Audi A7 Sportback h-tron quattro Od 0 do 100 km/h w 7,9 sekundy i

Audi A7 Sportback h-tron quattro
Od 0 do 100 km/h w 7,9 sekundy i maksymalna prędkość rzędu 180 km/h. Na jednym baku
przejeżdża ponad 500 km, a z rury wydechowej wydobywa się tylko kilka kropli wody.
Zaprezentowane na wystawie Los Angeles Auto Show 2014 Audi A7 Sportback h-tron quattro,
wyposażone jest w mocny sportowy napęd, w którym źródłem energii jest ogniwo paliwowe.
Elementami wspomagającymi to podstawowe źródło napędu są: współpracujący z ogniwem
paliwowym akumulator hybrydowy i dodatkowy silnik elektryczny zamontowany z tyłu pojazdu.
Elektryczna moc systemowa 170 kW jest przenoszona zarówno na przednie, jak i na tylne koła. Taki
rozkład sił napędowych sprawia, że nieemitujące spalin Audi A7 Sportback jest samochodem typu
quattro. To nowość w przypadku samochodów z ogniwami paliwowymi.
„Audi A7 Sportback h-tron quattro to Audi w pełnym tego słowa znaczeniu – sportowe i wydajne. W
myśl filozofii konstrukcji e-quattro, wyposażono je w dwa silniki elektryczne napędzające cztery koła”
– mówi prof. dr Ulrich Hackenberg, członek zarządu Audi AG ds. rozwoju technicznego. „Koncepcyjny
samochód typu h-tron jest najlepszym przykładem, że koncern z Ingolstadt wszedł w erę rozwiązań
technicznych opartych na ogniwach paliwowych. Gdy tylko rynek i infrastruktura będą gotowe,
rozpoczniemy produkcję seryjną.”
„H“ w skrócie nazwy h-tron to symbol wodoru. Prezentowane przez Audi na Los Angeles Auto Show
pojazdy w warstwie wizualnej przypominają modele seryjne. Jednak znaczek h-tron jasno świadczy,
że samochód, podobnie jak e-tron i g-tron, należy do grupy modeli Audi z alternatywnym napędem.
Żadna dodatkowa cecha zewnętrzna nie wskazuje na to, że auto wyposażone jest w ogniwo
paliwowe wytwarzające energię elektryczną z wodoru.
Ogniwo paliwowe
Decydujące różnice kryją się pod maską. Ogniwo paliwowe, podobnie jak w konwencjonalnym
modelu A7 Sportback z silnikiem spalinowym, zamontowano z przodu. Ponieważ układ wydechowy
odprowadza wyłącznie parę wodną, wykonano go z tworzywa sztucznego, co znacznie zmniejszyło
wagę pojazdu.
Samo ogniwo paliwowe składa się z zespołu ponad 300 komórek, tworzących razem jeden stos
("Stack"). Po obu stronach znajduje się platynowy katalizator. Jądrem każdej komórki jest membrana
z tworzywa polimerowego.
Sposób działania ogniwa: Do anody doprowadzany jest wodór, rozkładany następnie na protony i
elektrony. Protony wędrują przez membranę do katody, gdzie reagują z pochodzącym z powietrza
tlenem, tworząc parę wodną. W tym samym czasie elektrony, już poza stosem, dostarczają energię
elektryczną – zależnie od obciążenia, pojedyncze napięcie wynosi od 0,6 do 0,8 V.
Całe ogniwo ma łączne napięcie od 230 do 360 V.
Najważniejsze, dodatkowe wyposażenie systemu to:
- Turbosprężarka tłocząca powietrze do ogniw,
- tzw. dmuchawa recyrkulacyjna – odprowadzająca niezużyty wodór z powrotem do anody i
zwiększająca w ten sposób wydajność,
- pompa cieczy chłodzącej.
Wszystkie te elementy napędzane są elektrycznie, prądem wysokiego napięcia pochodzącym z
ogniwa paliwowego.
By efektywnie chłodzić ogniwo paliwowe, wyposażono je we własny obieg chłodzenia. Wymiennik
ciepła oraz termoelektryczny, samoregulujący dogrzewacz, zapewniają przyjemną temperaturę w
przedziale pasażerskim.
Ogniwo paliwowe, pracujące w temperaturze ok. 80 stopni Celsjusza, wymaga bardziej złożonego
chłodzenia niż porównywalny silnik spalinowy, jest jednak nawet o 60 procent bardziej wydajne przy
starcie. To prawie dwukrotnie więcej niż w przypadku przeciętnego silnika spalinowego. Samochód
może zostać uruchomiony na zimno nawet w temperaturze do -28 stopni Celsjusza.
Hybryda typu plug-in
Charakterystyczną cechą Audi A7 Sportback h-tron quattro jest jego hybrydowy napęd typu plug-in.
To kolejny, po zaprezentowaniu Audi A2 H2 i Q5 HFC, konsekwentny krok koncernu z Ingolstadt w
rozwoju tego typu pojazdów testowych. Auto wyposażono w zaadaptowany z modelu A3 Sportback
e-tron akumulator litowo-jonowy o pojemności 8,8 kWh, ładowany wprost z gniazdka za pomocą
kabla. Akumulator zamontowano pod komorą bagażnika i wyposażono go we własny obieg
chłodzenia.
Tego typu wydajna bateria to idealny partner ogniwa paliwowego. Podczas hamowania może
magazynować energię pozyskiwaną z rekuperacji, a podczas przyspieszania, przy pełnym obciążeniu,
daje dużo mocy. Dzięki temu, przyspieszenie jest imponujące. A7 Sportback h-tron quattro spełnia
wszystkie standardy napędu typy quattro. Oś przednia i tylna obywa się przy tym bez połączenia i
mechanicznego przenoszenia sił napędowych. W przypadku poślizgu, moment obrotowy obu
napędzanych osi może być elektronicznie zmieniany i bezstopniowo regulowany.
Energia pochodząca wyłącznie z akumulatora Audi A7 Sportback h-tron quattro pozwala mu na
przejechanie ponad 50 km. Akumulator zamontowany z tyłu pojazdu można naładować podłączając
kabel wprost do gniazda elektrycznego. Zależnie od napięcia i siły prądu, pełne ładowanie trwa od
dwóch (gniazdo przemysłowe/360 V) do czterech godzin (gniazdo o napięciu 230 V w gospodarstwie
domowym).
Akumulator pracuje pod innym napięciem niż ogniwo paliwowe, dlatego między nimi znajduje się
przetwornica prądu stałego (DC/DC). Tzw. „trzyportowa przetwornica” znajduje się za stosem. Z
reguły wyrównuje ona napięcie, tak by silniki elektryczne mogły pracować ze swoim maksymalnym
stopniem sprawności - 95 procent.
Układy elektroniczne znajdujące się zarówno w przedniej, jak i w tylnej części pojazdu, przetwarzają
prąd stały z ogniwa paliwowego i akumulatora w prąd zmienny do napędzania silników
elektrycznych, wprawiając w ten sposób w ruch osobno przednie i tylne koła.
Oba silniki elektryczne, chłodzone wraz z przetwornicą prądu niskotemperaturowym obiegiem
cieczy, pracują synchronicznie i bez przerw. Każdy z nich ma moc 85 kW, a nawet 114 kW, jeśli
napięcie zostanie na krótko zwiększone. Maksymalny moment obrotowy to 270 Nm na jeden silnik
elektryczny.
W obudowach silników elektrycznych pracują przekładnie planetarne z jednostopniowym
przełożeniem 7,6:1. Mechaniczna blokada postojowa i funkcja mechanizmu różnicowego uzupełniają
cały system.
Fascynacja napędem e-quattro
Prowadząc Audi A7 Sportback h-tron quattro, kierowca ma możliwość poczucia możliwości
oferowanych przez napęd elektryczny współpracujący ściśle z nowym e-quattro. Bezgłośne
przyspieszenie jest w pełni dostępne jeszcze przed uruchomieniem właściwej jednostki napędowej, a
ogniwo paliwowe, przy pełnym obciążeniu, w sekundę osiąga swą maksymalną moc – dynamiczniej
niż silnik spalinowy, ponieważ cały napęd posiada tylko kilka elementów mechanicznych.
Dzięki sile przyspieszenia rzędu 540 Nm, Audi A7 Sportback h-tron quattro o ciężarze własnym
zaledwie 1950 kg, od 0 do 100 km/h przyspiesza w 7,9 sekundy. Jego prędkość maksymalna wynosi
180 km/h – wynik najlepszy wśród wszystkich konkurentów. Koncepcja e-quattro wymaga
precyzyjnego dopasowania silników elektrycznych względem siebie. Prezentowany pojazd studyjny
prowadzi się porównywalnie do samochodu seryjnego wyposażonego w mechaniczny napęd quattro
– sportowo, stabilnie, z dobrą trakcją.
Zamiast obrotomierza, na tablicy rozdzielczej znajdziemy wskaźnik informujący kierowcę o
aktualnym przepływie mocy. Wykresy po bokach pokazują stan napełnienia zbiornika wodoru i stan
ładowania akumulatora. Grafiki na monitorze MMI wizualizują przepływ energii. Gdy kierowca
naciśnie przycisk EV, pojazd pojedzie korzystając wyłącznie z energii elektrycznej pochodzącej z
akumulatora.
Przełączając z trybu D na tryb S, zwiększamy moc rekuperacji energii odzyskiwanej podczas
hamowania, efektywnie ładując tym samym akumulator podczas sportowej jazdy. Hamowanie
odbywa się prawie zawsze w czysto elektryczny sposób. Silniki elektryczne funkcjonują wtedy jako
generatory i przetwarzają energię kinetyczną samochodu w prąd elektryczny magazynowany w
akumulatorze. Dopiero przy energicznym lub awaryjnym hamowaniu, uaktywniają się dodatkowo
cztery hamulce tarczowe.
Po prawej stronie pięciodrzwiowego coupé znajduje się pokrywa, a pod nią zawór do tankowania
wodoru. Pełne tankowanie H2 trwa tyle samo co tankowanie konwencjonalnego samochodu – około
trzech minut. Zbiorniki komunikują się przy tym z dystrybutorem za pośrednictwem działającego na
podczerwień punktu dostępu i wymieniają się danymi na temat poziomu ciśnienia i temperatury.
Zero emisji zanieczyszczeń
Cztery zbiorniki wodoru Audi A7 Sportback h-tron quattro umieszczono pod podłogą bagażnika,
przed tylną osią i w tunelu środkowym. Aluminiowy szkielet konstrukcji samochodu pokryty jest od
zewnątrz karoserią z tworzywa wzmocnionego włóknem węglowym (CRP). Baki mogą pomieścić ok.
pięć kilogramów wodoru pod ciśnieniem 700 barów – wystarczająco dużo, by zagwarantować zasięg
ponad 500 km. Według testów spalania paliwa NEDC, Audi A7 Sportback h-tron quattro zużywa
zaledwie ok. jednego kilograma wodoru na 100 km – ekwiwalent 3,7 litra benzyny.
W określonych, lokalnych warunkach, pojazd ten już dzisiaj nie emituje do atmosfery żadnych
zanieczyszczeń. Jeśli zastosuje się w nim odnawialne paliwo wodorowe, będzie mógł jeździć
bezemisyjnie również globalnie. Od roku 2013 cztery pierścienie prowadzą w Dolnej Saksonii
pilotażową wytwórnię, w której ekologiczna energia wiatru służy do produkcji wodoru w procesie
elektrolizy. Obecnie wodór ten jest używany do produkcji syntetycznego metanu (e-gaz Audi). W
przyszłości jednak, gdy wytwórnia będzie przyłączona do mającej powstać sieci zaopatrzenia
doprowadzającej wodór do stacji paliwowych, bez przeszkód będzie można nim tankować
samochody z ogniwami paliwowymi. To rozsądna opcja zrównoważonej mobilności eliminująca
emisję spalin do atmosfery.
Inf Audi/ Bogusław Korzeniowski