A Hyundai új napelemes tetőmegoldásának technológiája
Számos autógyártó fektet a kutatás-fejlesztési tevékenységébe annak érdekében, hogy szennyezés-mentes energiát hasznosítsanak autóik energiaellátásához. Ennek a törekvésnek a Hyundainál az új Sonata napelemes tetőmegoldása.
A napból származó energiát elnyelő és hasznosító napfénytetőket, elsőként a Toyota alkalmazta a 2012-es Priusában. Abban az időben azonban az energiahatékonyság technológiai korlátai miatt a tetőből származó energiát csak a perifériás eszközökhöz, például a légkondicionáláshoz lehetett felhasználni, a hatótáv jelentős növelése érdekében nem. A Hyundai Sonata azon törekvése, hogy intelligens mobilitási eszközzé váljon, a 3. generációs Sonata Hybridben folytatódik, amely az előző YF/LF sorozatból az élvonalbeli, környezetbarát technológia új alkalmazásaival fejlődött tovább. Egy ilyen technológia a napelemes tető, amely a nap energiáján keresztül tölti a jármű akkumulátorait.
A japán Toyota Prius Prime és az amerikai Karma Revero jelenleg már olyan hatékonyabb napelemeket használ, amelyek valóban befolyásolják a hatótávot. Mindkét modell plug-in hibrid rendszerű és a Prius Prime PHEV opcióként kínál napelemes tetőt kb. 2 550 dollárért Japánban és Európában, míg a Revero esetén az amerikai modell alapáron tartalmazza ezt a felszerelést a kb. 110–125 ezer dolláros autóban.
A tető funkciója mögötti mechanizmus elég egyszerű. Amikor a napfényt elnyelik a cellái, elektromos energiát termelnek. A hatékonyság növelése érdekében különféle vezérlő mechanizmusokon keresztül történő feldolgozást követően az elektromos áramot mind az indító, mind a meghajtó akkumulátorában eltárolják. Ez a meghajtó akkumulátorban lévő energia meghosszabbítja a villanymotorral megtehető távolságot, míg az indító akkumulátor csökkenti a generátor számára az indító töltéséhez szükséges időt, ezáltal csökkenti a motor terhelését és javítja az üzemanyag-hatékonyságot. A Prius napeleme eltérő működési elvet követ: a tetőből származó energiát egy külön akkumulátorban tárolja, amely az energiát a hajtómű akkumulátorának töltésére továbbítja. A rendszer nemcsak egy további akkumulátort igényel, hanem a folyamat során energiahatékonyságából is veszít. A Sonata rendszere ebben a tekintetben hatékonyabb, mivel egyszerre tölti mind az indító, mind a meghajtó akkumulátorait.
A Sonata napfénytetője sok kutatáson ment keresztül hatékonyságának javítása érdekében. Először is kapcsolat van az energiahatékonyság és azon szög között, amelyben a nap sugarai bejutnak a panelbe. Az autó tetejére helyezett napelemek párhuzamosak a talajjal, de a kutatások azt mutatták, hogy a hatékonyság maximalizálásának ideális szöge a talajhoz képest 30 fok. Az autó teteje szerkezetileg korlátozva van ahhoz, hogy a 0 fokos szöget zárjon be, ami magyarázza annak alacsonyabb hatékonyságát a megfelelően szögletes háztetőre helyezett panelekhez képest. Mindezek alapján a Hyundai nagy teljesítményű cellákat telepített a napelemes tetőpanelekbe, amelyek nagy töltési hatékonysággal rendelkeznek. A Sonata paneljein lévő cellák hatékonysági aránya 22,8 százalék, ami körülbelül 30-50 százalékkal magasabb, mint a tetőpaneleknél alkalmazott tipikus celláké (15 ~ 19 százalék).
Persze van kapcsolat a hatékonyság és a külső feltételek között is. Például úgy tűnik, hogy a tetőre hullott levelek vagy por jelentősen csökkenti az áramtermelést. De a tesztek megerősítették, hogy ezek a körülmények az energiatermelésben csak 3-10 százalékos veszteséget okoztak. Mindaddig, amíg a tető nincs teljesen lefedve vagy nem romlott el, a töltési funkció többnyire érintetlen marad.
A Sonata Hybrid napelemeinek kapacitása körülbelül 200 W (pontosan 204); vagyis a megfelelő napfénynek kitett panelek 200 Wh villamos energiát termelnek. Ez nem elhanyagolható: 200 W képes két 100 wattos izzót vagy 11 háztartási LED fénycsövet (mindegyik 18W) működtetni. Ezen a szinten a napi 5,8 órás töltés évente 1 300 km-t adhat hozzá a teljes villamos hatótávolsághoz. Azok, akik közterületen parkolnak autóikkal és/vagy többet vezetnek napközben, még nagyobb többletet fognak tapasztalni. Mivel a napfénytető hatékonyságát külső feltételek (például az időjárás) befolyásolják, az üzemanyag-hatékonysághoz való hozzájárulása nem feltétlenül tükröződik a hivatalos üzemanyag-hatékonysági mérésekben. Ám átlagosan szabványos l/100 km alapon a tető kb. 7 százalékkal javítja az üzemanyag-fogyasztást.
A napelemes tető csökkenti az akkumulátor lemerülésének kockázatát is. Az autóelektronika területén tapasztalható közelmúltbeli fejlődése, például a fedélzeti kamerarendszerek megnövelték az akkumulátorfogyasztást és ezáltal a lemerülések számát is. A Koreai Biztosításfejlesztési Intézet szerint a 10 közúti segélyszolgáltatás közül 4 (2015-ben összesen 6 150 000 eset) az akkumulátor lemerülése miatt történt. A napelemes tetőn keresztül töltés alatt lévő elektromos áram napi 81 200 mAh-t tölt az akkukba, amely messze meghaladja az álló járművek napi 720 mAh-ját. Ezen felül a tetőnek csupán egy órát vesz igénybe, hogy kielégítsék a fedélzeti kamera napi energiaigényét (12 000 mAh). A napelemes tető határozottan csökkenti a lemerülések valószínűségét: még akkor is, ha a fedélzeti kamera folyamatosan működik, mindaddig, amíg az autó szabad téren parkol, az autó akkumulátora nem merül le. Az egyetlen helyzet, amelyben ez problémát okozhat, amikor az autót hosszú távon a pl. mélygarázsban parkolják le.
Mennyire környezetbarát egy napelemes tető? Ha megvizsgáljuk annak szénkibocsátásra gyakorolt hatását, megválaszolhatjuk ezt a kérdést. A szén-dioxid-kibocsátás csökkentése az összes autógyártó számára a legnagyobb kihívás. A globális autópiac fő területei, az Egyesült Államok és az európai piacok szigorú szabályozást vezettek be a CO2-kibocsátásra. A pénzügyi következmények itt egyértelműek: a Fiat/Chrysler csoport nemrégiben azzal került az újságok címlapjára, hogy szén-dioxid-kvótát venne és bár a konkrét számadatokat nem tették közzé, a Financial Times a vételárat több százmillió euróra becsülte. A szén-dioxid-kibocsátás szabályozása mellett az Egyesült Államok kormánya „cikluson kívüli jóváírásokat” kínál azoknak a gyártóknak, akik környezetbarát alkatrészeket használnak modelljeikben. A jóváírást az a technológia érdemli ki, amely – bár nem tükröződik a hivatalos üzemanyag-hatékonysági mérésekben – ugyanakkor mégis javítja az üzemanyag-hatékonyságot vagy hozzájárul az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentéséhez. A 2011 után bemutatott autók jogosultak erre a jóváírásra.
A cikluson kívüli egységeket gramm per mérföld (g / km Koreában) egységben adják meg. A hatékony lámpáknak például 0,16 g / mi, míg az ISG (stop-start rendszerek) 1,5 g / mi értékű jóváírást kapnak. A Sonata Hybrid napelemes tetejét az EPA 8,98 g / mi értékben határozta meg, ami a legnagyobb cikluson kívüli jóváírás egyetlen környezetbarát technológiának. A Hyundai vezető napelem-fejlesztése várhatóan nagy jelentőséget képvisel majd Európában is, ahol 2021-től további adókat vetnek ki a 95 grammot meghaladó kibocsátású modellekre.
Nincs sok olyan autógyártó, amelynek sorozatgyártású modelljeit olyan napelemes tetővel is fel lehet szerelni, ami meghosszabbítaná a hatótávot. Valójában a Toyota Prius az egyetleni ilyenm hiszen a Karma Revero ugyan minden változatán napelemes tető működik, de a magas, 110 ezer dollár feletti vételára jelentősen meghaladja a Hyundai és a Toyota szintjét.
Ahogy arról már korábban szó volt, a Prius napelemes rendszere az energiát a napelemekről egy külön akkumulátorba továbbítja, mielőtt az meghajtó akkumulátort töltené, míg a Sonata rendszere közvetlenül az akkumulátorokba táplálja be azt a napelemekből. Ez az eltérés közvetlenül az energiahatékonyság jelentős különbségéhez vezet. Ráadásul a Sonata Hybrid napelemes teteje a panelek fokozott teljesítményével hatékonyabbá tette a vezérlést, a Priushoz képest 20 százalékkal növelve a napi megtehető hatótávot. A Sonata egy napos töltésével 3,6 km nyerhető, ami magasabb, mint a Toyota által megadott 2,9 km. Ezen felül a Sonata Hybrid napelemes tetejének ára körülbelül 1 100 dollár, míg a Prius esetében ez 280 000 jen (kb. 2 550 dollár). Másszóval a Sonata rendszere erősebb, ám kétszer olyan gazdaságos rendszer, mint a Priusé.
A két napelemes tető szerkezetében is különbözik. A Prius napelemes rendszerében a paneleknek nincs szorítókerete; talán ennek eredménye, hogy a Prius állítólag kudarcot vallott az amerikai IIHS (Közúti Biztonsági Biztosító Intézet) által végzett tetőszilárdsági teszten. A Sonata Hybrid viszont „Jó” minősítést kapott az IIHS ugyanezen tesztjén. Noha az IIHS előírások teljesítése nem feltétlenül szükséges az autók Észak-Amerikában történő forgalmazásához, ez a fogyasztók számára fontos szempont. A Toyota Észak-Amerikában nem is forgalmazza napelemes rendszerét, ez csak a japán és az európai vásárlók számára lehetséges. Végül, a tervezés különbsége – a Sonata Hybrid egy fekete hátlapot használ, amely beleolvad a panelek celláiba és így hatékonyan teszi őket kevésbé feltűnővé. A Prius ezzel szemben egy fehér hátlapot használ.
Összességében a Sonata Hybrid napelemes tetőrendszere nemcsak hatékonyabb, hanem gazdaságosabb is, mint a Toyota Prius rendszere, bár el kell ismerni, hogy önmagában a hatótáv nem képes kielégítően bemutatni az adott rendszerek teljes előnyét. De függetlenül ettől a napelemes tetőrendszer lehetővé teszi a Hyundai számára, hogy egy lépéssel közelebb kerüljön az ideális környezetbarát autóhoz. A Hyundai csoport most azon dolgozik, hogy a fenntarthatóbb jövő érdekében a napelemes tető technológiáját további környezetbarát modellben is alkalmazni tudja.
Forrás: hyundaimotorgroup.com
