Ikarus ’74: Hibrid autóbusz, napi futásteljesítménye 240 km, szállítható utasok száma 55 fő
Bizony! Nem csalás, nem ámítás, ahogy az a borítóképen is látható, az Ikarusnál 1974-ben mindjárt két hibrid buszt is terveztek, sőt, ezek nem csak a tervek szintjén léteztek, hanem el is készültek működőképes példányaik! Nos, ez a történet is igen kanyargós utakon jutott el a működő buszokig, forradalmi újdonsága miatt érdemes megismerni!
Borítóképen: Ikarus-VKI 1974-ből (forrás: Élet és Tudomány Kalendáriuma, 1985)
„A Budapesti Közlekedési Vállalatnál befejeződött az Ikarus 260 és az Ikarus 280 típusú autóbuszok prototípusának kísérleti üzeme. A tapasztalatokat részletes jelentésben juttatták el a gyártó vállalathoz, hogy a szériagyártásnál a kísérleti üzem során jelentkezett hibákat megszüntethessék” – írta a Városi közlekedés 1973. évi 3. száma.
Bár az IK 260 gyártása akkor már felfutott, de Budapestre csak 1973-ban érkezett meg, akkor is – mint fent láttuk – egy kísérleti időszak vette kezdetét, mielőtt aztán a típus nagy mennyiségben elárasztotta Budapest utcáit.
Akkoriban – és ez egyáltalán nem volt megszokott – máris voltak a típusnak kritikusai. Nézzük csak, a már említett lap 1973. évi 5. számában így írnak róla:
„A Budapesti Közlekedési Vállalat legújabb városi autóbusztípusa az Ikarus 260-as, kifejezetten városi és elővárosi használatra épített, 11,0 m hosszú, 2,5 m széles jármű. Magassága 3040 mm, a tengelyek távolsága az ajánlott 5600 mm-nél kisebb, mindössze 5400 mm, mely a jármű fordulékonyságát javítja. A padlómagasság jóval nagyobb az UIТР által ajánlottnál, ez nem kedvező.”
Az UITP (The International Association of Public Transport) nem más, mint a Brüsszeli központú Nemzetközi Tömegközlekedési Szövetség, ami már akkoriban is ajánlásokat fogalmazott meg a közösségi közlekedés eszközei tekintetében is. Ezek szerint a padlómagasság nem felelt meg az ajánlásoknak… Igen ám, de a magas padló lehetőséget is jelentett egyben:
Az Ikarus 260 alkalmas volt hibrid technológia befogadására, ami akkoriban jóval méretesebb volt, mint manapság.
Az első hírek a készülő hibridhajtású buszról 1974 januárjában jelentek meg. A beszámolók szerint az Ikarus egy 260-as típust biztosított KGM célprogramjához, melynek keretében a Villamosipari Kutató Intézet (VKI) az Autóipari Kutató Intézet (AUTÓKUT) közösen tárják fel a lehetséges fejlesztési utat megtalálni. A KGM célprogramja alapkutatást jelentett, tehát ezeket a buszokat első körben nem szánták forgalomba helyezni, sokkal inkább azt célozták meg, hogy kísérleteikkel rámutassanak az irányra, amelyet aztán majd a szériagyártás során követni érdemes.
Ez majd fontos tényező lesz a későbbiek során, így kéretik megjegyezni! A lényeg azonban az, hogy elkezdődött a munka!
De miért? Érdekes, az akkori lapok nem arról cikkeztek, hogy az olajválság nálunk is „begyűrűzött”, hanem arról, hogy micsoda komoly baj van Los Angelesben, ahol bizony a légszennyezés egy szintje felett megszólalnak a riasztók, és mindenkinek le kell tenni autóját, amíg a szmog el nem oszlik.
A kimondott cél tehát a környezetvédelem volt, egy olyan korban, amikor a dráguló olajszármazékok okán sorra létesítették, vagy bővítették a szenes erőműveket… Volt ennek az időszaknak egy ilyen „diszkrét bája”, kár is lenne tagadni, de nem is az ok az igazán fontos, hanem az, hogy megoldásokat kerestek a fogyasztás csökkentésére!
Akkori hírek szerint Svájcban a buszok (talán az Oerlikon kísérletezett ezzel) padlózata alá helyezett óriási lendkerekekkel igyekeznek csökkenteni a fogyasztást. Ez a rendszer úgy működött, hogy a megállókban áramot vettek fel úgynevezett „csápokkal”, amellyel meghajtottak a lendítők tengelyére szerelt motort, ami aztán generátorként is működött, ami aztán meghajtja a kerekeket míg egy másik megállóhelyre nem ér a busz. Ezzel a módszerrel akkoriban öt-hat kilométeres távokat tudtak megtenni.
A megoldás hátránya, hogy a lendítőkerék mozgása bizonytalanná teszi a busz futását. A másik akkor említett – és már igen régi! – megoldás az akkumulátoros elektromos rendszerek alkalmazása volt, de érdekes módon nem a Rába Pe-1-et, vagy a Rába-Ganz kocsikat, vagy az 1915-ben Budapesten forgalomba állt elektromos buszokat említik példaként, hanem hogy a „hanyatló nyugaton”, Kaliforniában akkoriban egy meg nem nevezett cég 2010 darab akkumulátoros elektromos busz leszállítására kapott megbízást…
Sőt, lehetett volna más példát is hozni, méghozzá kifejezetten hibrid megoldásról, hiszen Magyarországon 1938-ban hibrid hajtást alkalmaztak a vontatóhajóknál:
Akkoriban tehát leginkább a két fent említett megoldás volt napirenden, de mindkettőnek voltak komoly hátrányai is amellett, hogy működésükkel közvetlenül nem szennyezték a környezetet. A lendítőkerékkel kapcsolatban már leírtuk, hogy mi volt a főbb probléma – amellett, hogy ez a megoldás eleve csak városban jöhetett szóba, de az akkumulátoros elektromos megoldással kapcsolatban megtaláltuk Szűcs László Állami-díjas tervező, az Ikarus 200-as család egyik konstruktőrének nyilatkozatát, aki részt vett a hibrid Ikarus kifejlesztésében:
„A villamos motorok számos kedvező tulajdonsággal rendelkeznek, a levegőt egyáltalán nem szennyezik, zajtalanok, kedvező hatásfokkal üzemelnek, e városiközlekedésben elengedhetetlenül szükséges nagy gyorsulást képesek elérni. A meghajtáshoz szükséges energiát azonban nem tudjuk gazdaságosan biztosítani. Az akkumulátornak kicsi az energiasűrűsége: viszonylag nagytérfogatba és nagy súlyba csak nagyon kevés energiát vagyunk képesek belesűríteni.”
Gondoljunk csak bele: ma, amikor a technológia már rengeteget fejlődött, az akkumulátorok energiasűrűsége sokkal nagyobb, egy azonos méretű elektromos autó másfél-, kétszer nehezebb, mint egy hagyományos belső égésű motorral felszerelt, azonos méretű jármű…
Ennek alapvetően az az oka, hogy ugyan a technika rengeteget fejlődött, de az energia tárolása ma is pontosan ugyanazon az elven történik, ami fejlődés bekövetkezett, az csak a felhasznált anyagok, és a szerkezeti kialakítás terén jelentett előrelépést, az elméleti háttér egy jottányit sem fejlődött…
De mi most nézzük meg, hogy milyen irányban gondolkodtak 1974-ban, hogyan képzelték el a leghatékonyabb fogyasztás-csökkentést – ami természetesen a kibocsátás csökkentésével jár együtt!
Az Ikarus 260-as kasztnit természetesen kissé át kellett alakítani, így tehát nem gondoljuk azt, hogy az Ikarus csak odaadott egy vázat, illetve a hozzá tartozó egyéb elemeket, néhány helyen bizony bele kellett nyúlni a szerkezetbe. Ezt pedig azért hagyták meg az Ikarusnál, mert akkorra már igen komoly tapasztalatokkal bírtak az önhordó karosszériák kialakítását illetően, így tudni lehetett, hogy a szerkezet megőzni merevségét az átalakításokkal együtt is.
A padló alatt mintegy két és fél tonnányi akkumulátor csomagot helyeztek el, ami ugyan nem kevés, de a busz stabilitására nem volt rossz hatással, hiszen a súly alulra került. Hátra egy mindössze 100 LE teljesítményű, Ford eredetű motort szereltek, melynek feladata csupán arra korlátozódott, hogy egy generátoron keresztül, állandó fordulat mellett az akkumulátorokat töltse.
Indításnál mind a generátor, mind pedig az akkumulátorok részt vettek a munkában, egyenletes menetben a generátor szolgáltatta áram mozgatta a járművet, míg fékezésnél a hajtó motorok generátorként viselkedtek, és ekkor töltötték az akkumulátorokat is.
„A jármű esze tulajdonképpen egy tirisztoros szabályozó, amely a villamosenergiát oda viszi, ahol éppen szükség van rá. Ha a motort kell hajtani oda, fékezésnél a motorból az akkumulátorba, haa generátor több áramot termel, mint a busz mozgatásához szükséges, akkor az akkumulátorokat tölti, ha kevesebbet, az akkumulátorok is besegítenek a hajtásba” – nyilatkozta Bernáth Elek konstruktőr, az Autóipari Kutató Intézet munkatársa.
A lényeg tehát az, hogy egy mindössze 100 LE teljesítményű, állandó fordulatszámú (ideális fordulaton működtetett, ezért minimálisan szennyező) motor szolgáltatja a szükséges energiát, ami üzemmódtól függően áramlik az egyes hajtásban részt vevő elemek között.
Ha jobban belegondolunk, ez pontosan olyan elv, amit a Toyota is alkalmaz – és egy képernyőn meg is mutat Prius típusú autóiban. Természetesen ma már teljesen más technológiai alapokon áll a Toyota-féle hibridhajtás – és nem is pontosan azonos a működés, csak az alapelv hasonló! -, de talán az úgynevezett GM/Opel-féle hatótávnövelő (range extender) megoldáshoz áll a legközelebb.
Az Ikarus 260/1 (ez volt a gyári megnevezés) esetében elhagyhatták a sebességváltót és a tengelykapcsolót (mivel az elektromotorok a teljes fordulatszám tartományban állandó nyomatékkal működnek), a villanymotor közvetlenül hajtotta a hátsó hidat.
Miben áll ennek a megoldásnak a lényege? Nos, az akkumulátorok mennyiségéből – ami egyet jelent tömegükkel! – sokat meg lehetett spórolni a tisztán akkumulátoros elektromos hajtáshoz képest, a lendítőkerekes megoldáshoz mérten pedig az volt a nagy előnye, hogy nagyobb hatótávval bírt, és nem kellett töltőpontokat kialakítani a buszmegállókban.
A hátrány pedig nem más, mint az, hogy a helyi kibocsátás mértéke nem nulla, hiszen a 100 LE leadására képes motor az állandó, ideális fordulatszámon működtetve is szennyez – még ha nagyságrendekkel kevesebb káros anyagot is enged a levegőbe, mint a hagyományos dízelmotoros autóbusz.
Mit tudott tehát ez a busz? Nos, az Ikarus 260/1 maximális sebessége 52 km/h volt, napi futásteljesítménye 240 kilométerre adódott – úgy, hogy egy töltéssel 50 kilométert tudott megtenni -, a szállítható utasok száma pedig 60 fő volt.
Az igaz ugyan, hogy a sebváltó és a tengelykapcsoló elhagyása súlymegtakarítást jelentett, de a súlyos akkumulátorok miatt így is elég nehéz lett a busz, így az eredetileg száz személy szállítására tervezett busz csak 60 személy szállítására volt alkalmas, de elmondhatjuk, hogy a kísérlet sikeres volt! És azt se feledjük el, hogy a napi megtehető kilométerek számít igencsak megnövelte volna, ha az eredeti terv megvalósul, nevezetesen, hogy az akkumulátorokat cserélhető módon rögzítik, így pedig az üzemidő alatt, amíg merül egy garnitúra akksi, a másik garnitúra tölthető, a csere pedig percek alatt elvégezhető!
Mi jelentette ez esetben a sikert? Egyrészt tapasztalatot szereztek a mérnökök a hibridhajtással, másrészt el tudták mondani, hogy az egyik irányt kipróbálták, így már nem csak elvi alapú számítások, hanem gyakorlati tapasztalatok is voltak arra nézve, hogy miként, és mennyiért, milyen feltételek mellett üzemeltehetők a hibrid buszok, de ami a legfontosabb talán;
Elkezdtek egy olyan munkát, amit, ha folytatnak, akkor a világ élvonalába maradtak volna a hibrid-hajtás területén is.
És akkor itt jön az, amit megjegyzésre ajánlottunk; a VKI és az AUTÓKUT kifejezetten kísérletnek szánta a buszokat (kettő készült, egy szinkron és egy aszinkron motoros), arra egy percig sem gondoltak, hogy ebből sorozatgyártás lesz, egész egyszerűen csak a majdani fejlesztések lehetséges irányának kipuhatolása volt a céljuk!
Az Ikarus a fejlesztésben tényleg csak a némileg módosított vázszerkezettel, és annak alkatrészeivel járult hozzá a fejlesztéshez, a hajtás kialakításában nem vett részt, hiszen akkor kapacitásait a hagyományos Rába-MAN motorokkal szerelt 200-as sorozat palettájának minél szélesebb kibontása kötötte le.
És mégis miért mondjuk, hogy sikeres volt a kísérlet?
- Mert működő példányokat sikerült létrehozni.
Kiderült, hogy:
- Az ólomakkumulátorok még a hibrid töltés ellenére – kevesebb akkumulátor-szükséglet mellett – is túl nehezek, a terheléscsúcsokat mégsem képes teljes mértékben kiszolgálni.
- A fékenergia visszanyerése nem elég hatékony a cellafeszültség hirtelen emelkedése következtében fellépő vízbontás okán.
- Az energiatárolás még így sem elég hatékony, a teljes fogyasztás – az állandó fordulatú dízelmotor és a betáplált villamos energia összességében – magasabb, mint a normál dízelmotoros megoldás esetében.
- A szerkezet bonyolult, de még így sem szünteti meg teljes mértékben a szennyezőanyagok kibocsátását (ezt persze előre lehetett tudni, de más előnyök mellett ez önmagában még vállalható lett volna).
- A szállítható személyek száma alacsonyabb, mint a dízelmotoros meghajtás esetén.
- Az aszinkron motoros meghajtás műszaki szempontból jól vizsgázott, de a megoldás a tirisztoros vezérlő miatt igen drága.
A fentieket persze kudarcként is lehetne értékelni, de a kudarc ebben az esetben nem az volt, hogy ezt a kísérletet lefolytatták, hanem az, hogy ezeket a tapasztalatokat aztán nem hasznosították további fejlesztések során, inkább elvetették a koncepciót.
Ha jobban belegondolunk, a mai hibrid-üzemű autóbuszok – bár sok esetben nem azonos az energiafolyam rendszere – tulajdonképpen a fent ismertetett problémák részbeni, vagy teljes kiküszöbölésével érik el azt, hogy hatékonyabbak a tisztán dízelüzemű társaiknál, így elmondhatjuk, hogy;
Ha a kísérletben résztvevők tovább folytatták volna kutatómunkájukat, és évről évre beépítik koncepciójukba a technika aktuális vívmányait, ma biztosan nem itt tartana a hibrid-technológia!
De sajnos ez nem így történt, mert akkoriban sem idő, sem pénz nem volt arra, hogy ilyen jellegű alapkutatásokat hosszú éveken keresztül lehessen vinni, amíg egyszer csak meglelik azt a megoldást, ami mind műszaki, mind gazdasági értelemben megfelelő szintet jelent. Hogy aztán azt is tovább csiszolgassák az első generációs hibridek sorozatgyártásának elindítása után is…
Ez sajnos nem így történt, de mi azért nem dőlünk kardunkba ettől a ténytől, ugyanis az Ikarus így is a világ élvonalát jelentette!
És nem csak az úgynevezett hagyományos hajtások terén, hiszen – és ez nagyon fontos!!! – akkoriban a világ más gyártói, a neves nyugati cégek által kikísérletezett hibridek egy kicsivel sem voltak jobbak, sőt… De a történelem más utat szabott meg a nyugati és a keleti gyártóknak, ez azonban már nem technikai, hanem egy teljesen más kérdés, amivel mi itt és most nem foglalkozunk.