Jedan od najbitnijih zvukova grada je ranojutarnja tutnjava dizel kamiona gradske čistoće, koji staju i kreću ulicom, praćeni povremenim zveckanjem slomljenog stakla iz đubreta u kontejneru. Ali glavni tok urbanog života počeće da se menja sa uvođenjem hibridnih agregata. Pri manjim brzinama hibridni kamion će zameniti tutnjavu dizelaša prigušenim električnim zujanjem. Volvo FE Hibrid, koji će biti dostupan za kamione za distribuciju, gradske autobuse i kamione gradske čistoće, biće značajan iskorak ka tehnologiji koja je u skladu sa očuvanjem životne sredine. Pored značajnog smanjenja buke, hibridni agregat će smanjiti emisiju CO2 i potrošnju goriva za 15 do 20% u zavisnosti od namene. Volvo je postigao smanjene i do 30% na vozilu sa ugrađenom nadgradnjom za kompresiju otpada.
"Ovo je korak napred za gradske stani-kreni namene", kaže Henrik Kloo, koji je koordinisao Volvo FE hibrid projekat za Volvo kamione. "Pošto cene goriva i svest o klimatskim promenama rastu, svako se pita šta može da preduzme. Ovo je deo odgovora."
Iako je Volvo FE predstavlja vrhunac hibridne tehnologije, ideja kombinovanja agregata sa unutrašnjim sagorevanjem i električnog motora nije nova. Zapravo, prvi patent za hibridni agregat je dodeljen 1899. godine mladom pronalazaču Ferdinandu Poršeu. Volvo kamioni su sa demonstratorima uključeni u teoretske studije hibridnih agregata još od sredine osamdestih i testirali su različite tehnologije, od mehaničkih, preko hidaruličkih do električnih hibrida.
Tokom 2002. godine pokrenut je napredni inženjerski projekat sa ciljem da se istraži koji tip hibridnog rešenja će dati najbolju kombinaciju efikasne potrošnje goriva, snage i niskih toškova.
"Odbacili smo popriličan broj konfiguracija hibrida jer su bile skupe, i završili smo sa onim što je poznato kao paralelni hibrid sistem, gde koristite jedan električni motor i automatsku mehaničku menjačku kutiju", kaže Anders Kroon, direktor hibridne tehnologije kod Volvo Powertrain, internog proizvođača pogonskih sistema u Volvo grupaciji.
Projekat je 2006. godine kao rezultat dao FM9 hibridni kamion, prvi test paralelnog hibrida. Za razliku od tradicionalnog pristupa hibridu, gde električni motor pokreće točkove, a motor sa unutrašnjim sagorevanjem puni baterije, paralelni hibrid koristi ili elektro motor ili motor sa unutrašnjim sagorevanjem, ili oba istovremeno. Imamo nolmalni dizel agregat i menjačku kutiju, ali između kvačila i menjačke kutije nalazi se električni motor. To je pouzdan sastav, pa dizel i elektro motor mogu da se koriste nezavisno jedan od drugog.
"Ova dva izvora napajanja rade na istoj osovini preko menjačke kutije i to pokreće točkove," kaže Henrik Kloo. "To znači da kada pokrećete kamion vi koristite elektro motor jer je to bolje kad sa teškim tovarom krećete od nule: veći obrtni momenat i niži obrtaj. Onda, kada dostignete veće brzine, dizel agregat se aktivira i oni rade zajedno, ili ako kontrolni sistem proceni da je bolji dizel agregat, onda on preuzima. Kada vozite većom brzinom, vozilo se ponaša kao tradicionalni kamion, ali pri nižim brzinama on se ponaša kao električno vozilo." Pri kočenju, elektro motor služi kao motor za kočenje, i time smanjuje habanje kočnica i obnavlja električnu energiju.
Iako je Volvo Powertrain razvio na desetine dizel agregata tokom godina, zadatak da se napravi hibridno rešenje za masovniju proizvodnju suočio se sa nizom izazova, nekolicina kojih su povezani sa baterijama i kontrolnim sistemom. Baterije koje je Volvo izabrao za Volvo FE Hibrid su jon-litijumske, sa istim hemijskim sastavom koji se nalazi u baterijama mobilnih telefona i prenosnih računara, ali značajno su veće - teške oko 200 kg.
"Baterije su Ahilova tetiva u svim hibridima u auto industriji", kaže Kroon. "Iako je postignut značajan napredak sa nikl-metal hidrid tehnologijom, litijum-jon tehnologijom i super-kondenzatorima kao skladištima energije, još uvek ima puno prostora da se pokrije pre nego što dođemo do kompletno stabilnog sistema."
Sistem od 600 volti koji se koristio kod Volvo FE zahtevao je na stotine litijum-jonskih ćelija u nizu. "Izazov je kako kontrolisati takav sistem, a da bude stabilan," kaže Kroon.
"Da bi upravljali sa ovakvim stepenom električne energije, ugradili smo zaštitni sistem koji u slučaju nesreće ili ako neko nešto pogrešno uradi sa sistemom, isključuje baterije i izoluje ih od ostatka vozila.
Rezultat je napredni sistem koji analizira šta se dešava i ako je potrebno preduzima određene mere. "To mora da se desi munjevito brzo i da funkcioniše u svim situacijama", kaže Kroon. "Postoji mnogo sigurnosnih sistema oko baterija i celokupnog visokovoltažnog sistema na kamionu."
Kao što svako ko ima tri godine star mobilni telefon ili prenosni računar mora da ih zameni, tako i litijum-jionske baterije imaju ograničen vek trajanja. Ali Volvo teži da životni vek njegovih baterija produži do osam godina, u zavisnosti od načina eksploatacije. "To bi trebalo da se poklopi sa rokom trajanja kamiona, možda sa jednom zamenom baterija", kaže Henrik Kloo. "Ovde postoji potreba da se napravi ustupak, jer možete da postignete veću uštedu goriva ako napravite kompromis sa rokom trajanja baterije."
U trenutku kada su problemi vezani za baterije bili rešeni, trebalo je pronaći snabdevača. "Ova tehnologije nije nova samo za nas već i za snabdevače", kaže Anders Kroon. Pošto ne postoji proizvodnja velikih količina ovakvih baterija, trebalo je podići novu fabriku. "Glavni izazov koji se postavio pred industrijom baterija je stabilizovanje proizvodnje u novim fabrikama, pozdanost i dobra produktivnost koja će se poklopiti sa sistemom integrisanja koji nam obezbeđuje sistem skladištenja energije."
Volvo Kamioni trenutno sprovode testiranje hibrida na terenu u komercijalnim uslovima zajedno sa odabranim klijentima. Iako je postignut značajan napredak sa tehnološkog stanovišta, globalna finansijska kriza uticala je kako na razvoj proizvoda tako i na investicioni potencijal kamionske industrije. To znači da proizvodnja malih serija Volvo FE hibrida neće početi pre 2012. Istovremeno, istražuje se hibridno rešenje za potrebe dugolinijskih tegljača. Iako potencijalna ušteda u procentima nije toliko velika kao kod gradske stani-kreni vožnje, zbog veće kilometraže na otvorenom putu postoji mogućnost značajnog smanjenja emisije i potrošnje goriva.
Anders Kroon tvrdi da je izuzetno zadovoljan sa rezultatom Volvo FE Hibrid projekta. "Rezultat za potošača će biti sjajan", kaže on. "Čim potvrdimo funkcionalnost i pouzdanost, stećićemo poverenje u ove nove tehnologije. Mislim da Volvo grupa ima odličan proizvod u najavi. "
ČINJENICE
Kako Volvo FE Hibrid funkcioniše
Volvo rešenje koristi paralelnu hibridnu tehnologiju, a to znači da dizel agregat i elektro motor mogu da rade zajedno ili odvojeno. Elektro motor ima tri zadatka: da napaja snagom vozilo, da služi kao alternator pri kočenju i da služi kao motor-pokretač pri startovanju dizel agregata. Energija kočenja se koristi za nadopunu baterija. Pri uzbrdicama, elektro motor može da asistira i pruži dodatnu snagu dizel agregatu. Periferna oprema kao servo pumpa, vazdušni kompresor i izlaz snage, koja kod konvencijalnih kamiona koristi snagu agregata, u hibridnom slučaju može koristiti male elektro motore. Ovo daje veću slobodu u pozicioniranju relevantnih komponenata i troše energiju samo kada se stvarno i koriste.
Tehničke specifikacije
Dizel agregat: Volvo D7
Snaga: 300-340 KS
Elektro motor: 3-fazni konstantni magneto sinhroni elektro motor 600 volti
Max. izlazna snaga: 120 kW
Max. obrtni momenat: 800 Nm
Prenos: I-Shift
Baterije: Litijum-jon 600 V