähkömoottori avustaa liikkeellelähdössä, joka näkyy selvästi päästövertailussa.

Kuva 8. Automallien päästövertailukaavio (pienempi=parempi).
Toyota Prius näyttää mallia [1,6].

5. Mitä tulevaisuudessa?

  Hybridiautojen bensiinimoottori korvattaneen lyhyen ajan sisällä dieselmoottorilla, koska diesel sisältää viidenneksen enemmän energiaa, kuin bensiini (John Heywood, MIT).

5.1. Vetyaika tulee ja se kestää

"Vetyaika tulee, ja se kestää!" Näin julisti tohtori D. Scott Kanadan Torontossa. Samoin ajattelee hänen lisäkseen ilmeisesti useampikin kanuukki. Tai siltä se ainakin tuntui, kun viime kesänä kirjoittaja teki tutkimustyötä Kanadalaiselle rakennusfirmalle.

Valtaosa maailman vety-yhtiöistä toimii Kanadassa, jossa vety työllistää tuhansia ihmisiä. Liikevaihtoa yritykset saivat viime vuonna aikaan miljoonia euroja. Kanadalaiset ovat mukana yli 80 prosentissa maailman vetykoehankkeista.

Kanadalaiset energia-asiantuntijat ja tutkijat ovat sitä mieltä, että vety on vielä tällä hetkellä epäkäytännöllinen vaihtoehto fossiilisten polttoaineiden korvaajaksi.

Sen tuottaminen on tehotonta, eikä sen energiatiheys ole hyvä. Tästä johtuu, että vetytankkien tulisi olla n. 3 kertaa suurempia kuin bensatankkien. Vedyn kompressointi aiheuttaa vielä harmaita hiuksia tutkijoiden päälaelle. Lisäksi vedyn kuljettaminen on kallista, eikä myöskään sen muuttaminen takaisin sähköksi ole kovinkaan huokeaa.

Kuitenkin teoriassa on tehokkaampaa polttaa fossiilisia polttoaineita vedyn tuottamiseksi, kuin polttaa öljyä auton moottorissa. Vaikka itse vetyauto onkin Vihreän liiton mieleinen ruumiinsiirtoväline, aiheuttaa vedyn valmistus ja jakeluverkoston rakentaminen ympäristökuorman.

Kuva 9. Vetymoottorin ajatus on yksinkertainen. Kuva 10. Sähköenergian tuotantoprosessi.

VETYAUTON TÄRKEIMMÄT KOMPONENTIT

Vety
Vety on maailmankaikkeuden yleisin ja kevyin alkuaine, jonka kaikki muistavat peruskoulussa kemian tunneilla tutkitusta alkuainetaulukosta. Vety voi olla ratkaisu tulevaisuuden energiaongelmiin. Fossiilisista polttoaineista eroten vety on tuotettava. Se on siis energian varastointitapa, ei varsinainen energialähde.

Polttokennot
Polttokenno on vetyauton moottori. Polttokennon on sähkökemiallinen laite, joka muuttaa kemiallisen energian sähköksi ja lämmöksi ilman välivaiheita. Polttokennossa ei ole liikkuvia osia, joten tästä voivat kaikki laskea "moottorin" huoltokustannukset.
Polttokennon toimintaperiaate: polttokennon anodille syötetään vetyä. Vety (H2) pilkotaan vetyioneiksi (H+) ja elektroneiksi (e-). Ne johdetaan elektrolyytin läpi katodille, jolle syötetään happea. Reaktion lopputuloksena syntyy vain ja ainoastaan sähköä ja vettä.

VETYAUTOJEN POTENTIAALI

MWn valmistama H2R vetyauto asetti uuden nopeusennätyksen Miramasin radalla Ranskassa.

H2R, johon oli asennettu lievästi modattu BMW 6 litrainen 12 sylinterinen voimalaitos, ja joka tällä hetkellä löytyy mm. BMW 760 sarjan sedanien konepellin alta, kehittää 232 hevosvoimaa. Energian lähteenä toimii puhdas nestemäinen vety. Tällä saavutetaan kunnioitettava 0-60 mph kuudessa sekunnissa, sekä loppunopeus 302 kilometriä tunnissa.

6. Yhteenveto

  Toyota Prius on hieman varakkaamman ihmisen ekologinen autoratkaisu. Auton tarjoama Hybrid Synergy Drive -teknologia tuo mukanaan hienomman puoleisen tietokoneen ja se mahdollistaa polttoaineen säästämisen, kun uusi ajotapa on opittu.

Kuva 11. Priuksen konehuone.

a. Kiitokset

b. Kirjoittajat

c. LÄHTEET

1  Toyota Prius -esite. 01/04/FIN/5000 110-125A.

2  Porsche keksi hybridiauton 1900. Tieteen Kuvalehti 5/2005.

3  Lorentzen, Soren: Hybridiautojen meno kiihtyy. Tieteen Kuvalehti 2/2005.

4  Kostiainen, Pasi: Japani ajaa edellä. Ilta-Sanomat 7.1.2005.

5  Whitney, Tony: Hybrids and hybrid history (WWW-dokumentti).

6  NETech: Exhaust emissions from used car's (WWW-dokumentti).

d. LIITTEET

Tekniset yksityiskohdat