Svinghjul er smartere end hybridteknologi
Volvo håber på at være den første producent, der lancerer svinghjulsteknologien KERS, eller Kinetic Energy Recovery System, i almindelige gadebiler. Teknologien har klare økonomiske fordele frem for et hybridsystem, mener lektor ved DTU.
Kilde: Volvo - Grafik: Martin Kirchgässner
Læs også
Læs mere om
Volvo er så langt i deres udvikling af svinghjulsteknologien KERS, at bilproducenten til vinter starter test af systemet på de svenske landeveje. Formålet er at se, om systemet er så effektivt til dagligdagsbrug, som man håber.
Systemet, som er kendt fra Formel 1, virker ved, at et svinghjul opsamler kinetiske energi fra deceleration. I den proces bliver svinghjulet så at sige 'spolet' op, samtidig med at farten sænkes. Når bilen igen accelererer, eksempelvis fra et lyskryds, sender svinghjulet, som kan rotere med op mod 60.000 omdrejninger i minuttet, den opsamlede energi tilbage ud gennem bagakslen ved hjælp af en trinløs variabel gearkasse. Fordelen skulle angiveligt være en 20 procents besparelse af brændstofforbruget.
Anders Ivarsson, ph.d. og adjunkt ved Institut for Mekanisk Teknologi på DTU, ser en klar fordel ved svinghjulsbaserede regenerative bremsesystemer frem for de ofte meget dyrere systemer i f.eks. hybrid- og elbiler.
»Jeg mener helt klart, at et svinghjulsbaseret regenerativt bremsesystem har et bedre perspektiv end hybridteknologi, primært fordi det vil være billigere at fremstille,« siger han.
Når det handler om at finde en løsning, der kan nedsætte CO2-udslippet fra biler, bliver elbilen og til dels hybriden ellers fremhævet som løsningen på vores problemer. De har nemlig en højere virkningsgrad end brændstofdrevne biler, bl.a. fordi de kan genvinde noget af energien ved nedbremsningen, som ellers bare ville være blevet til varme i bremserne. Men det holder ikke i praksis, mener Anders Ivarsson. I længden kan batterierne nemlig ikke holde til den kraftige ladning, de bliver udsat for, når bilen bremser. Og det er stadig batteriet, der er den helt store økonomiske og miljømæssige byrde for elbilerne.
»Hybriden er jo både en bil med el- og forbrændingsmotor. Det er en teknologi, som virkelig er kompliceret og dyr, og hvis der er noget, teknologien ikke må være, så er det dyr. Både hybrid- og elbiler er vanvittigt dyre, og brændselsceller er endnu dyrere,« siger Anders Ivarsson.
For at teknologierne skal have en reel chance for at blive udbredt, skal den nemlig være så billig, at det kan være muligt for almindelige mennesker at afskrive merprisen over eksempelvis fem år. Ellers tror Anders Ivarsson ikke på, at teknologien vil få nok gennemslagskraft.
»Selv om KERS er et skrøbeligt stykke mekanik, er der et potentiale for masseproduktion. Batteriers pris har en høj nedre grænse på grund af råvarepriserne. Den begrænsning har du ikke med et regenerativt system, og med udvikling af produktion og design tror jeg, at KERS har udmærkede perspektiver,« forklarer Anders Ivarsson.
Men han forestiller sig nu ikke KERS i alle biler. Det bliver en ting til dyre biler, som i forvejen går forrest med teknologi.
Den største udfordring ved at få et KERS-system til at fungere er reguleringen af de forskellige mekanismers interaktion. Når man starter fra lyskrydset, skal det ske med svinghjulet. Når energien er opbrugt, skal motoren overtage gnidningsfrit. Og hvis systemet skal have fuld effekt, har motoren selvfølgelig været slukket, fra man begyndte at bremse ned mod lyskrydset. Så Anders Ivarsson ser en stor udfordring i at få det reguleringstekniske til at fungere ubemærket.
»Du skal kunne bremse komfortabelt samtidig med at du skal kunne tilpasse bilens hastighed til den omgivende trafik. Så det betyder, at systemet skal have en hurtig responstid. Du skal ikke opleve, at der er en hel masse mekanismer, der skal nå at komme i indgreb, når du bremser. Det skal være glidende. Udfordringen er egentlig, at hjulene skal rotere langsommere, mens svinghjulet roterer hurtigere. Så jeg forestiller mig, at det reguleringstekniske kan tage mange år at mestre,« siger Anders Ivarsson.
For at få svinghjulet til at rotere hurtigt, selv om hjulene sænker farten, er det nødvendigt at have en trinløs variabel gearkasse, eller et CVT-gear som det også kaldes, med et stort spænd i udviklingsforhold. Og det er et system, der skal være holdbart, når energien fra et 6 kg svinghjul, der roterer med 60.000 omdrejninger i minuttet, sendes tilbage og ud i asfalten, fortæller Anders Ivarsson.
»Det svage led er CVT-gearet. Det er en skrøbelig komponent, men det er det, der har gjort det muligt, at vi formentlig kommer til at se regenerative bremsesystemer i almindelige biler på et tidspunkt. CVT er simpelthen nødvendigt, for at et mekanisk regenerativt system kan virke,« forklarer Anders Ivarsson.
Svinghjulet er lavet i kulfiber, men Volvo forsøgte sig allerede i 80'erne med teknologien, hvor svinghjulet var lavet af stål, og derfor var for ineffektivt. Det nye system skulle ud over en brændstofbesparelse på op mod 20 procent ved blandet kørsel også kunne give en væsentlig forbedring i accelerationen, da energien fra svinghjulet skulle svare til 80 hk.
