PORSCHE: HYBRYDOWY POKAZ PRZY OKAZJI PREMIERY 919 LMP1

Podczas prezentacji wyścigowego prototypu LMP1 – 919 Hybrid – w trakcie testów przed nowym sezonem Długodystansowych Mistrzostw Świata FIA (WEC) we włoskiej Monzy, Porsche po raz pierwszy w jednym miejscu zebrała swoje najmocniejsze modele z napędem hybrydowym.

Ich spotkanie odbyło się na linii startu i mety na słynnym torze, zlokalizowanym w Ogrodzie Królewskim nieopodal Mediolanu.

---

Zobacz także:

SPORT

ECO

---

 

Porsche elektryzująco myśli o przyszłości: firma udowodniła to zarówno na torze (dzięki 911 GT3 R Hybrid oraz 919 Hybrid, dwukrotnemu zwycięzcy Le Mans), jak i wśród aut seryjnych. Wraz z premierą 918 Spyder o mocy 652 kW (887 KM) w 2013 r. Porsche dało początek nowej epoce supersamochodów: poza 4,6-litrową jednostką V8 model ten wyposażono w dwa silniki elektryczne.

Tak powstały zespół napędowy zapewnia piorunujące osiągi. Nowy gran turismo Panamera Turbo S E-Hybrid jest hybrydą plug-in. Na horyzoncie jest już również pierwszy czteroosobowy samochód sportowy w historii Porsche z napędem czysto elektrycznym – jego premierę zaplanowano przed końcem tej dekady. Projekt ten zapowiadał prototyp Mission E, zaprezentowany podczas międzynarodowych targów motoryzacyjnych we Frankfurcie w 2015 r.

Od samego początku producent traktował technologię hybrydową nie tylko jako esencję zrównoważonej mobilności, ale także jako szczególnie wysoką formę efektywności. Już w 1899 r. Ferdinand Porsche zaprojektował Lohner- Porsche „Mixte”, który dzięki połączeniu napędu elektrycznego i silnika spalinowego uchodzi za pierwszy samochód hybrydowy na świecie.

Porsche 911 GT3 R Hybrid (2010 r.)

W 2010 r. Porsche powróciło do wizjonerskiej koncepcji napędu „Mixte”. Hybrydowy system opracowany specjalnie na potrzeby testowego 911 GT3 R znacznie różnił się od tradycyjnych koncepcji. Napęd przedniej osi z dwoma silnikami elektrycznymi o mocy 60 kW (82 KM) każdy wspomagał umieszczoną z tyłu 6-cylindrową jednostkę typu bokser o pojemności 4 litrów i mocy 480 KM. W wersji Evo, wprowadzonej w 2011 r., każdy z dwóch silników synchronicznych z magnesami trwałymi osiągał już moc 75 kW (102 KM). Podczas hamowania jednostki elektryczne pracowały jako generatory, dzięki czemu odzyskiwały energię.

Odzyskiwana energia napędzała mechaniczny system magazynowania energii z kołem zamachowym w postaci kolejnego silnika elektrycznego, który – w połączeniu z innymi komponentami napędu hybrydowego – umieszczono w bezpiecznej, wykonanej z włókien węglowych komorze w kabinie pasażerskiej. System zaprojektowała i wyprodukowała firma Williams Hybrid Power zgodnie ze specyfikacją Porsche.

Jego prędkość obrotowa dochodziła do 40 tys. obr./min. Jeśli kierowca chciał wykorzystać zmagazynowaną energię, na przykład w celu uzyskania dodatkowego ciągu podczas przyspieszenia lub wyprzedzania, koło zamachowe było elektromagnetycznie wyhamowywane w trybie generatora. W rezultacie dwa silniki elektryczne przy przedniej osi otrzymywały wystarczającą ilość prądu, aby przez okres do 8 sek. zapewnić dodatkową moc 120 kW (163 KM), a od 2011 r. – 150 kW (204 KM). Efekt – 911 GT3 R Hybrid tymczasowo zamieniało się w samochód z napędem na obie osie.

Zależnie od sytuacji na torze Porsche mogło wykorzystać napęd hybrydowy albo do poprawienia swoich osiągów, albo do obniżenia zużycia paliwa.

Porsche 918 Spyder (2013 r.)

Porsche zainicjowało projekt, który przed końcem dekady doprowadzi do zbudowania pierwszego w historii firmy czysto elektrycznego samochodu sportowego. 918 Spyder oferuje wysokie osiągi na torze, ale może też „sunąć” po mieście bez emisji spalin i praktycznie bezgłośnie. Zaawansowany napęd hybrydowy łączy moc systemową 652 kW (887 KM) z prędkością maksymalną 345 km/h i średnim zużyciem paliwa w cyklu NEDC na poziomie 3,1 l/100 km.

Jako pierwszy seryjny samochód sportowy pokonał Północną Pętlę Nürburgringu w ciągu mniej niż 7 minut. Rekordowy czas okrążenia (6.57 min.) to m.in. zasługa dwóch silników elektrycznych i doświadczenia z napędami hybrydowymi. Szczególną cechą dwuosobowego, produkowanego seryjnie auta supersportowego są trzy niezależne silniki z możliwością indywidualnego sterowania. Tworzą one bazę dla unikalnej koncepcji napędu na obie osie i pozwalają wykorzystać pełnię możliwości napędu hybrydowego.

Główną rolę odgrywa tu 4,6-litrowy, wysokoobrotowy silnik V8 o mocy 447 kW (608 KM). Za pomocą suchego sprzęgła rozłącznego bezpośrednio łączy się on z ustawioną równolegle jednostką elektryczną o mocy 115 kW (156 KM). Oba mogą napędzać tylną oś – indywidualnie lub wspólnie – za pośrednictwem 7-biegowej przekładni Doppelkupplung (PDK). Jeśli kierowca nie potrzebuje siły napędowej, jednostki mogą być całkowicie odłączone – nawet do prędkości 150 km/h. Pozwala to na typowe dla Porsche „żeglowanie”, z wyłączonym silnikiem spalinowym.

Drugi napęd elektryczny działa mechanicznie, niezależnie od tylnej osi. Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi z wewnętrznym wirnikiem jest mały, lekki i łączy maksymalną prędkość na poziomie 16 tys. obr./min. z wysoką wydajnością. Za pomocą przekładni jednostopniowej przekazuje moc 95 kW (129 KM) na przednie koła. Oznacza to, że 918 Spyder tymczasowo dysponuje napędem na obie osie. Przedni silnik elektryczny jest odłączany za pośrednictwem zintegrowanego sprzęgła kłowego wyłącznie przy prędkościach powyżej około 265 km/h. W rezultacie funkcja napędu na cztery koła jest dostępna praktycznie w każdym momencie.

Poza dodatkową siłą napędową oba silniki elektryczne mogą również odzyskiwać energię. Prąd trafia do akumulatora litowo- jonowego o pojemności 6,8 kWh. Umieszczony za siedzeniami, pod kątem w podłogowej części monokoka, wyróżnia się on specjalnymi indywidualnymi ogniwami. Typowo dla hybryd plug-in może być ładowany także z gniazdka, za pomocą ładowarki pokładowej prądem przemiennym (maksymalnie 3,8 godziny) lub opcjonalnej szybkiej ładowarki prądem stałym (25 min).

Porsche 919 Hybrid (od 2014 r.)

Doświadczenia zgromadzone przy okazji 911 GT3 R Hybrid oraz 918 Spyder wpłynęły także na rozwój 919 Hybrid. Wraz z wyścigowym prototypem sportowa marka powróciła w 2014 r. do czołowej klasy Długodystansowych Mistrzostw Świata (WEC), a co za tym idzie – do rywalizacji w 24-godzinnym wyścigu Le Mans. Przy mocy systemowej przekraczającej 900 KM (662 kW) opracowane od podstaw i niezwykle skomplikowane 919 Hybrid jest najszybszym jeżdżącym laboratorium i najbardziej innowacyjnym samochodem wyścigowym zbudowanym kiedykolwiek przez Porsche.

Od samego początku ta śmiała koncepcja technologiczna ma jasny cel: optymalną wydajność energetyczną za pomocą możliwie największej efektywności wszystkich komponentów. Ich lista obejmuje technologię 800 V, która wyróżnia także w pełni elektryczny prototyp Mission E. Produkcja seryjnej wersji czterodrzwiowego samochodu sportowego rozpocznie się przed końcem dekady.

Od 2014 r. w mistrzostwach WEC obowiązują przepisy dające inżynierom wyjątkową swobodę projektowania kreatywnych rozwiązań. Z tego względu firma obrała nietypową drogę: hybrydowy napęd 919 bazuje na dwóch systemach odzyskiwania energii. Pierwszy działa stosunkowo konwencjonalnie: podczas hamowania umieszczony przy przedniej osi generator zamienia energię kinetyczną w elektryczną. Drugi, bardziej zaawansowany, nawet dzisiaj nie ma swojego odpowiednika w stawce Długodystansowych Mistrzostw Świata – korzysta bowiem z energii wewnętrznej gazów spalinowych.

Umożliwia to dodatkowa turbina, pełniąca funkcję zaworu wastegate: zawór sterujący chroni układy turboładowania przed przeciążeniami poprzez rozpraszanie ciśnień szczytowych. Z energii spalin, wcześniej bezpowrotnie traconej, jednostka określana jako MGU-H (Motor Generator Unit Heat) generuje prąd. W rezultacie Porsche 919 Hybrid to jedyny sportowy samochód w topowej klasie LMP1-H, który odzyskuje nadmiar energii nie tylko podczas hamowania, ale również w trakcie przyspieszania.

Jeśli chodzi o nośnik magazynowania energii 919, początkowo najlepszym wyborem wydawał się system z kołem zamachowym z 911 GT3 R Hybrid. Porsche opracowało samodzielnie chłodzone cieczą akumulatory litowo- jonowe, bazujące na technologii ogniw dostarczonej przez firmę partnerską A123 Systems. Łączy ona stosunkowo wysoką pojemność ze znaczną gęstością mocy i oferuje w ten sposób najlepszy kompromis pomiędzy szybkim zużyciem energii oraz mocą wyjściową.

W fazach przyspieszenia energia przepływa do przedniego generatora, który następnie działa jako jednostka elektryczna i napędza przednie koła za pośrednictwem mechanizmu różnicowego. Zapewnia to 919 Hybrid tymczasowy napęd na obie osie, ponieważ siła napędowa z zaledwie 2-litrowego silnika V4 trafia wyłącznie do tylnych kół.

Regulacje WEC dla klasy LMP1-H zakładają ograniczenie ilości energii elektrycznej odzyskanej i ponownie wykorzystanej w trakcie każdego okrążenia. W 2015 r. Porsche 919 Hybrid zostało pierwszym prototypem w najwyższej kategorii 8 MJ. Oznacza to, że na liczącej 13,629 km długości pętli toru Circuit des 24 Heures w Le Mans prototyp może wykorzystać 2,22 kWh energii i zużyć ekwiwalent 8 MJ (1 MJ = 0,28 kWh) oraz maksymalnie 4,31 l benzyny. Co ciekawe, energia elektryczna, którą auto odzyskało w każdym ze zwycięskich 24-godzinnych wyścigów Le Mans w latach 2015 i 2016, wystarczyłaby do pokrycia 3-miesięcznego zapotrzebowania typowego domu rodzinnego.

Porsche Panamera Turbo S E-Hybrid (2017 r.)

Czterodrzwiowa limuzyna świętowała swoją globalną premierę podczas targów motoryzacyjnych Geneva Motor Show. Jako topowy wariant linii modelowej Panamera, korzysta ona z 4-litrowego silnika V8 z wersji Turbo, połączonego z jednostką elektryczną o mocy 100 kW (136 KM). W efekcie generuje moc systemową 500 kW (680 KM) i niespotykany ciąg: już przy obrotach ledwie przekraczających prędkość biegu jałowego moment obrotowy wynosi 850 Nm. Pozwala to na przyspieszenie od 0 do 100 km/h w 3,4 sek. oraz uzyskanie prędkości maksymalnej 310 km/h.

Chłodzony cieczą akumulator litowo- jonowy zamontowany z tyłu pojazdu ma pojemność 14,1 kWh. Przy korzystaniu z gniazdka 230 V i prądu o natężeniu 10 A jego ładowanie trwa 6 godzin. Opcjonalna ładowarka pokładowa o mocy 7,2 kW skraca ten czas do 2,4 h.

Podobnie jak w przypadku modelu Panamera 4 E-Hybrid w module hybrydowym Porsche zastosowano sprzęgło rozłączne z elektromechanicznym sterowaniem za pomocą elektrycznego siłownika sprzęgła (ECA). Przynosi to korzyści w postaci krótkich czasów reakcji i wysokiego poziomu komfortu. Strategia doładowania czteronapędowej limuzyny Panamera – oferującej możliwość pokonania dystansu do 50 km wyłącznie siłą napędu elektrycznego – bazuje na tej z supersportowego 918 Spyder.

Standardowo Panamera Turbo S E-Hybrid uruchamia się w czysto elektrycznym trybie „E-Power”. Gdy kierowca wciśnie pedał gazu dostatecznie mocno, by przekroczyć punkt oporu, lub gdy poziom naładowania akumulatora spadnie poniżej wartości minimalnej, pojazd przełącza się w tryb Hybrid Auto, w którym dostępna jest siła napędowa obu silników.

Wszystkie cztery hybrydowe modele Porsche dowodzą, że połączenie dwóch źródeł mocy pozwala pogodzić osiągi z efektywnością – zarówno na drodze, jak i na torze.