Електрична революція автомобіля тут. Блог про електромобілі хоче бути інструментом для розуміння одного з найбільших викликів, з яким людина зіткнеться у найближчі 10 років. Простір для дебатів, щоб знати фази процесу, як він вплине на наше життя і яким буде транспорт майбутнього, наводячи аргументи для перевірки скептиків, пуристів і навіть іммобілістів.
Найенергійніше паливо
Автор: Маркос Баеза | 20 грудня 2012 року
Викопне паливо, таке як Бензин та дизель мають енергетичну потужність у 100 разів більшу, ніж літієві батареї, що живлять електромобілі. Такі гази, як бутан і пропан, перевершують батареї в 80 разів, а спирти, як етанол, у 60. Всі вони генерують викиди і не можуть запропонувати зелену силу електроенергії. Але вони дозволяють набагато вищі автономії, що, як це не парадоксально, є слабким місцем електромобілів.
Електричні автомобілі не виробляють викидів під час руху та представляють чисту форму мобільності. Однак вони продовжують пропонувати обмежені автономії, в середньому близько 150 кілометрів за заряд. З іншого боку, машини, що згоряють, генерують викиди, але дозволяють їздити в середньому 800 кілометрів на бак (дизель). Ключ до різкої різниці полягає в енергетичній потужності відповідних джерел живлення та в тому, як він нарешті використовується для руху автомобіля.
За даними Університету акумуляторів, Бензин пропонує енергетичний потенціал на одиницю маси 12 200 Вт/кг (ват-годин на кілограм), а дизель, ще більш потужний, досягає 12700. Однак, літієво-марганцева батарея залишається на рівні 120 Вт/кг, у 100 разів менше. І кобальтовий літій, при 150 Вт/кг. Це основні склади, що використовуються в сучасних акумуляторах для електромобілів. В даний час лабораторії працюють над пошуком нових композицій, що дозволяють збільшити автономність.
Але паливо в машині має зберігатися, і розмір "контейнерів" (резервуар або акумулятори) визначає кількість енергії, яку може вмістити автомобіль. Тоді автономність буде результатом того, як транспортний засіб використовує цю потужність, виходячи з його механіки, ваги та аеродинаміки. Порівнюючи електричні та теплові моделі та припускаючи еквівалентні ваги та аеродинаміку, електричні збільшують механічну ефективність: вони використовують 90% кожної одиниці доступної енергії, лише для 18% звичайних теплових систем та майже 25% найкращих гібридів. Проблема полягає в тому, що його "контейнери" є більш обмеженими і надають набагато менше енергії у своє "розпорядження".
Таким чином, енергетичний потенціал на одиницю об’єму - це ще одне основне значення для визначення кінцевої продуктивності палива. І в цьому світлі бензин та дизель не тільки набагато кращі за батареї, але й стають найбільш потужними джерелами енергії для автомобіля. Потенціал бензину на одиницю об'єму становить 9 700 Вт/л (ват-годин на літр). А дизель досягає 10 700 Вт/л, пояснюючи, що дизельні моделі забезпечують автономність, що перевершує бензинові. На відміну від них, літієво-марганцева батарея забезпечує 280 Вт/л, а літієвий кобальт - 330 Вт/л.
Є й інші джерела живлення, які, хоча вони, безумовно, не є найбільш придатною альтернативою для автомобільних транспортних засобів, пропонують дуже вражаючі енергетичні цінності. LНаприклад, жир у тілі досягає того самого енергетичного потенціалу на одиницю об’єму, що і бензин: 9700 Вт/л. А котельне вугілля досягає 9400.
В автомобілі обмежений простір для розміщення джерела живлення обмежений, отже ідеальним паливом буде те, яке забезпечує найкраще поєднання двох значень: енергії на масу та енергії на об’єм, тобто найбільшої щільності енергії. І знову очевидна перевага бензину та дизеля над будь-якою іншою альтернативою.
Гази, як пропан і бутан, Вони ледве мають вагу, тому, зібравши достатню кількість, щоб додати один кілограм, енергетичний потенціал реєструється дуже високим і вищим, ніж у бензину та дизельного палива: 13 900 Вт/кг для пропану і 13 600 для бутану. Хоча пізніше, при однаковому розмірі родовища вони поширюються менше, через нижчу щільність енергії. З батареями відбувається навпаки, адже оскільки їх енергія на кілограм низька, достатньо кілограмів, щоб забезпечити кількість енергії, необхідної для руху автомобіля за розумну кількість кілометрів.
Резервуар поточної теплової моделі невеликий по відношенню до розміру автомобіля (фото нижче), але акумуляторні модулі електромобілів набагато більші і зазвичай займають приблизно половину вільної поверхні між передньою віссю колеса та задньою (друга зображення нижче).
Основний недолік газів виникає при спробі зберігати їх у резервуарі, оскільки саме тут вступає в дію енергія на одиницю об’єму, яка нижча: 6600 Вт/л для пропану та 7800 для бутану. І чи є це При комерційних значеннях стиснення недостатньо газу, щоб потрапити на літр об'єму, щоб конкурувати з бензином та дизелем. Гази можуть стискатися до величезного тиску, але тоді вартість та складність резервуарів стрімко зростають.
Природний газ (стиснений при тиску 250 бар) забезпечує вихід маси, подібний до пропану та бутану, і забезпечує 12 100 Вт/кг, але значно зменшується на одиницю об'єму: 3100 Вт/л. Натомість він набагато чистіший, оскільки в ньому менше вуглецевих ланцюгів, і при спалюванні він виробляє значно меншу кількість СО2.
Гідроген, чисте паливо майбутнього виглядає багатообіцяючим і виділяється своїм величезним енергетичним потенціалом на одиницю маси, оскільки це найлегший хімічний елемент: у газоподібному стані, стисненому при тиску 350 бар, він пропонує не менше 39 300 Вт/кг, а в рідкому - 39 000. Але: що робити зберігаючи його на складах, панорама докорінно змінюється через мінімальну енергію на одиницю об’єму: лише 750 Вт/л у газоподібному стані, хоча в рідкому стані він набуває щільність енергії і підвищується до 2600.
Водневі автомобілі обнадійливі, оскільки вони не забруднюють навколишнє середовище та забезпечують вищу автономність, ніж чисто електричні автомобілі або лише акумулятори. Найкращі нинішні прототипи мають радіус дії близько 500 кілометрів. Ті, що працюють з Стиснений водень оснащує паливні елементи, які поєднують кисень із повітря та водень з резервуару для виробництва електроенергії, і лише викидають водяну пару через вихлоп. З іншого боку, рідкий водень безпосередньо спалює водень у двигуні та генерує певні викиди, хоча майже нічого.
З огляду на цей сценарій, найбільш логічним було б використання рідкий водень, як це вже зробив BMW у своїх прототипах. Але це створює значні технічні проблеми, оскільки Щоб утримувати водень у такому стані, необхідно досягати температур, близьких до абсолютного нуля, тобто вони наближаються до від’ємних 273 градусів Цельсія (-253ºC у BMW). І такий депозит коштує не зовсім дешево.
Переважна більшість прототипів, таких як Honda, Toyota, Mercedes, Nissan та Opel, працюють із стисненими водневими балонами, що досягають тиску до 700 бар. Але все ще недостатньо запропонувати конкурентну автономію порівняно з нинішніми бензиновими та дизельними автомобілями, хоча це стає все ближче та ближче.
Майже всі вищезазначені марки ввели в обіг агрегати з 2000 року для випробування технології в реальних умовах, хоча і BMW, і Honda пішли на крок далі і продали невелику серію своїх серій 7 наприкінці минулого десятиліття на основі оренди Водень та прозорість FCX відповідно. Загалом кажучи, основним поточним каменем спотикання для цих транспортних засобів є вартість, близько одного мільйона євро за одиницю. Тому їх здавали в оренду, а не продавали.
Викопне паливо є найбруднішим, але також найенергійнішим і, крім того, доступним. Вічна дилема. Міжнародне енергетичне агентство роками попереджає про постійне збільшення викидів на глобальному рівні та про його наслідки для підвищення температури та зміни клімату. І знову парадоксально, але діяльність людини, яка викидає найбільше СО2 в атмосферу, - це виробництво електроенергії на електростанціях. Далі йдуть галузі та побутове опалення, за ними слідує транспортний сектор.
У наступній таблиці ви можете порівняти енергетичні цінності, що надаються різними видами палива, включаючи деякі споживчі предки, такі як вугілля та деревина. Літієві акумулятори використовуються в сучасних електромобілях, тоді як нікелеві акумулятори найпоширеніші в гібридних моделях. Свинцеві батареї, зі свого боку, є традиційними, малими, які перевозяться на всіх автомобілях.
Енергія палива на об'єм (Вт/л) Енергія на масу (Вт/кг)
Дизель 10700 12700
Бензин 9700 12200
Жир у тілі 9700 10500
Вугілля 9400 6600
Бутан 7800 13600
Пропан 6600 13 900
Етанол 6100 7850
Метанол 4600 6400
Природний газ (при 250 бар) 3100 12100
Рідкий водень 2600 39000
Водень (при 350 бар) 750 39300
Деревина (середнє значення) 540 2300
Літієва батарея Cobalt 330150
Літієво-марганцева батарея 280120
Нікелево-гідридна батарея 180 90
Свинцево-кислотна батарея 64 40
Стиснене повітря 17 34
- Ескуп
- Туенті
- Мені
- Журнали
- iGoogle
- Мій Yahoo
- My Live