Victor Wouk az 1970-es években elutasított hibrid álma

Victor Wouk az 1970-es évek elején a amerikai kormány Clean Air Act keretében kiírt tenderre elkészített egy működő prototípust, amely a modern hibrid autó minden alapvető elvét hordozta. Az 1972-es Buick Skylarkon alapuló jármű a kibocsátásokban akár 91%-os csökkentést ért el, és jelentősen csökkentette a városi üzemanyag-fogyasztást; ennek ellenére az EPA nem fejezte be a programot, és a hibrid ötlet évtizedekre a polcra került az Egyesült Államokban. Wouk története az egyik legszabályozottabban dokumentált példa arra, hogy nem maga a technológia, hanem a döntési mechanizmusok hogyan késleltethetnek egy technológiát.

Ki volt Victor Wouk, és hogyan fordult az elektromos járművek felé?

Victor Wouk 1919. április 27-én született New York Bronx kerületében. Szülei a mai Fehéroroszországból származó zsidó bevándorlók voltak; bátyja, Herman Wouk elismert regényíró volt. Victor 1939-ben alapdiplomát szerzett a Columbián, 1942-ben doktorált a Caltech-en; disszertációja a benzinkiszolgálás során keletkező statikus elektromosságról szólt. A második világháború éveiben a Westinghouse-nál a Manhattan-tervvel kapcsolatos kutatásokon dolgozott.

Pályafutása a teljesítményelektronikára épült. 1956-ban megalapította a Beta Electric-et, az Egyesült Államok egyik vezető nagyfeszültségű berendezés-beszállítóját; 1960-ban pedig megalapította az Electronic Energy Conversion Corporation-t, amely nagy hatásfokú AC/DC konvertereket fejlesztett. A fordulópont 1962-ben érkezett: Russell Feldmann, a Motorola egyik alapítójának kérésére az elektromos járművek felé fordult, és megtervezte az első szilárdtestes elektromos jármű sebességvezérlést a Henney Kilowatt - egy elektromos Renault Dauphine - számára. Miután 1963-ban eladta cégét a Gulton Industries-nek, teljesen a akkumulátor- és motívialag világába merült.

Az 1960-as évek közepi AMC-Gulton együttműködés kritikus tapasztalathoz vezette. Az 1967-es Amitron koncepciót NiCad és lítium-nikkel-fluorid kettős akkumulátorral, rekuperatív fékezéssel mutatták be; 1969-ben egy Rambler American-t "Voltswagen" néven 160 Gulton NiCad cellával alakítottak át elektromosra. Ezek a projektek egy határozott mérnöki következtetéshez juttatták Wouk-ot: az akkori ólom-sav és NiCad akkumulátorok energiasűrűsége önmagában nem volt elegendő egy tisztán elektromos járműhöz. 1970-től kezdve minden figyelmét a hibrid megoldásra fordította.

Milyen volt az 1972-es Buick Skylark hibrid prototípusa?

FCCIP és az egy dollárért eladott prototípus feltétele

Az 1970-es Clean Air Act 95%-os csökkentést követelt a járművek kibocsátásában. Ennek a célnak a támogatására létrehozták a Federal Clean Car Incentive Programot (FCCIP), amely évente 25 millió dollárt különített el alacsony kibocsátású járművek beszerzésére. Wouk a Charles Rosen kémikus és termodinamikussal együtt megalapította a Petro-Electric Motors céget - a cég nevét a bátyja, Herman adta. A szerződést 1971-ben írták alá, és a feltételei a mai szemmel nézve hihetetlennek tűntek: a prototípust saját forrásból kellett elkészíteni, és az EPA-nak történő leszállításért 1 dollárt fizettek. Ha a jármű átment a teszteken, 37 351 dollár járt, majd egy évi 10 járműves flotta, azt pedig egy 350 járműves beszerzés követett.

Karosszériaként a Buick Skylarkot választották, mert a motortér elég alkalmas volt arra, hogy mind az égőegységet, mind az elektromos egységet befogadja. A Petro-Electric körülbelül 2700 dollárt fizetett a járműért - az MSRP-nél körülbelül 500 dollárral kevesebbet. Wouk és társai összesen körülbelül 300 000 dollár saját pénzt fektettek az üzletbe.

Technikai áttekintés: teljes párhuzamos hibrid, 1972-ben

A hajtáslánc szokatlan, de logikus kombináció volt a kor autóipari világában. A Mazda ingyen elküldte a két darab, kétrotoros 1,1 literes 12A Wankel forgómotort - az RX-2-ben használt, 110 nettó lóerőt termelő egységet. Mellé egy 15-20 kW-os DC elektromos motort és 20 darab 6 voltos, golfszekéren-típusú mélyciklusú ólom-savas akkumulátort szereltek be. A rendszer teljes párhuzamos hibridként működött.

A legfigyelemreméltóbb a jármű szoftver- és vezérlőrétege volt. Az Intel 8008-alapú mikroprocesszoros vezérlő azokat a funkciókat kezelte, amelyek ma minden hibridnél szabványosnak számítanak: start-stop, rekuperatív fékezés és az indulás kizárólag elektromos motorral. Mérnöki szemmel nézve az 1997-es Prius architektúrájának első vázlata alkatrészenként már 1972-ben forogtt az Ann Arbor-i úton.

A teljesítményadatok a mérési módszertől függően változnak: a városi fogyasztást 55-60 mpg-nek adják meg, míg egyes források a 30 mpg körüli értéket "több mint kétszeres hatékonyság az originalhoz képest" keretében közlik. A különbség mögött olyan meghatározási eltérések állnak, mint a tesztciklus és hogy melyik módot vették alapul; mindkét szám azt mutatja, hogy a jármű érezhetően tisztább és takarékosabb volt a kor szabványos benzines Skylarkjánál. A kibocsátások terén viszont egyértelmű a kép: a jármű a kor benzines autójának kibocsátásának körülbelül 9%-ára szállt le.

Miért szakította meg az EPA a hibrid programot?

A Skylark volt az egyetlen hibrid és az egyetlen ajánlat, amely működő prototípust állított elő a FCCIP keretében. 1974-ben tesztelték az EPA Ann Arbor-i laboratóriumában; az EPA a Fázis I fizetését a szerződés szerint elvégezte, és 33 000 dollárt fizetett Wouknak és Rosennak. Azonban nem folytatta.

A döntés mögött nem intézményi, hanem személyes ellenállás állt. Az EPA Mobile Source Air Pollution Control részlegének helyettes vezetője, Eric Stork eleve ellenezte a hibrid ötletét, és azzal fenyegetőzött, hogy teljesen leállítja a programot, kijelentve: "Hibridet semmilyen körülmények között nem fogadunk el." A teszt lebonyolításához Wouk a Nemzeti Tudományos Alapítványhoz fordult; a felállított külön bizottság előtt Stork visszalépett, a teszt megtörtént, és Wouk azt állította, hogy minden feltételt teljesítettek. Az EPA ezt követően egy 75 pontos jelentést küldött a folytatás mellőzésének indoklásaként - a jelentésben Stork elismerte, hogy a jármű jobb üzemanyag-gazdaságosságot és alacsonyabb kibocsátást produkál, de nyíltan leírta, hogy a hibridekkel szembeni ellenállása "filozófiai" jellegű, és zavarta, hogy Wouk hasznot húz ebből az üzletből.

A dinamométeren kizárólag akkumulátorral való üzemre állították be... Az autóipar számára nem túl praktikus technológia. Még ma is marginális.

Stork szkepticizmusát 2014-ben bekövetkezett haláláig fenntartotta. Wouk pedig később egyetlen mondattal foglalta össze, hogy nekiütközött az ellenfél falának: "1976-ig annyira feldühödtem, annyi energiát vesztettem, hogy feladtam." A folyamat tragikus-funkcionális vonása, hogy 1993-ban a Clinton-adminisztráció Partnership for a New Generation of Vehicles programjának tisztviselői, amikor Wouk rákérdezett, nem is tudtak a hetvenes évekbeli FCCIP létezéséről - az intézményi emlékezet annyira eltűnt.

A prototípus mögött álló százéves családfa

Wouk Skylarkja nem üres térben született. Maga a hibrid ötlete az autó csecsemőkorába nyúlik vissza: Ferdinand Porsche 1900-ben megtervezte a világ első működő hibrid autóját, a Semper Vivust - akkoriban körülbelül 23-25 éves volt. Az eladásra került változat, a Lohner-Porsche Mixte volt az első kereskedelmi jármű, amely kerékagymotorokat használt. Egy évszázaddal később a New York Times éppen erre az 1900-as járművezette vissza a Prius családfáját.

Az elektromos hajtás gyökerei még messzebbre nyúlnak: Ányos Jedlik 1827-ben építette meg az első elektromotort, Robert Anderson pedig 1832 és 1839 között fejlesztette ki saját motoros járművét. A General Electric 1898-99-ben elektromos járműveket gyártott, és 1899-ben hibridkísérletet végzett egy négyhengeres benzinmotorral. Tehát az az ötlet, amelyet az EPA 1972-ben elutasított, egyszerre rendelkezett 70 éves múlttal és mérnöki szempontból érett megvalósítással. A Toyota hibridfejlesztési munkái is egészen 1968-ig, a projektvezető Kenya Nakamuráig nyúlnak vissza.

Hány évet késleltetett a hibrid autót a lemondás?

Az értékelések általában két évtizedes késésről beszélnek, és ez a meghatározás mérhető: a technológia az 1970-es években prototípus szintjén állt rendelkezésre, az első fogyasztói hibrid pedig csak 1997-ben érkezett a Toyota Priusszal. Az amerikai piacon az első hibrid a Honda Insight volt - 1999 decemberében, körülbelül 53 mpg-vel, párhuzamos rendszerű "mild hybrid"-ként; a Prius a 2000/2001-es modéval tette meg a transzatlanti utat. A GE Research Lab által 1982-ben kifejlesztett, számítógép-vezérelt HTV-1 a mai Toyota és Honda rendszerek prototípusának számít; az Audi 1989-ben próbálkozott saját kísérletével. Más szóval az ajtó, amely az Egyesült Államokban 1974-ben zárult be, két évtizeddel később más országok mérnöki csapatai által nyílt meg újra.

A késlekedés után a piac felgyorsult. 2010-ben a Chevy Volt volt az első kereskedelmi forgalomba kerülő plug-in hibrid; a globális PHEV-értékesítések 2010-ban 300 felett voltak, 2015-ben 222 000-re, 2025-ben pedig 7,2 millióra nőttek. Az akkumulátortechnológia érése az ólom-savastól a NiMH-en át a lítiumionig ennek a görbének a fő hajtóereje volt - de annak, hogy a görbe nem az 1970-es években, hanem 1997-ben indult, volt egy konkrét döntés: az Ann Arborban végzett teszt és az azt követő 75 pontos jelentés.

Hogyan tért vissza Wouk a történelembe?

A projekt befejezése után Wouk nem hallgatott: több mint 100 szakcikket publikált, tanácsadói munkát végzett a hibrid városi buszok terén is, és több mint 10 szabadalom birtokosa lett, amelyek többsége hibrid vagy elektromos hajtással kapcsolatos. Kiemelik, hogy a Toyota első hibridje ugyanazokat az alapelveket használta, mint a Skylark. Amikor az első hibrid megérkezett az Egyesült Államokba, Wouk bérelt egy fehér 2001-es Priust, és 2004-ben, amikor elnézést kapott az eredetileg ellenező kollégáitól, végre igaznak érezte magát.

Halála után - 2005. május 19-én, manhattani otthonában, 86 éves korában, rák következtében - "a hibrid keresztapjának" és "az Egyesült Államok elektromos és hibrid járműveinek nagyapjának" nevezték. A közlekedésben elért haladásért járó Elmer A. Sperry-díjat posztumusz adományozták neki; a Caltechen máig folyik az ő nevét viselő éves előadássorozat. Maga a prototípus jelenlegi holléte bizonytalan; nyilvános forrásokban nincs feljegyzés a Skylark sorsáról.

Következtetés: a technológia vagy a döntés késleltetett?

A Wouk-ügy tanulsága nem a mérnöki, hanem a folyamatoldalon rejlik. Az 1972-es Skylark, a támogatás, a tesztlaboratórium és a mérhető eredmények (91%-os károsanyag-kibocsátás-csökkentés, csaknem kétszeres hatékonyság, működő vezérlő) rendelkező technológia évtizedekre a fiókba került egyetlen döntéshozó "filozófiai" ellenezése miatt. Lehetetlen ma már biztosan megmondani, hogy a hibrid autó nem 1997-ben, hanem a hetvenes években eljuthatott-e az utakra - a skálázhatóság, a költségek és az akkumulátorgyártás kérdései nyitva maradtak. De az a tudat, hogy a technológia bizonyítottan működött, és hogy a bizonyítás után sem kapott elfogadást, az autóipar történetének egyik legdrágább újrafeltalálási példáját dokumentálja. Wouk öröksége a mai hibridek által alkalmazott minden rekuperatív fékezéssel, minden stop-start ciklussal emlékezetes marad.

Források

• Victor Wouk: A hibrid autó keresztapja
• A "hibrid keresztapja" | Columbia College Today
• Victor Wouk
• Szájhagyomány-interjú: Victor Wouk
• Victor Wouk, 86 évesen elhunyt; a hetvenes években fejlesztett hibrid autót
• A közlekedési légszennyezés főbb eredményeinek idővonala - US EPA
• Hogyan tervezte Ferdinand Porsche az első hibrid autót
• Az elektromos autó története - Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma
• A Prius fejlesztése és a hibrid stratégia - Toyota Global
• Mérföldkövek: Toyota Prius, a világ első sorozatgyártású hibrid járműve, 1997
• A plug-in hibridek története