Har man fulgt med litt i nyhetene de siste årene, har man kanskje fått med seg at det er svært populært for store internasjonale stjerner å skryte av at de kjører rundt i hybriden sin. Men hva er egentlig dette å skryte av? Hvorfor skal det plutselig bli mer sosialt akseptert å kjøre rundt i en liten Toyota enn en stor SUV? Det skal vi prøve å forklare her.

Tidlig på 1900-tallet introduserte en i dag kjent mann, Ferdinand Porsche, et konsept kalt Mixte. Dette var en bil som ble drevet av elmotorer og batterier, lik de man kunne finne på tidlige elbiler, men som også hadde en genial løsning for å forbedre rekkevidden. Den fraktet nemlig med seg to Daimler IC generatorer som kunne lade opp batteriene mens den kjørte. Med Porsche selv bak rattet og en toppfart på 50 km/t vant bilen Exelberg-Rallyet i 1901.

På 1900 tallet ble det introdusert flere former for hybridbiler, men det var ikke før mot slutten av 1990 at det ble påbegynt masseproduksjon. I spissen av dette sto det som i dag er den mest kjente hybridbilen: Toyota Prius. I kjølvannet av suksessen til denne bilen har flere produsenter begynt å se at dette er veien å gå. De fleste store bilmerkene lager i dag en eller annen form for hybrid.

Hva er en hybrid?

En hybridbil er en bil som kombinerer to typer motorer, gjerne en elektrisk motor tilknyttet et batteri, og en liten bensinmotor. Her utnytter vi elmotoren mest mulig, selv om man ofte ser på hybriden som en «bensinbil». Som regel har man bensinmotoren som virker mer eller mindre konstant ved høyere fart, mens elmotoren bidrar til akselerasjon. På denne måten unngår man å bruke bensinmotoren til å akselerere. På konstant turtall kan nemlig en bensinmotor være et ganske energieffektivt alternativ, det er først når man krever akselerasjon fra den at den sluker bensin.

På nye hybridbiler bruker man gjerne elmotoren alene ved lav fart, som ved bykjøring og ved køkjøring, forutsatt at det er strøm på batteriene. Elmotoren benyttes også når man skal akselerere, hvor motoren trenger litt ekstra tilskudd av kraft. Ved å kombinere disse to motorene kan vi oppnå en samlet motorkraft (hestekrefter) som kan måle seg med biler med langt større bensinmotorer, men med et mye lavere klimagassutslipp.

Ved å bruke en liten og svært effektiv bensinmotor som er dimensjonert etter bilens gjennomsnittsbehov og ikke dens maksbehov, slik vi finner i vanlige biler, kan vi oppnå et mye lavere bensinforbruk.

Vi utnytter nemlig alle hestekreftene i en vanlig bensinbil svært sjelden, kun ved akselerasjon og i motbakker. Gjennomsnittlig bruker vi motorens maksimalkraft bare 1% av tiden vi kjører. En liten bensinmotor som ikke bidrar stort til annet enn akselerasjon og ved høy fart bruker, som du gjerne kan tenke deg, mindre bensin/diesel enn en stor motor. Vi kan enkelt forklare prinsippene bak hybridbiler gjennom Newtons 2. lov: F=ma (Kraft er lik masse multiplisert med akselerasjon). Ut i fra denne formelen kan vi se at kraften er direkte tilknyttet akselerasjon, og at ved en økning av akselerasjon må vi tilføre energi (kraft). I en hybridbil bruker vi en ekstra tilførsel av elektrisk energi gjennom batterier og elmotoren som kilde til denne energien. Skal bilen derimot kjøre i konstant fart trenger den ikke særlig stor tilførsel av kraft (i hovedsak kun til å motstå luftmotstand og friksjon i veibanen), og denne energien henter vi fra en effektiv bensinmotor. Elmotoren klarer å gi høyt dreiemoment ved lave turtall, får man til tross for en svak bensinmotor, god akselerasjon ut av lyskrysset.

Måten disse to kraftkildene kombineres på er derimot svært forskjellig fra produsent til produsent. Den mest vanlige er å kombinere kraften fra bensinmotoren og elmotoren for å drive akslingen, slik vi har forklart tidligere. En annen, og stadig mer populær måte å kombinere de to motortypene på, er å kun bruke bensinmotoren som generatorMaskin som omdanner mekanisk energi til elektrisk energi. til å lade opp batteriet, mens det er bare elmotoren som driver akslingen Denne teknologien krever en enda mindre bensinmotor, men med en svært kraftig elmotor kan man oppleve akkurat samme, eller faktisk høyere, kombinert motorkraft enn det man gjør i en konvensjonell bensin/dieselbil. Slik teknologi finner man i biler som for eksempel Chevrolet Volt, som har 150 elektriske hestekrefter. Slik teknologi finner man bare i Plug-in hybrider (les mer under), som har et vesentlig større batteri enn en vanlig hybridbil.

Regenerativ bremsing

Man utnytter også den kinetiske energienBevegelsesenergi: Ethvert legeme i bevegelse har bevegelsesenergi. Energimengden er bestemt av massen og farten til legemet etter formelen Ek = ½mv². til bilen, som ellers ville blitt tapt i form av varmeenergi blant annet gjennom bremsing (om man kjenner på bremsene på en bil etter en kjøretur kjenner man at de er varme, dette er kinetisk energi som har blitt omgjort til varmeenergi). Man skrur av elmotoren og tvinger den til å gå motsatt retning, vi utnytter dens egenskaper som generator. Elmotoren er jo som kjent det samme som en generator, bare at man tilfører energi til den, i motsetning til at den produserer strøm for eksempel gjennom en vindmølle. På denne måten kan hybridbiler lades opp i nedoverbakker og ved bremsing mot lyskryss. Denne teknologien kalles regenerativ bremsing, og er enda en av de store fordelene ved hybridbiler.

Plug-in hybrid

I de siste årene innen hybridbilsjangeren er det kommet noe som kalles plug-in hybrid. Dette er en videreutvikling av hybridbilkonseptet. Som nevnt har hybriden batteri som den lader opp mens den kjører, både via bremsing og via generatorer som er koblet til bensinmotoren. Det siste årene er det blitt introdusert stadig flere modeller som man også kan koble opp mot strømnettet og som har et mye større batteri (gjerne 10 ganger så stort!). På denne måten blir den ladet opp om natten, slik at man kan kjøre lengre med elmotoren før bensinmotoren må slå inn for å hjelpe til. Denne typen hybrid kan fungere som en fullverdig elbil i flere mil, i motsetning til en vanlig hybridbil som kun fungerer som en fullverdig elbil i noen km, ved lav fart.