آیا خودروهای هیبریدی واقعاً ۴ لیتر مصرف می‌کنند؟ مقدار کارخانه‌ای و مصرف واقعی

پاسخ کوتاه: هیبریدهایی که مقدار کارخانه‌ای آنها 4 لیتر را نشان می‌دهد، در جاده واقعی معمولا به این عدد نمی‌رسند؛ در هیبریدهای پلاگین‌دار اندازه‌گیری شده که مصرف میانگین واقعی می‌تواند 3 تا 5 برابر مقدار کاتالوگی باشد. دلیل این موضوع بد بودن خودرو نیست، بلکه تفاوت ساختاری میان شرایط آزمایشگاهی که مقدار کاتالوگی را تولید می‌کند و ترافیک واقعی است. در این نوشته بررسی می‌کنیم با داده‌های قابل اندازه‌گیری که این تفاوت از کجا سرچشمه می‌گیرد، چه شرایطی مصرف را چقدر افزایش می‌دهد و کدام نوع هیبرید برای کدام کاربر واقعا مناسب است.

مقدار مصرف کارخانه‌ای چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟

عدد مصرفی که در کاتالوگ می‌بینید، مقداری نیست که مالک خودرو به دست آورد؛ یک معیار مقایسه است. در اروپا تمام خودروهای نو از آزمایش استانداردشده‌ای به نام WLTP عبور می‌کنند. از آنجا که هر خودرو در یک چرخه یکسان آزمایش می‌شود، مقایسه بهره‌وری میان مدل‌ها ممکن می‌شود؛ فایده کار همین‌جا تمام می‌شود. محیط آزمایش قادر به بازتاب ترافیک، جاده، دمای محیط، استفاده از کولر و الکترونیک و رفتار راننده نیست. یعنی مقدار WLTP خط‌کشی عالی برای مقایسه مدل‌ها و خط‌کشی ضعیف برای پیش‌بینی مصرف واقعی جاده است.

این ضعف در هر خودرویی به یک اندازه حس نمی‌شود. در داده‌های استفاده واقعی مربوط به خودروهای ثبت‌شده در 2022، میانگین تفاوت در بنزینی‌ها 21.1% (حدود 1.3 لیتر در 100 کیلومتر) و در دیزل‌ها 17.1% (حدود 1.0 لیتر در 100 کیلومتر) اندازه‌گیری شده است. در خودروهای احتراق داخلی کلاسیک، مقدار کاتالوگی معمولا حدود 20% خوش‌بینی دارد؛ حاشیه‌ای آزاردهنده اما قابل مدیریت.

منشأ تفاوت: هیبریدها با کدام فرض تولید مقدار می‌شوند

در هیبریدها، به‌ویژه هیبریدهای پلاگین‌دار (PHEV)، ماجرا فرق می‌کند. مقدار تأیید نوع PHEV بر این فرض استوار است که خودرو بخش مهمی از چرخه آزمایش را با برق طی خواهد کرد؛ محاسبه رسمی 70-85% از رانندگی را برقی فرض می‌کند. این فرض فقط در صورتی درست است که خودرو به طور منظم شارژ شود. یک PHEV شارژنشده به یک بنزینی معمولی تبدیل می‌شود که باتری حجیم و سنگینی را حمل می‌کند و اساس محاسبه رسمی فرو می‌ریزد.

این تله بُعد ریاضی نیز دارد. مقادیر PHEV اعلام‌شده توسط تولیدکنندگان کاملا در بازه باریکی مانند 1.13-1.55 لیتر در 100 کیلومتر محبوس شده‌اند. وقتی کف این‌قدر پایین است، هر لیتر اضافی تفاوت درصدی را به‌صورت تصاعدی بزرگ می‌کند؛ یک PHEV که 4 لیتر در 100 کیلومتر مصرف می‌کند، بیش از سه برابر مقدار کاتالوگش سوخت می‌سوزاند اما به معنای مطلق هنوز معادل یک بنزینی معقول است.

در استفاده واقعی، هیبرید واقعا 4 لیتر سوخت مصرف می‌کند؟

پاسخ این پرسش بر اساس نوع هیبرید و شیوه استفاده به سه سناریوی متفاوت تقسیم می شود. جدول زیر خلاصه می کند که مقادیر حتی درون یک دسته نیز چگونه از هم تفکیک می شوند.

داستان اعداد روشن است: در خودروهای PHEV، میانگین واقعی به طور متوسط 3 تا 5 برابر مقدار تأیید نوع است. در سوابق استفاده واقعی مبتنی بر 320.000 خودرو، انتشار واقعی CO2 خودروهای PHEV 3.5 برابر مقدار تأیید نوع یعنی 99 گرم در کیلومتر اندازه گیری شده است؛ در سال بعد این اختلاف به طور مطلق به 102 گرم در کیلومتر و به صورت نسبی از 249 درصد به 314 درصد افزایش یافته است. باتری های بزرگ تر مقدار رسمی را باز هم پایین تر برده اند اما سهم رانندگی الکتریکی در جاده را افزایش نداده اند.

تفکیک حیاتی اینجاست: کاربران شخصی 45 تا 49 درصد رانندگی واقعی را با برق انجام می دهند، در حالی که در خودروهای شرکتی این نسبت در حد 11 تا 15 درصد باقی می ماند. یک مقدار کاتالوگی واحد، در این دو سناریوی استفاده دو واقعیت کاملاً متفاوت را توصیف می کند. برای کاربر خودروی شرکتی، وعده 4 لیتری در واقعیت می تواند تا 8 لیتر هم برسد.

هیبریدهای کامل (HEV) تصویر متعادل تری ترسیم می کنند. در داده های کاربران، در مدل هایی مانند Jazz فاصله 10 تا 12 mpg از کاتالوگ دیده می شود؛ برخی تست های مستقل نشان می دهند که هیبریدها تا 33 درصد بیشتر از مقدار تبلیغ شده مصرف می کنند و در برخی تست های مصرف کننده نمونه های حدی با 4 برابر شدن مقدار سازنده یافت شده است. اما تصویر مطلق متفاوت است: اندازه گیری های واقعی جاده تأیید می کنند که هیبریدهای کامل در مقایسه با نمونه های احتراق داخلی همچنان 23 تا 49 درصد صرفه جویی ارائه می دهند. یعنی هیبرید صرفه جویی می کند، فقط به اندازه ای که ادعا شده نیست.

شرایط افزایش دهنده مصرف: سرما، سرعت، بار و ترافیک

چرا هوای سرد مصرف را در زمستان خراب می کند؟

سرما شرایطی است که هیبریدها کمترین علاقه را به آن دارند. اندازه گیری ها نشان می دهند در دماهای حدود 7- درجه سلسیوس (20 درجه فارنهایت) صرفه سوختی هیبرید 23 درصد و در هوای گرم (95 درجه فارنهایت) 12 درصد افت می کند. مکانیسم آن سه لایه است: شیمی باتری در سرما بازدهی از دست می دهد، موتور احتراق داخلی برای گرم کردن کابین ناخواسته مکرراً روشن می شود و فرمول سوخت زمستانی خودش انرژی کمتری حمل می کند. در خودروهای تمام بنزینی موتور از قبل برای گرم شدن کار می کند، بنابراین افت ناشی از گرمایش کمتر حس می شود؛ و مزیت بازدهی هیبرید دقیقاً در همین نقطه ذوب می شود.

سرعت بالا و آیرودینامیک

فیزیک اینجا تبعیض قائل نمی‌شود: بنزینی، دیزلی، هیبریدی یا برقی بودن تفاوتی ندارد؛ با افزایش سرعت، مصرف انرژی به‌صورت نمایی افزایش می‌یابد. ناحیه قدرت هیبریدها سرعت پایین و رژیم‌های ترمزگیری است؛ سرعت ثابت اتوبان دقیقاً خارج از این ناحیه قرار دارد. به همین دلیل در بسیاری از مدل‌های هیبریدی، مصرف شهری بهتر از اتوبان درمی‌آید؛ مثلاً اینکه یک مدل هیبریدی در شهر 50 mpg و در اتوبان 47 mpg بزند، نمونه‌ای معمول است.

بار اضافی وضعیت را سنگین‌تر می‌کند. یک باکس سقف کاملاً پر می‌تواند مصرف اتوبان را بلافاصله 10 تا 20 درصد افزایش دهد. در PHEVها، وزن اضافی باتری و سیستم محرکه از قبل نیاز انرژی به ازای هر کیلومتر را بالا برده است؛ با اضافه شدن کولر، وضعیت و باد لاستیک‌ها، رانندگی تهاجمی و ناهمواری جاده، فاصله گرفتن از مقادیر کارخانه‌ای اجتناب‌ناپذیر می‌شود. اندازه‌گیری شده که تغییرات چرخه رانندگی در خودروهای معمولی می‌تواند بازده را بین 1.5 تا 1.7 برابر تغییر دهد؛ بار موتور متغیر غالب این معادله است.

شهر یا جاده طولانی: ناحیه کاری هیبرید

هیبریدهای کامل چون در سرعت‌های پایین و هنگام ترمزگیری به موتور برقی تکیه می‌کنند، در ترافیک توقف‌وحرکت بیشترین بازده را دارند؛ ترمز بازیابی انرژی ازدست‌رفته هنگام کند شدن را به باتری بازمی‌گرداند. در جاده طولانی فرصت ترمزگیری برای کارکرد این مکانیزم کاهش می‌یابد و سرعت بالا می‌ماند؛ هیبرید همچنان قابل قبول کار می‌کند اما برتری‌اش کم می‌شود. در PHEV معادله بعد دیگری هم پیدا می‌کند: اگر به‌طور منظم شارژ شود، ترافیک شهری تقریباً کاملاً با برق طی می‌شود و در جاده طولانی مانند یک هیبرید کامل کارآمد رفتار می‌کند. اما برای PHEVی که منظم شارژ نمی‌شود، جاده طولانی به دلیل وزن باتری حمل‌شده ممکن است حتی نتیجه‌ای بدتر از دیزل به همراه داشته باشد.

چرا مقادیر اصلاح می‌شوند؟

بزرگی این اختلاف باعث تحرک تنظیم‌گران شد. در اتحادیه اروپا از 2021 به بعد نصب ردیاب مصرف سوخت داخلی به نام OBFCM برای همه خودروهای جدید با سوخت مایع الزامی است؛ این سیستم‌ها مقادیر واقعی را سالانه گزارش می‌کنند و امکان اندازه‌گیری اختلاف را فراهم می‌سازند. در سمت PHEV نیز ضریب کاربردی (utility factor) به‌کاررفته در محاسبه CO2، یعنی فرض سهم رانندگی برقی، از 2025 در دو مرحله (تنظیم دوم در 2027) تغییر می‌کند. انتظار می‌رود این تغییرات که ضریب اصلاح دفعات شارژ را به محاسبه رانندگی برقی می‌افزایند، اختلاف را کاهش دهند؛ اما انتقادها بر این جهت متمرکز است که فرض‌های فعلی استفاده واقعی را منعکس نمی‌کنند و PHEV بدون شارژ هرگز بازده وعده‌داده‌شده را ارائه نخواهد کرد.

معنای عملی این اصلاحات برای خواننده این است: در آینده نزدیک احتمالاً مقادیر کاتالوگی PHEV واقع‌بینانه‌تر از امروز اما بالاتر خواهد بود. دانستن اینکه عدد اعلام‌شده 1.6 لیتر بر 100 کیلومتر یک وعده نیست بلکه نتیجه ریاضی تحت فرض‌های مشخصی است، تصمیم خرید را بر زمین درستی می‌نشانند.

در این چارچوب، هیبرید برای چه کسی منطقی است؟

اندازه‌گیری‌ها این را می‌گویند: اکثر SUVهای هیبریدی با مقادیر بالای 35 mpg و سدان‌های هیبریدی با مقادیر بالای 45 mpg نسبت به موتور درون‌سوز تقریباً 40 درصد بهبود ارائه می‌کند. کاربری که روزانه مسافت کوتاهی می‌رود و امکان شارژ دارد، از PHEV بازدهی کامل می‌گیرد؛ مالکانی که به طور منظم شارژ می‌کنند گزارش می‌دهند که در طول روز اصلاً بنزین مصرف نمی‌کنند و با سیستم‌هایی که حتی با باتری خالی هم خوب کار می‌کنند، در جاده‌های طولانی مصرفی بهتر از 50 mpg و بردی بیش از 500 مایل دارند. در مقابل، یک PHEV که باتری آن هرگز شارژ نمی‌شود، به دلیل وزن اضافی‌اش ممکن است حتی از هیبرید کلاسیک یا دیزل ضعیف‌تر عمل کند؛ برخی سیستم‌ها با باتری خالی مصرف را به شدت خراب می‌کنند، در حالی که سیستم‌های خوش‌تنظیم حتی با باتری خالی هم معقول باقی می‌مانند.

جنبه نگهداری هم بر این تصمیم تأثیر می‌گذارد. نگهداری خودروی هیبریدی شامل تعویض روغن، ترمزها، سیستم خنک‌کننده، سیستم باتری و روغن گیربکس است؛ برای روغن و دوره‌ی تنظیم فرمان و ترمز حدوداً 10.000 تا 15.000 مایل و برای فیلتر هوا 20.000 مایل توصیه‌ی متداول است. از آنجا که موتورترمز فعال می‌شود، لنت‌های ترمز معمولاً کمتر فرسوده می‌شوند و بسیاری از مالکان هزینه‌ی نگهداری را کمتر از خودروی احتراق داخلی می‌دانند. پس اگرچه عدد کاتالوگی اغراق‌آمیز است، صرفه‌جویی واقعی که هیبرید ارائه می‌دهد، در صورت استفاده‌ی متناسب با شرایط، همچنان ملموس و قابل اندازه‌گیری است.

جمله‌ی نتیجه با بازتاب مهندسی چنین خلاصه می‌شود: مقدار کارخانه‌ای 4 لیتر یک دروغ نیست، بلکه حقیقتی متعلق به آزمایشگاه است؛ اینکه در جاده‌ی واقعی به آن برسید یا نه را سرما، سرعت، بار و عادت‌های شارژ شما تعیین می‌کند.

منابع

• کاربرد واقعی خودروهای هیبریدی پلاگین‌دار در اروپا: به‌روزرسانی 2022 - ICCT
• انتشار میزان انتشار CO2 و مصرف سوخت واقعی خودروها و ون‌های جمع‌آوری‌شده در 2022 - کمیسیون اروپا
• مصرف سوخت و انرژی واقعی خودروهای سواری و تجاری سبک در هلند 2024
• چرا مصرف سوخت واقعی هیبریدهای پلاگین‌دار اغلب بیشتر است - admin.ch
• PHEVها کارایی وعده داده بودند، رانندگان سه برابر بیشتر سوخت می‌سوزانند - Carscoops
• هوای سرد مصرف سوخت هیبریدها را 23 درصد کاهش می‌دهد - Automotive News
• حساسیت مصرف سوخت خودروهای معمولی و هیبریدی - DOE AFDC
• عملکرد مصرف سوخت و انتشار آلاینده‌ها در رانندگی واقعی - Huang 2019, ScienceDirect
• رویه آزمایش جهانی هماهنگ‌شده خودروهای سبک - ویکی‌پدیا
• ارقام کارایی MPG بیش از همیشه از «دنیای واقعی» فاصله دارند - PistonHeads