Plug-in hybridy a Potěmkinova čísla

iFLEET » Aktuality » Fleet manažer » Plug-in hybridy a Potěmkinova čísla

Plug-in hybridy a Potěmkinova čísla

pondělí, 23. března 2020

Naše epocha je orientována na nejrůznější statistiky, údaje, čísla… Na ta, která exaktně vyjadřují nezpochybnitelná fakta, ale bohužel také na taková, kterým by asi nejvíc slušelo označení „Potěmkinova čísla“, coby variace na Potěmkinovu vesnici, tedy kulisy domků, které měly v roce 1787 přesvědčit Kateřinu II. Velikou, že oblasti okolo Dněpru jsou vzkvétající krajinou, jakkoli byly v reálu zbídačenou pustinou. Nevím, kterých údajů je dnes víc, jestli těch pravdivých, nebo „Potěmkinových“, ale když se podívám na oficiální údaje o spotřebě paliva vozidel koncepce plug-in hybrid (PHEV), tedy takových, která jezdí jak na fosilní palivo, tak na elektřinu (ať už vyrobenou z fosilií, slunce, větru, vody, jádra nebo třeba třením ebonitových tyčí…), mám neodbytný pocit, že se zase staví kulisy pro nějakou panovnici...

Pohled na mohutné SUV s hnacím systémem PHEV o hmotnosti ke dvěma tunám (nebo i víc), u kterého se v kolonce oficiální normované spotřeby směje údaj okolo dvou - tří litrů na sto kilometrů, mě nenaplňuje hrdostí, jak se naší civilizaci podařilo překonat základní fyzikální zákony, ale spíš zoufalstvím nad tím, jak si dnes dokážeme hrát s čísly, aby nám vše vyšlo tak, jak je to aktuálně zapotřebí. Protože „tak to má byť, tak je to správne“, jak bezmyšlenkovitě blábolí nadporučík Mazurek v Zelených baronech. Nemusíte být odborníkem na fyziku nebo automobilovou techniku, stačí, když si vyhledáte na netu obrázky vozítka se spotřebou jednoho litru na sto kilometrů, se kterým před lety poněkud naivně exhiboval Ferdinand Piëch (zadejte VW XL1) a porovnáte jej s některým z mohutných PHEV, u kterých se udává spotřeba jen o několik desetinek litru na sto kilometrů vyšší. A bude vám jasné, že je tady něco špatně. Ale co?

Ne, technický vývoj se za deset let určitě nepohnul tak dramaticky vpřed a kilo váží pořád kilo. Celé kouzlo je v metodice, v tom, jak se k údaji o spotřebě dopracujeme a také, což je stejně důležité, jak jej interpretujeme. Protože chybu lze udělat v jednom, ve druhém, nebo dokonce v obojím. To se pak samozřejmě míra nesouladu s reálem dramaticky zvyšuje, i když existuje teoretická možnost, že nesprávná interpretace nesprávných čísel povede nakonec ke správnému výsledku. Ale tento extrém ponechme stranou. Důležité je, mít jasno v tom, co vlastně ten normovaný údaj znamená. Jedině tak se můžeme rozhodnout, zda je pro nás PHEV to pravé, nebo ne.

Změna (ne)smyslu

Dejte mi pevný bod ve vesmíru a pohnu Zemí! Dejte mi na den tu moc a vytvořím normu, ve které bude mít i šestilitrový zážehový osmiválec spotřebu do tří litrů na sto kilometrů. Nevěříte? Tak schválně. Celková délka testu: 15 km, z toho 12 km mimo obydlenou oblast po silnici s klesáním aspoň 18 %. Následně se pojede 500 m na plný plyn a zbylých 2,5 km po rovině ustálenou rychlostí 79 km/hod. A je to v suchu!

Ale zpět do reality. V současnosti se spotřeba aut udává dvěma normami. Starou, trochu paradoxně označovanou jako New European Driving Cycle (NEDC) a novou, energeticky náročnější WLTP (Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedures). Původně měla metodika NEDC umožnit především porovnatelné výsledky spotřeby napříč automobilkami a automobilovými kategoriemi. Aby především ony samy věděly, jak na tom v porovnání s konkurencí vlastně jsou. I proto se její tvůrci příliš netrápili tím, že neodpovídá reálnému provozu. V době jejího vzniku (1996) hon na oxid uhličitý teprve začínal, a také hodnoty spotřeby uváděné v technických průkazech vycházely (logicky) z jiné metodiky. Jakmile se do nich ale začaly zapisovat údaje z NEDC, vyvstal problém s výrazným nesouladem oficiálních a reálných čísel. Do toho přišel v rámci EU enormní tlak na snižování emisí CO2 ze silniční dopravy a zároveň na to, aby se výsledky normované spotřeby přiblížily reálu.

Jen tak pro zajímavost: V roce 2014 činily průměrné normované emise CO2 všech osobních aut prodávaných v zemích EU 123 g/km (celosvětově dokonce jen 121 g/km), ovšem podle organizace ICCT (International Council of Clear Transportation) činily v reálném provozu 170 g/km. Byly tedy o 38 procent vyšší. Nově připravená norma WLTP měla tento rozdíl snížit na 23 procent. Samozřejmě nikoli tím, že se sníží spotřeba v reálu, ale tím, že se zvýší energetická náročnost testu. Proč se nepřipravil test, který by tento rozdíl zvýšil ještě výrazněji, ideálně na nulu? WLTP je bohužel kompromisem, který měl vyhovět charakteristice provozu na všech světových trzích, včetně USA nebo Číny, ovšem právě tyto země nakonec program WLTP opustily, a tak jej aktuálně využívá především Evropa a v pozměněné míře jej zřejmě zavedou také Japonsko nebo Indie. Čili tak jako NEDC nebyl již hodně dlouho „New“, tak WLTP není od samého začátku „Worldwide“. Kompromisy vzešlé z mezikontinentálních jednání v něm ovšem bohužel zůstaly zachovány… Druhým důvodem pro přetrvávající nesoulad, byť v umenšené míře, je to, že pokud bychom napsali metodiku, která věrně reflektuje reálný provoz, zamávalo by to nejen plněním limitů CO2, ale i nejedním trhem, postaveným na zdanění aut podle emisí CO2.

Kdo „správně“ počítá, ten se dopočítá

Oba testy, NEDC a WLTP by bylo možné provést na jednom testovacím zařízení, nicméně v současnosti se provádí na zkušebním zařízení již pouze WLTP test a hodnoty NEDC se z něj vypočítají podle schváleného propočtu s názvem CO2MPAS tool. Automobilky mají už tak dost práce s testem RDE (Real Driving Emision), který měří emise oxidů dusíku, který probíhá v reálném provozu a není vůbec snadné ho dokončit tak, aby byla metodika během jízdy bezezbytku dodržena. Mnohočetná opakování testu jsou běžnou praxí, což homologaci aut prodražuje, komplikuje a zdržuje. A jen tak na okraj: Právě tento test (RDE), nikoli WLTP, je důsledkem průšvihu Volkswagenu jménem Dieselgate…

Proč se vůbec výsledek WLTP přepočítává na starý NEDC? Inu proto, že striktnější a energeticky náročnější test WLTP byl zaveden v době, když již byl nevratně vyhlášen limit průměrných emisí vozového parku ve výši 95 g CO2 na kilometr jízdy pro rok 2021 a pokud by EU začala brát jako bernou minci výsledky WLTP (čímž by de facto změnila pravidla během hry), automobilky by to mohly v Evropě asi rovnou zabalit a začít vyrábět sdílené koloběžky. Proto se v rámci přechodného období udávají oba údaje NEDC a WLTP. První slouží jako „Potěmkinovo číslo“ pro politické sledování průměrných emisí CO2, druhý slouží jako vodítko pro zákazníka. Ne dokonalé, ale lepší než NEDC. Tato praxe skončí v září 2021, poté již bude udáván jen údaj WLTP.

Abychom měli představu, jak se obě normy liší, zde je pár příkladů: WLTP zvýšilo průměrnou rychlost v testu o 12,9 km/h. Namísto 33,6 km/h je to 46,5 km/h. To se stále nejeví jako dostatečně vysoká rychlost, ale změřte si někdy průměr na ca 25 km dlouhé trase, na které budete stát pětkrát na semaforech, jednou na železničním přejezdu a dva – tři kilometry se povlečete za traktorem nebo přetíženým kamionem na okresce… Maximální rychlost v testu je 131 km/h (u NEDC to bylo jen 120 km/h). WLTP také přikazuje razantnější akcelerace. NEDC nařizoval zrychlení o hodnotách od 0,39 do 1,04 m/s2, v případě WLTP je to 0,50 do 1,58 m/s2. To je poměrně výrazné zvýšení dynamiky a tedy energetické náročnosti testu. Proto jsou hodnoty spotřeby paliva podle staré normy NEDC nižší a dojezdy elektromobilů, nebo PHEV v elektrickém režimu vyšší.

Od nabití do vybití

V případě aut koncepce PHEV je měření spotřeby nejsložitější ze všech možností, které v současnosti máme. U konvenčních, tedy spalovacích vozů (jedno zda zážehových, nebo vznětových), je postup naopak nejjednodušší: Provede se testovací procedura (dvakrát - jednou při 23°C a jednou při 14°C), zváží se množství vyprodukovaného CO2 a z něj se vypočte spotřeba paliva v litrech. V případě elektromobilu je to obdobné, jen se nezachytává CO2, protože samotné auto jej neprodukuje. Měří se množství spotřebované energie. Baterie se nabije na sto procent, vůz provede celý test WLTP a poté se opět do plna dobije. Zkušebna je přitom vybavena dobíjecím zařízením, které zároveň měří ztráty vznikající během procesu dobíjení a výsledek opraví tak, aby zahrnoval jen energii použitou za jízdy. Emise CO2 jsou nula (Sic!), spotřeba je vyjádřena v kilowattech na 100 km.

U plug-inů se začíná také s plně nabitou baterií a celý testovací cyklus (měří 12,25 km), se opakuje tak dlouho, dokud se baterie nevybije a vůz nepřejde zcela do hybridního režimu. Poté se provede ještě jeden plný cyklus s vybitou baterií. Množství CO2 je pak počítáno na celkovou vzdálenost a poměr mezi vzdáleností na elektriku a na fosilní palivo je vyjádřen UF koeficientem (Utility Factor). UF pro elektromobil bude 1, pro spalovací vůz nula. Pluginy se pohybují mezi těmito hodnotami a čím je hodnota vyšší (větší podíl elektrické jízdy) tím je logicky také výsledek spotřeby paliva příznivější. To ovšem neznamená, že to byla jediná energie, kterou auto v testu spotřebovalo! Vybitá baterie je toho důkazem a pokud automobilka uvádí u svého PHEV pouze hodnotu spotřeby paliva, pak de facto klame spotřebitele, protože neuvedla celý výsledek testu. Ke spotřebě benzínu nebo nafty je třeba přidat ještě hodnotu spotřeby elektřiny. Je to totéž, jako bychom u elektromobilu udávali spotřebu 0 l/100 km a o elektrice taktně pomlčeli. Teprve kombinace obou hodnot dává u PHEV reálný objem energie, který je zapotřebí k ujetí sta kilometrů! Ale to ještě nekončíme, i tato čísla mají jen omezenou vypovídací hodnotu. Proč?

Pozor! Hranice normované spotřeby!

Celá legrace totiž začíná v okamžiku, kdy na své cestě dosáhnete bodu „zlomu“. Tím je přesně ta vzdálenost, která odpovídá celkové vzdálenosti, kterou daný plug-in hybrid ujel v rámci WLTP testu (počet opakování cyklu do vybití baterie plus jeden navíc). Dejme tomu, že to bude 74 km. Pokud tedy pojedeme jízdním stylem příslušejícím WLTP normě, včetně poměru jednotlivých režimů a hodnot zrychlení a také profil tratě bude odpovídat, pak bychom se měli na 74. kilometru dostat na hodnotu velmi blízkou normované spotřebě (pokud jsme vyjeli s plně nabitou baterií). Ale tady „kouzlo“ končí a začíná jít do tuhého. Pokud pojedeme dál, auto už se bude chovat jako full hybrid a jeho spotřeba půjde logicky nahoru. Na opravdu dlouhé „štrece“ se pak přiblíží klasické spalovací verzi, neboť na úseku cesty bez čistého elektropohonu si PHEV veze hromadu „železa“ navíc zbytečně a je tím oproti klasickému full hybridu značně znevýhodněn. Hmotnostní handicap příznivý efekt full hybridního systému víceméně eliminuje (vezete navíc nějakých 200 - 300 kg). Až budete po ujetí těch 74 kilometrů spěchat a bude to do kopce, může se u normované hodnoty posunout v reálu desetinná čárka na některých úsecích doprava…

Omezená smysluplnost

Takže jaké je resumé? Jsou plug-iny nesmysl? Tak jednoduché to není. Pro automobilky jsou jedním z řešení, jak se vyvléknout z placení pokut za nedodržení limitu emisí CO2 ve výši 95 g/km, který od letoška platí pro 80 % jejich prodejů a napřesrok už pro celou produkci. Každé prodané PHEV „Potěmkinovsky“ vykompenzuje zhruba dvě auta, která limit neplní. Pokud by se je tedy povedlo prodávat v poměru 1:2, jsou automobilky „za vodou“ i bez čistých elektromobilů. Jenže PHEV technologie s bateriemi o kapacitě kolem 14 kWh (což je pro dosažení ULEV hodnot při testu WLTP nezbytné) je drahá a sladění celé elektrické hnací větve (včetně vší výkonové elektroniky) s tou spalovací komplikované. Proto se nedá smysluplně využít u menších aut. S řadou PHEV jsem už jezdil a musím přiznat, že je fajn se po městě promenovat na elektriku. Nově navíc umí pluginy za jízdy také baterii dobíjet spalovacím motorem, což se sice jeví jako nesmysl, ale není (o tom někdy jindy). Výkon kombinovaného pohonu je taky zajímavý a pokud máte možnost nabíjet doma nebo v nějaké garáži a typicky jezdíte denně okolo šedesáti – sedmdesáti kilometrů, tak vám to bude vycházet z hlediska průměrné spotřeby paliva a celkových provozních nákladů docela hezky. Spotřebu v takovém případě totiž udržíte i v případě masivního SUV na hodnotách okolo pěti litrů, což se dnes nedá ani s dobrým dieselem, zvlášť pokud najedete řádnou porci po městě. Takže někomu jistě vyhoví, nesmysl nejsou, ale spásou taky ne.

Richard Plos

Více o tématu v magazínu FLEET firemní automobily č 1/2 2020