Kako hibridno-električni pogon, uz znatnu uštedu goriva, ima i mnoge druge prednosti, sa sigurnošću se može reći da će vrlo brzo prodirati kao pogonski sustav u borbenim i drugim vozilima za vojne potrebe. Ta pretpostavka je i u činjenica da ima dosta drugih alternativnih goriva koja mogu supstituirati naftne derivate u motoru s unutarnjim izgaranjem, kao što je na primjer bio dizel i druga, ali i u tom slučaju ušteda goriva koju hibridno-električni pogon može ostvariti je bez alternative

Hibridno-električni pogon na vozilima općenito, pa tako i na vojnim vozilima prodire brzinom da je nemoguće pratiti sva rješenja i sve promjene koje nastaju. Ovdje ćemo kritički razmotriti samo neka od najkarakterističnijih i najvažnijih.
Hibridno-električni pogon razvija i francuska tvrtka ALSTOM, inače vrlo poznata po proizvodnji opreme za hidroenergetska postrojenja. Karakterističnan je po tome što ima dva pogonska agregata, dizel/generatora, (Group EG1 i EG2) i dva para elektromotora – po jedan u prednjim kotačima i dva elektromotora koja pogone stražnju osovinu. Ovaj, inače serijski hibrid, trebao bi biti spreman za testiranje potkraj 2004. godine.
Dva pogonska agregata kompliciraju strukturu pogonskog sustava, što će vjerojatno utjecati i na složenost sustava nadzora i upravljanja energijom, te pouzdanost. Međutim, takvo rješenje može biti vrlo zanimljivo za logistička vozila kod kojih je velika razlika u masi vozila pod teretom i bez njega. S dva agregata bi se moglo uštedjeti više goriva. S druge strane, podijeljena snaga smanjuje gabarite agregata, tako da i njihova ugradnja može biti jednostavnija.

Britanski hibrid HERO (Hybrid Electric Off-road)
Britanski hibrid HERO je podvozje Land Rover Defender s hibridno-električnim pogonom. Namijenjen je za vojnu i civilnu primjenu. Taj hibrid karakterističan je po tome što je uz standardne komponente pogona, dograđen električni pogon – elektromotor/generator ubačen između transmisije i motora SUI, te su ugrađene baterije kao spremnik energije. To je tipičan paralelni hibrid, koji se još naziva lakim hibridom (light hybrid) jer je snaga elektromotora relativno mala. Primjena takvog hibrida na praktički standardan pogon ima za cilj:
• povećanje performansi vozila; elektromotor ne povećava toliko pogonsku snagu koliko povećava okretni moment i time znatno pridonosi vučnim karakteristikama vozila – ovakav zahvat je veoma učinkovit na vozilima ovakve vrste i to će vrlo vjerojatno primjeniti mnogi proizvođači terenskih vozila
• ušteda goriva, odnosno povećanje autonomije vozila pri istoj količini goriva,
• povećanje performansi kočenja; u sustav kočenja sudjeluje i elektromotor u ulozi generatora, tako da se pri kočenju prikupi dio energije kočenja, a štede se i mehaničke kočnice.
Planirano je da performanse tog vozila testira i Ministarstva obrane Velike Britanije.

Popularni američki Humvee (HMMWV) s hibridnim pogonom
Popularno američko višenamjensko vozilo HMMWV je kao demonstrator hibridno-električnog pogona (System Demonstrator) izrađeno u dvije varijante.
U jednoj varijanti je s pogonskim agregatom dizel motor/generator 80 kW snage. Vozilo pogone dva elektromotora – jedan po osovini, tako da se mora koristiti i mehaničkim diferencijalom. Kao spremnik energije koristi se paket olovnih baterija na naponu od 288 V.

Cilj hibridizacije tog vozila je bio:
• zamijeniti standardni pogonski sustav hibridno-električnim uz očuvanje značajki standardnog vozila
• imati platformu za tiho i nezamjetljivo izviđanje
• imati mogućnost za generiranje električne energije za vanjsku uporabu; ima sustav za distribuciju energije (APDS – Auxiliary Power Distribution System), slika 11 lijevo
• smanjiti potrošnju goriva za 30%.
Drugi prototip vozila ima četiri elektromotora, po dva na svakoj osovini, tako da se pogoni svaki kotač neovisno. Elektromotori, dakle, nisu u kotačima. Cilj je da se ostvare što bolje performanse po teškom terenu, pijesku, blatu i dr. Neovisni pogon kotača može imati prednost u tom pogledu jer kontrolira pogon na svakom kotaču posebno. Pogonski agregat dizel/generator tog vozila ima snagu 55 kW, što je za oko 30% manje od prethodnog, ali ima i dodatni (vanjski) izvor energije snage 55 kW. Nema detaljnijih podataka o tom izvoru energije, ali je vjerojatno riječ o dodatnom paketu baterija koje se mogu puniti iz vanjskog izvora, kako bi vozilo imalo veću autonomiju za tihu vožnju. Kao dopunski izvor energije mogu poslužiti i gorive ćelije koje proizvode električnu energiju iz vodika ili nekog drugog goriva.
Ovdje, dakle, imamo dva različita koncepta hibridno-električnog pogona na istom vozilu, očigledno s različitom svrhom, ali bez dvojbe i radi testiranja različite strukture pogona.
Planirano je da to vozilo bude spremno za operativnu uporabu do kraja 2004. godine.

Gusjeničar M113 s hibridno-električnim pogonom
Američko lako borbeno vozilo M113 u varijanti je s hibridno-električnim pogonom predstavljeno na NATO-ovoj konferenciji 2003. godine bez mnogo detalja o strukturi pogonskog sustava.
Ukupna borbena masa tog vozila je oko 20 tona, a pogonski sustav je opisan kao serijski hibrid s pogonskim agregatom dizel/generator snage 187 kW i dva neovisna pogona gusjenica elektromotorima snage po 187 kW. S dodatkom energije iz baterija, ukupna pogonska snaga vozila može biti 374 kW, što bi bilo oko 18,7 kW/t.
Planirano je da se takvim pogonskim sustavom uštedi do 50% goriva, te da vozilo ima sposobnost tihe vožnje (stealth operation) – s isključenim motorom SUI.
Predviđeno je da u normalnoj vožnji vozilo pogoni pogonski agregat – dizelski motor s primarnim generatorom, te dodatnom snagom (energijom) iz baterija kod ubrzavanja ili svladavanja uspona. S obzirom na to da elektromotori rade i kao generatori, dio energije kočenja može se prikupljati i spremati u baterije, no baterije se primarno pune iz pogonskog agregata. Međutim, gusjenično vozilo visoke pokretljivosti treba najmanje 18 do 20 kW/t specifične snage. Dizelski motor ovog vozila osigurava tek polovicu te snage, što bi bilo dovoljno za jednu ležernu i laganu vožnju. Pri takvoj vožnji, međutim, dobar dio te snage bi morao osiguravati dopunu baterija. Sve u svemu, čini se da je, s aspekta potrebne snage, primarni pogonski agregat poddimenzioniran. S druge strane, dva neovisna električna stroja (motora) za pogon gusjenica znače da ti strojevi moraju biti dimenzionirani za najmanje dvostruko veću snagu nego što je snaga pri pravocrtnom gibanju vozila jer su cirkulacije snage preko vanjske gusjenice velike ako se želi ostvariti visoka pokretljivost vozila. U protivnom, vozilo će gubiti brzinu kod svakog ulaska u zavoj, a to znači ponovno ubrzavanje po izlasku iz zavoja i taj ciklus ubrzavanja i gubitka brzine trošio bi energiju bez ikakvih učinaka na pokretljivost vozila.
Čini se, u konačnom, da su svi pogonski agregati u toj strukturi poddimenzionirani za takvu masu vozila, tako da će biti vrlo zanimljivo vidjeti rezultate ispitivanja vozila koja su prema planu već trebala biti završena.

Nova vozila u budućem borbenom sustavu FCS SAD-a s hibridno-električnim pogonom
U sklopu programa Future Combat Systems (FCS) SAD razvija nova borbena vozila. U tom opsežnom programu sudjeluju brojne razvojno-istraživačke i znanstvene institucije diljem zemlje. Razvija se više vrsta vozila s posadom i bez posade. U siječnju 2003. vojska SAD-a i DAPRA (Defense Advanced Research Projects Agency) odabrale su tvrtku United Defense da zajedno s General Dynamics Land Systems (GDLS), razvije borbena vozila za potrebe programa FCS, za koja se kaže da su kritična točka programa. Vozila će se razvijati prema specifikacijama TARDEC-ovog programa Integrirane Hibridne Strukture (Integrated Hybrid Structure program). Riječ je o dvije vrste borbenih vozila koja su u fazi razvoja kao tehnologijski demonstratori: jedno vozilo na kotačima s oznakom FCS-W i jedno vozilo na gusjenicama s oznakom FCS-T. Ovdje nije riječ samo o tome da će vozila biti pogonjena hibridno-električnim pogonom, već je riječ i o velikom broju novih tehnologija iz okvira spomenutog programa Integrirane Hibridne Strukture, koji ima znatno širi kontekst.

FCS-W 8×8 vozilo na kotačima pogonjeno plinskom turbinom
Vozilo FCS-W predstavlja skup novih tehnologija i demonstraciju novog dizajna. Korpus predstavlja integriranu hibridnu strukturu koja kombinira karakteristike titanija, visokootpornog aluminija, kompozitnih polimera i keramike. Visoki omjer zaštita/težina postignut je optimalnom selekcijom materijala za pojedine segmente korpusa. Nova rješenja u ovjesu (active damping system) treba omogućiti veće brzine po bespuću i veću pokretljivost vozila, a dizajn vozila omogućava posadi bolji pregled i bolju međusobnu koordinaciju.
Pogon vozila je hibridno-električni, s plinskom turbinom kao pogonskim agregatom. Tvrdi se da plinska turbina uštedi oko 60% težine pogonskog agregata u odnosu na dizelski motor iste snage. Nema detalja oko strukture pogonskog sustava, ali se tvrdi da je osiguran pogon 4×4 i 8×8. Hibridno-električni pogon osigurava električnu energiju na vozilu, što je vrlo važna pretpostavka za slijedeći korak u razvoju FCS programa (tzv. Increment II). U toj fazi se predviđa uvođenje novih tehnologija u naoružanju i zaštiti vozila koja trebaju električno napajanje veće snage, što će se osigurati iz pogonskog agregata vozila.
To, kao i druga vozila u razvoju su temelj za ostvarivanje FSC programa u čijoj je osnovi pokretljivost oružanih snaga. Stoga je izričit zahtjev da vozila moraju biti u granicama transportabilnosti zrakoplovima C-130, tako da će svaka ušteda u masi i gabaritima igrati važnu ulogu. To vozilo bi trebalo biti spremno za opremanje prvih postrojbi (FUE – First Unit Equipped) već u 2008. godini.
SAD u sklopu programa FCS razvija još jedno borbeno vozilo 8×8 na kotačima. General Dynamics Land System u suradnji s TACOM-om razvija vozilo AHED (Advanced Hybrid Electric Wheel Drive). To vozilo ima također hibridno-električni pogon, ali za razliku od prethodnog, ima dizelski motor MTU 890 6V, koji je iz nove serije MTU-ovih motora s iznimno velikom gustoćom snage. U odnosu na stare motore, MTU je gotovo prepolovio gabarite motora. Vozilo AHED imat će elektromotore u kotačima, što ima prednosti jer se uštedi na prostoru, međutim, to ima i određenih nedostataka – znatno se povećava masa kotača (neovješena masa vozila) i dr.
FCS-T gusjeničar s hibridno – električnim pogonom
Ovo vozilo, prikazano također bi trebalo biti spremno za opremanje prvih postrojbi u 2008. godini. S masom od 16 tona trebalo bi također biti zračno transportabilno s C-130 i sposobno da uđe u borbena djelovanja bez priprema. Vozilo se temelji na istim novim tehnologijama kao i vozilo na kotačima. Vjeruje se da će vozilo imati znatno veće izglede za preživljavanje primjenom novina kao što su: lagana kompozitna struktura, modularni oklop, smanjena zamjetljivost, veća pokretljivost, dopunska zaštita (survivability suite) i dr.
Visoku pokretljivost i smanjenu zamjetljivost treba mu omogućiti hibridno-električni pogon. Nema detaljnijih podataka o strukturi pogona, no kaže se da omogućava vožnju u više različitih modova (načina rada): čisto električni, hibridni i samo s motorom SUI. S obzirom na to, struktura pogona morala bi biti takva da se pogonski agregat može mehanički spojiti direktno s pogonskim kotačima gusjenica, a to znači da je riječ o kombinaciji serijski/paralelnog pogona, što se bitno razlikuje od pogonskog sustava vozila M113.
Novine na tom vozilu su i hidropneumatski ovjes i nova vrsta gusjenice (band track) koji bi također trebali pridonijeti većoj pokretljivosti vozila.

Perspektive hibridno-električnog pogona na borbenim vozilima
Osim hibridno-električnog pogona, postoje i brojne druge mogućnosti za pogon vozila, odnosno drugi alternativni pogoni s kojima se u civilnom sektoru već duže vremena eksperimentira, od kojih su neki već u primjeni. Među njima je pogon gorivim ćelijama (fuel cells) i vodikom kao gorivom, s velikim izgledima za primjenu u daljnjoj budućnosti. Mnogi polažu velike nade u skori prodor te vrste pogona, no tu su potrebne detaljnije analize da se to pitanje realnije razmotri. U svakom slučaju, vodik i gorive ćelije imaju budućnost, ali ona nije tako blizu kako mnogi vjeruju. Iako je zrelost tehnologija na visokoj razini, ima još mnogo pitanja koja čekaju odgovor. Jedno od njih je proizvodnja, transport i skladištenje vodika, odnosno infrastruktura koja treba riješiti pitanje opskrbe. Drugo, vrlo važno pitanje je pitanje male autonomije vozila. Vodik će dobiti veće izglede na bržu primjenu, ako tehnologije za proizvodnju vodika na samom vozilu budu uznapredovale. To znači da bi izvor energije bio u nekom drugom gorivu u tekućem stanju koje će imati veću gustoću energije. Te tehnologije su u razvoju, s vrlo dobrom perspektivom.
Iako su fosilna goriva pod prijetnjom potpunog nestanka, gustoća energije koju imaju nezamjenjiva je, tako da će borbena vozila bez svake sumnje biti zadnja koja će ih zamijeniti alternativnim gorivom. Stoga, s obzirom na to da hibridno-električni pogon, uz znatnu uštedu goriva, ima i mnoge druge prednosti, sa sigurnošću se može reći da će vrlo brzo prodirati kao pogonski sustav u borbenim i drugim vozilima za vojne potrebe. Ta pretpostavka je i u činjenica da ima dosta drugih alternativnih goriva koja mogu supstituirati naftne derivate u motoru s unutarnjim izgaranjem, kao što je na primjer bio dizel i druga, ali i u tom slučaju ušteda goriva koju hibridno-električni pogon može ostvariti je bez alternative. S druge strane, potreba za električnom energijom na vozilu je sve veća, a uvođenjem novih tehnologija u naoružanje i zaštitu vozila još više se povećavaju potrebe za električnom energijom. Konačno, tehnologije hibridno-električnog pogona u pogonskom lancu, elektronici, nadzoru i upravljanju identične su tehnologijama pogona s vodikom. Razlika je samo u pogonskom agregatu – motor s unutarnjim izgaranjem ili gorive ćelije, te pogonskom gorivu. Tako da čak i ako jednog dana i dođe do uvođenja vodika i gorivih ćelija, hibridno-električni pogon će biti vrlo dobra prethodnica takvoj promjeni.
Što se tiče strukture hibridno-električnog pogona, tu već sada postoji čitava lepeza različitih rješenja, a vrata za nova rješenja su širom otvorena.
U koncepciji serijskog hibridnog pogona, komponente kao što su pogonski agregat (motor SUI), generator i elektromotori moraju biti dimenzionirani prema zahtjevima ukupne borbene mase vozila. To znači sa znatnom kontinuiranom snagom. Ta činjenica ne pogoduje uštedi goriva, dimenzijama, težini, pa i cijeni pogonskog sustava. Nasuprot tome, serijski koncept omogućava veću fleksibilnost u dizajnu – pogonski elektromotori mogu biti raspoređeni po pogonskim osovinama ili smješteni u kotače, dakle neovisno o položaju pogonskog agregata.

Kod paralelnog koncepta hibridnog pogona, motor SUI zajedno s elektromotorom trebaju osigurati kontinuiranu snagu koju zahtijeva ukupna borbena masa vozila. Ta činjenica znatno umanjuje dimenzije i masu tih komponenata i daje druge prednosti koje iz toga proizlaze. No, paralelni sustav ima mnogo manju fleksibilnost u dizajnu jer motor mora biti mehanički povezan s pogonskim kotačima.
Pogon gusjeničnih vozila je mnogo zahtjevniji od vozila na kotačima zbog problema upravljanja vozilom i fizike kretanja vozila u zavoju. Istraživanja koja Brodarski institut provodi u sklopu projekta koji financira Ministarstvo znanosti, obrazovanja i športa, a koji je usmjeren na povećanje pokretljivosti tenka Degman, pokazuju da serijski hibridno-električni pogon nije racionalno rješenje za pogon brzih gusjeničnih vozila i tu je potrebno osmisliti bolje prilagođena rješenja hibridno-električnog pogona. No, ako se želi sudjelovati u stvaranju budućnosti, onda hibridno-električni pogon na tenku Degman prava je prilika.
Konačna rješenja strukture hibridno-električnog pogona ovisit će u konačnici o vrsti vozila i prioritetima koje će krajnji korisnik preferirati. No to ne umanjuje potrebu za istraživanjem tehnički racionalnog i ekonomski prihvatljivog rješenja. Hibridno-električni pogoni su od vizije postali tehnologijska i praktična realnost koja će nedvojbeno vrlo brzo osvajati područje vozila općenito, a napose borbena i druga vozila za vojne potrebe. Istraživanja na tom području nisu važna samo zbog vlastitog razvoja vozila, ona imaju iznimno značenje općenito za planiranje razvoja gospodarstva te razvoja oružanih snaga. Brodarski institut je s velikim ambicijama pokrenuo neke istraživačko-razvojne projekte iz tog područja kako u civilnom, tako i u vojnom sektoru. Ti projekti bi nas mogli svrstati u sam vrh tehnologijskog razvitka i otvoriti gospodarsku perspektivu. No njihov uspjeh će ovisiti o financijskoj potpori institucija koje skrbe za ukupni razvitak zemlje.

Bibliografija

1. Wan, G.: “Current situation and prospects for development of a clean energy automotive industry in China”, izlaganje na manifestaciji Bibendum Challenge 2004.
2. Toyota Hybrid System THS II, brošura tvrtke Toyota, Japan.
3. Michelin: Bibendum Challenge 2004, Izvještaj sa natjecanja na manifestaciji francuskog proizvođača guma Michelin, održane u Shanghaju, Kina.
4. Alternative Fuels, redakcijski tekst AutoTechnology 6/2003.
5. Louks, T.: The Hybrid: An Examination of the Future of IC Engines in Hybrids, AutoTechnology 4/2002.
6. Polleta, D. F., Louckes, T., Severinsky A. J.: Fuel Economy and Performance Impact of Hybrid Drive Systems in Light Trucks, Vans & SUV’s, Society of Automotive Engineers, Inc, 2001.
7. Khalil, G.: All Electric Combat Vehicles (AECVs): technical challenges and expected benefits, results of the TG047 and recommendations, File NATO-AEV0981-US, NATO Conference, April 2003.
8. Lefevre, JP.: ECCE: a testbed, ALSTOM Power Conversion, File NATO-ECCE-FR, NATO Conference, April 2003
9. Rawlins, R.: The HERO Landrover, File NATO-HERO-UK, NATO Conference, April 2003
10. Khalil, G.: The hybrid HHMMV, File NATO-HHMMV-US, NATO Conference, April 2003
11. Khalil, G.: Electric Drive Demonstrator the AE-M113, File NATO-M113-US, NATO Conference, April 2003
Hewish, M.: Future Combat Systems – Technology Transformation for Armored Warfare, Jane?s International Defense Review, April 2003.

Živko ILIJEVSKI