Насмотревшись на бесконечные холивары пропагандистов электромобилей и а/м с ДВС, решил запилить эту статью. Тема анализа - реальная экологичность и эффективность электромобилей по сравнению с бензиновыми и дизельными авто при тепличных условиях эксплуатации тех и других, существует ли преимущество э/м перед ДВС в настоящее время, и может ли оно существовать в перспективе, если сейчас не существует? Эффективность вычислялась как затраты энергии, выделяющейся при сгорании ископаемого топлива на перемещение тех и других автомобилей по ровной горизонтальной поверхности с умеренными скоростями при температурах окр. воздуха, не требующих отопления салона, подогрева батарей, длительного прогрева двигателя.
В плане экологичности для простоты было принято, что соотношение водорода и углерода в природном газе, из которого предполагается получение электроэнергии, и в бензине и дизельном топливе одинаково (хотя, строго говоря, это не так, и сгорание метана и бензина не одинаково экологично). То есть эффективность и экологичность были приняты равными.
Все данные были взяты из открытых источников (Вопрос достоверности источников и чистоты экспериментов - открытый, уточнения приветствуются).
Здесь
1) https://zen.yandex.ru/media/id/5e45811f199f2d3291f0cdbe/nissan-leaf-test... 16,1
2) https://www.drive2.ru/l/543601848381080101/
результаты экспериментов с электромобилем ниссан лиф ZE1. Результаты практически идентичны и по ним можно вычислить, что пробег легового электромобиля массой 1580 кг (здесь данные по массе рttps://auto.ru/catalog/cars/nissan/leaf/21110080/21110110/specifications/) с неплохой аэродинамикой составляет ~16 кВт-ч/100 км при скоростях от 60 до 110 км/ч, причем согласно условиям этих экспериментов, это емкость, которая была закачана в аккумулятор из электросети. Теперь необходимо вычислить кол-во потребляемой механической энергии на 100 км пути с учетом кпд привода.
(Однажды я сам делал расчет потребления механической энергии для ав-ля лада Приора хэтчбек (1080 кг, Cx=0.35), и у меня получилось 45 МДж, или 12.5 кВт-ч. Этот расчет здесь приводить не буду, чтобы не загромождать. Также расход мех. энергии для перемещения а/м Волга ГАЗ-24 приводит в своей книге про супермаховики Н. Гулиа, но там указано 25 МДж/100 км, это очень мало для а/м 1700 кг весом и с аэродинамикой кирпича, поэтому это значение использовать не буду).
Кпд современных электромоторов не менее 0,89 для bldc малой мощности (https://hobbyking.com/ru_ru/turnigy-rotomax-100cc-size-brushless-outrunn...).
Также есть непроверенные данные, что мотор Tesla S имеет кпд 94-96% (https://zen.yandex.ru/media/licc/o-liderstve-tesla-da-oni-toje-ispolzuiu... и https://rem235.livejournal.com/3193.html).
В целом, если принять это значение (95%) за правду, и предположить, что кпд контроллера также составляет около 95%, получится, что общий кпд привода составляет около 0.9.
Далее по циклу заряд-разряд. Эксперимент (https://www.youtube.com/watch?v=Qt6EVabkHM8) с определением кпд заряда-разряда показал, что при заряде током ~0.06C кпд 1 цикла составил ~0.9. Из экспериментов с лифом (№2) можно вычислить, что заряд производился током током ~0.09С (АКБ заряжалась мощностью 3600 Вт, это 16 А при 220 В, батарея лифа имеет напряжение 400 В, значит ток на нее был примерно 9 А, 40 кВт-ч соответствует при 400 В емкости ~100 А-ч, соответственно, 9 А/100 А-ч=0.09C). Это близко к 0.06C из эксперимента, поэтому можно принять за кпд заряд-разряд также 0.9. В общем получаем кпд от сети до дороги 0.9х0.9=0.81.
Отсюда вычисляем механическую энергию, затрачиваемую лифом на передвижение: 16 кВт-ч х 0.81=12.96 кВт, или 46.7 МДж. Это очень близко к моему расчету для Приоры, за исключением разной массы, но аэродинамика лифа, возможно, лучше, поэтому компенсирует увеличение трения качения.
Таким образом, примем, что эта энергия (46.7 МДж) требуется для пробега 100 км любым легковым автомобилем похожей массы и аэродинамики.
Теперь посмотрим, каков кпд выработки электроэнергии и ее доставки к потребителю.
Нетто-кпд конденсационных электростанций (КЭС) составляет 35-37% (https://infopedia.su/9x8c40.html)
Нетто-кпд парогазовых установок типично составляет 58% (https://neftegaz.ru/tech-library/elektrostantsii/141631-parogazovaya-ele... и https://ccpowerplant.ru/kak-otlichayutsya-kpd-gtu-i-kpd-pgu-dlya-oteches...)
Здесь (http://window.edu.ru/catalog/pdf2txt/771/40771/18076?p_page=3) приведены методические указания для дипломного проектирования, из которых вроде бы следует (таблица 5.3 ), что, во-первых, максимально допустимые потери в сетях высокого напряжения составляют 10%, и больше при проектировании допускать нецелесообразно. Во-вторых, из таблицы можно определить потери в этих сетях на 1 км линии:
35 кв 0,4%/км
110 кв 0,08%/км
220 кв 0,025%/км
330 кв 0,014%/км
500 кв 0,00083%/км
750 кв 0,00045%/км
1150 кв 0,00033%/км
Здесь (http://usep.ru/?action=directory&count=001) приведены данные по допускаемым потерям в бытовых сетях от трансформаторной подстанции до потребителя: 6% в кабельных сетях, 8% в воздушных сетях.
Отсюда можно оценить, что потери, если брать городские поселения и пригороды, в которых живет подавляющее большинство людей, не превысят 12% (например, 10 км сети 35 кВ+8% потерь в воздушных сетях от ТП до потребителя), то есть кпд потерь будет 0.88. Специалисты могут меня поправить, но думаю, что значения не будут отличаться в разы.
Таким образом, если взять средние значения кпд для КЭС и ПГУ ТЭС (36% и 58% ), получаем, что общий кпд электромобиля будет
соответственно для КЭС 0.36х0.88х0.81=0.256 и для ПГУ ТЭС 0.58х0.88х0.81=0.413.
Также необходимо заметить, что ПГУ ТЭС в РФ в настоящее время не рапространены (возможно, пока), поэтому питание электромобилей от них можно расматривать только как перспективное.
Теперь определим реальный кпд современного дизельного автомобиля как наиболее термически эффективного.
Возьмем автомобиль с идентичной массой, мощностью двигателя и похожими обводами кузова.
https://auto.ru/catalog/cars/volkswagen/passat/21674342/21677971/specifi...
Паспортный расход этого автомобиля 4.1 л/100 км. Примем, что это достоверно, несмотря на дизельгейты и прочие реальные отзывы. Это соответсвует 4.1*0.8=3.28 кг дизельного топлива. Телпота сгорания дизельного топлива и бензина 43.6 МДж/кг (http://thermalinfo.ru/eto-interesno/udelnaya-teplota-sgoraniya-topliva-i...). Отсюда можно определить, что общий кпд этого автомобиля 46.7 МДж/(3.28 кг*43.6 МДж/кг)=0.326.
На АШ люди много раз упоминали, что их бензиновые автомобили потребляют ~6.5 л/100 км при движении по трассе. Такой же как и выше расчет показывает, что кпд таких автомобилей составляет 46.7 МДж/(6.5*0.8*43.6)=0.206.
Эти низкие значения, скорее всего, объясняются неполным сгоранием топлива в цилиндрах, так как чисто термический кпд ДВС довольно высок.
Вывод, который можно сделать по результатам этого расчета: экологичность и эффективность электромобилей в настоящее время (преобладание КЭС) в 0.326/0.256=1.26 раза хуже, чем у дизельных, и в 0.256/0.206=1,24 раза лучше, чем у бензиновых.
В перспективе (при использовании э/э от ПГУ ТЭС) экологичность и эффективность может быть 0.413/0.326=1.27 раза лучше, чем у дизельных, и 0.413/0.206=2 раза лучше, чем у бензиновых.
Для более точной оценки надо исследовать изменение затрат при:
а) быстрой зарядке АКБ
б) городских циклах движения
в) движении при сильно минусовых температурах
г) отоплении салона и подогреве АКБ зимой
д) прогреве ДВС зимой
е) транспорте топлива с НПЗ на АЗС
P. S.
1) Сравнительную экологичность и эффективность ПРОИЗВОДСТВА и УТИЛИЗАЦИИ тех и других ав-лей предоставлю исследовать более компетентным людям.
2) Питание эл. мобилей от СЭС и ВЭС не рассматривал, так как это на сегодняшний день не выглядит сколько-нибудь реальным в РФ, разве что электровелосипед или самокат, ну или, как максимум, скутер можно запитать с соответствующими такой технике дневными пробегами.
3) Когда и если ископаемое топливо кончится, питание от АЭС с ВВЭР будет обеспечивать кпд эл. мобилей ~0.21-0.22, что вернет их эффективность к бензиновым сегодняшним ДВС, но сильно повысит экологичность. БН-реакторы, наверное, смогут поднять их эффективность чуть выше.
Комментарии
Вы разве не знакомы с случаем гибели тесловода, который не смог открыть дверь горящей Теслы? (а разбить стекло не хватило американского мозга)
Приведите мне такой случай с Nissan Leaf. Тесла это не аргумент, а хайпожерский проект прохиндея Маска. С убогой схемотехникой и бездарной сборкой.
В наших широтах когда массово будут вкорячивать отопители салона - будут массовые видео типа этого:
https://www.youtube.com/watch?v=Nc0e45DIUE8
Если переоборудование будет массовым, то это будет организованное мероприятие. С гарантией, страховкой, лицензированием и прочими радостями.
https://youtu.be/8PUG-ldjD48
Двери открыты и на газоне рядом лежат вещи.. Шофер явно жив и здоров. Неприятно потерять машину, конечно..
Полюбуйтесь ниже на странице я выложил фото счастливчиков у которых баллоны КПГ рванули, когда в машине никого не было..
А если бы были, то их бы по окрестностям собирали.
Я могу вам предложить видосы пожара машин с ГБО и бензином.
Если в машине есть бак в котором сконцентрирована огромная энергия, конечно могут быть ситуации, когда эта энергия захочет перейти в тепло. Вопрос насколько это будет быстрый процесс. В самом невыгодном положении оказываются владельцы машин с работающего на КПГ..
В мире 1,3 млрд автомобилей и всего лишь 3 млн э/м, но уже шороху навели всевозможные видео пожаров и тушений э/м.
Вы хотите сказать, что "генеральный директор малазийской компании Cradle Fund Назрин Хассан" пользовался "дешевый фуфлыжный смартфон"?
"Однако вы так и не смогли опровергнуть, что дефект батареи приводящий к аварии и возгоранию не провоцирует нештатную ситуацию из которой в большинстве случаев нельзя выйти живым, в отличии от баллона высокого давления."
Нет. взрыв баллона, хотя и не исключен, но крайне маловероятен. Учитывая 3-4 системы безопасности и условия которые должны привести к взрыву. Вы же знаете что это за условия? Например концентрация газа должна быть в пределах от Y до X. Добиться этого можно только в закрытом помещении. На улице ваш баллон будет просто вонять. Что как бы сигнализирует вам о неисправности.
А вот у батареек нет такой системы. Точнее есть, но она общая на весь пул. А начать реакцию может всего одна из тысячи. В герметичный бокс их не засунуть. Они нуждаются в охлаждении и отводе газов.
Да у баллона может сработать аварийный клапан и газ будет просто стравлен. И даже если он загорится, то взрыва все равно не будет.
У вас была хоть когда-нибудь машина с ГБО? А у меня была. И я в курсе тонкостей эксплуатации и ремонта. Баллон с КПГ разрывает вместе с машиной:
Батарейки отдыхают.. И при заправке разрывает и на парковке у дома. Усталости материалов до лампочки ваши убеждения!
По производству батареи прочтите постскриптум.
Зачем сравнивать с метаном? Я привел энергетические единицы. Или Вы думаете, что метан волшеьный газ с 100500 МДж/кг?
Предлагаете вкорячить соответствующий компрессор для заказчки в баллоны в квартиру/дом и подключить к бытовому газу?
"Зачем сравнивать с метаном? Я привел энергетические единицы. Или Вы думаете, что метан волшеьный газ с 100500 МДж/кг?"
Вы привели дизель и бензин =))) А где метан?
"Предлагаете вкорячить соответствующий компрессор для заказчки в баллоны в квартиру/дом и подключить к бытовому газу?"
Ну финики этим давно пользуются. Обычное оборудование. что то около 5 тыс стоит.
У нас этот номер запрещен в связи с опасностью подобных выкрутасов в домашних условиях. Ростехнадзор пока не давал разрешение на подобные фокусы.
Гм. так у нас и заправки в 100квт дома запрещены =))) Сколько у вас там в розетке? 2квт? Это у меня в доме 15 да 3 фазы =)))
А зачем мне дома зарядка в 100 кВт? Чтобы батарею убить? Поймите наконец, электромобиль это не замена ДВС автомобилю, это транспорт для урбанизированных территорий. Вторая машина в семье!
Его надо заряжать от медленной зарядки ночью или тогда когда он вам не нужен. 30 кВт ной батареи с головой хватит для того чтобы несколько дней не заряжаясь ездить на работу и с работы.
Мне вот до работы 26км. Зимой, конечно лучше держать электрокар на розетке, чтобы батарея внезапно не замерзла. Но там тоже требуется ничтожная мощность.
"А зачем мне дома зарядка в 100 кВт? Чтобы батарею убить?"
сколько у вас квартир в доме?
"Его надо заряжать от медленной зарядки ночью или тогда когда он вам не нужен. 30 кВт ной батареи с головой хватит для того чтобы несколько дней не заряжаясь ездить на работу и с работы."
А теперь представим что у вас к имеющимся бензиновым авто, прибавились батарейки. И? Что будет? С проводкой? С зарядной станцией на 100 квт? Вам кста, 100 квт может и не хватить... Если у вас в доме за 500 квартир...
На такой случай у Лифа есть еще медленная зарядка 0.8 кВт.. Заряжать будет сильно дольше, но гарантированно никого не загонит в блэкаут. Стандартная кстати 3,3 кВт, у более емких 6,6 кВт. Мы сейчас про медленные зарядные устройства, те что в комплекте..
У нас на придомовой парковке, кстати появился первый Leaf.. AZE0
Итого пусть 200 авто. на ночь встают на зарядку на 100квт. И каждому достается по 0,5квт.
Если одному дому ДАДУТ таки мощности. Но не дадут. Потому что придется переделывать ВСЕ СЕТИ. А кто за это платить будет?
У нас ТСЖ. Сами и заплатим.. За все ремонты, благоустройство придомовой и прочее платим и за розетки на стоянке тоже заплатим. У нас в доме 258 квартир. 200 розеток ни к чему, с учетом того что для повседневных поездок заряжать часто не надо. 50 хватит за глаза, с учетом того что 100 мест у нас еще в парковке под домом, где уже по факту розетки есть!
Вы что заплатите? За установку 100квт станции подзарядки? А вам разрешат? Думаю нет. И кто потащит дополнительный кабель от НОВОЙ подстанции? Старая то строилась по нормативу. Значит нужна новая. А новая - это земля. И кто к новой подстанции потащит новый кабель? И где?
Вы серьезно хотите сбросится по ляму на это?
Учитывая, что наша подстанция у нас на придомовой территории и еще есть много места, то с землей проблем не будет. А с подключением решим. У нас в 5 мин ходьбы станция метро. Я думаю, что мощности тут хоть ведром черпай. Но что-то мне подсказывает, что ничего этого не потребуется.. Потому как предлагаемый вами сценарий мало реалистичен и скорее является фантастическим преувеличением. 70% автомобилей у нас на парковке просто стоят..
Так электромобилелюбителям надо будет скидываться на модернизацию всего хозяйства, электростанций-ЛЭП-подстанций.
Нет, не надо будет. Это сделает государство за счёт всех остальных, кому эти электрички и нафиг не нужны. А электролюбители сделают вид, что это не входит в стоимость внедрения электричек. Вот такими финтами и натянут "эффективность".
У меня нет сколько-нибудь надежных данных по потреблению авто на метане в кг/100 км. Теплота сгорания метана 50 МДж/кг. Если окажется, что килограммов метана авто потребляет больше, чем килограммов бензина или дизедя, то это будет означать, что кпд метанового авто ниже, чем авто на бензине или дизеле. И наоборот.
Ну и не забываем про непроизводительные затраты - вес метановых баллонов, которыми на пазиках, например, чуть ли не вся крыша занята для нормального пробега. И они толстые, это не пропан
Найдите данные на метановую Весту.
Еще надо учесть, что на заправку баллона метаном может быть затрачено несколько кВтч э/э!!!
в автомобиль метан закачивается уже сжатым, самому авто компрессор не нужен.
В деньгах: на метане цена пробега в 3 раза ниже, чем на бензине.
В прошлом году проехал на метанотакси около 500 км, разговорился с водителем, для его режима очень выгодно.
Верная аналогия, тоже всегда считал метаномобили и электромобили в условиях домашнего применения - одного поле ягода:)
Тяжелое, дорогое оборудование + компрессор, запас хода сравним, время заправки сравнимо:)
Буквально год назад и в мыслях не было купить электрокар,а сейчас задумываться стал,глядя на тенденции в автомобилестроении. Хотя,наверное лет 5 подождать надо еще.Если с аккумуляторами решат что-то,то можно и купить будет типа Е-трона.
тоже так считаю...сам фанат и владелец ауди ( вожу их уже 16 лет , было уже 4 шт)....мечтаю о е-троне...)))) но суко дорогой пока...)))
Нет,ауди я не люблю. Мне мерседес по-душе.Просто эта модель нравится
Помните историю про чистильщика обуви, который начал рассказывать трейдеру про акции?
Трейдер тогда понял, что пора продавать:)
Это,вроде,сам Морган был.Но я не понял,как это связано.
5 лет назад вы лишь задумывались, а теперь вас из каждого утюга убеждают купить э/м.
Имхо мышеловка может скоро захлопнуться, у многих уже сдают нервы:
https://auto.onliner.by/2020/08/05/rynok-elektromobilej-otreagiroval-na-...
https://www.youtube.com/watch?v=yrewj5MVbv4
https://aftershock.news/?q=node/925295
Много чего,а вернее всего,что окружает нас, раньше не было,а потом начинают из каждого утюга убеждать.Так что аналогия тут хромает,я думаю.
Что-то до хера получилось. При таком раскладе в той же Германии для замещения всех автономных автомобилей на электромобили придётся увеличить генерацию примерно на 30% при самых скромных допущениях.
Вопрос в сечении проводки. Если для дома принимается что то около 2квт на квартиру... то придется модернизировать все сети.
В другой статье был расчет, вроде получалось что надо еще столько же всего добавить.
А из чего они их получать будут?
46 млн. автомобилей типа Tesla 3 (15 кВт*ч / 100 км) при среднегодовом пробеге в 15 тыс. км. потребят ~ 113 ТВт*ч электрической энергии (18% от общей генерации в 2018 году). Че ты там собрался увеличивать? Для сравнения один только экспорт составляет 12,5% от общей генерации (нетто-экспорт 7,6%) Германии.
Отлично. А если мне нужно проехать дальше сто километров? Ведь главная проблема электромобилей как раз малый запас хода. Сколько на Пассате можно уехать дизельном на одной заправке полным баком и насколько на Лифе. Вы ещё не забывайте о том, что Пассат заправил пять минут и поехал дальше, а Лиф приехал на пару часов, ждёшь.
На дизельном пассате можно уехать с одной заправки примерно на 6000 километров учитывая возможность взять топливо в багажник.
Да, моя машина тоже 800-900 км может по трассе проехать на 1 заправке. Но вот на работу ездить я бы не отказался от электромобильчика, конец небольшой получается.
Даже моя лайба на одном полном баке от Питера до Москвы доезжает.
Это пока вы за розетки биться не начнете =))) Ну черт с ними с розетками. Что с проводкой делать?
Эх, когда за розетки начнем биться, придется на электромоцик пересаживаться
Смело можно брать 60%, кондиционер, отопление необходимы. Да ещё неучтённые потери, тот же свет фар.
Вряд ли на это уйдёт так много. Фары берут копейки. А без обогрева и кондиционеров можно ездить большую часть года. Тем более в Германии.
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
всё кончается на том что добывать ЭЭ мы можем куда дольше и больше чем УВ....
или новый тех уклад с воспроизводством УВ биологическим путем.....
Новая батарея на Ниссан Лиф стоит ок. $6000 USD. Даже с зачётом старой (-$1000), всё равно получается дороговато. В сложных условиях эксплуатации (а Россия почти вся - сложные условия). Получится что замену батареи надо будет делать раз в 10 лет. Стоимость замены батареи, соотнесённая на 10 лет владения, перекрывает стоимость затрат на содержание бензиновой жоповозки с 1.5-1.6 объема, даже при условии, что Лиф жрёт с розетки 200р в месяц, это я сосчитал по иркутским тарифам, что мало себе кто может позволить в остальной части РФ.
Какие-то странные у вас расчеты. Но строго в вашей логике, представьте, что бензина больше нет.. совсем! На чем ездить будете? Дрова, уголь, газ (не пропан) или ээ.
Паровая машина хорошо, но даже Добль ездил на жидком топливе. Хотя я бы как вариант рассмотрел бы Добля. Шикарный аппарат!
Гезгенератор это конечно то еще чудо, но тоже можно довести до ума. Однако удобства пепелацу на котором он будет установлен не добавит.
Метан хорош для коммерческого транспорта но не для личного. Возить в салоне бомбу, баллон с рабочим давлением 250 атм, это то еще приключение.
Остается электричество..
Вы не эксплуатировали батарею и заявляете что вот де она потребует замены строго через 10 лет довольно голословно. На аукционах полно Лифов 2011 года с SOH 70% и выше!
Батарею губит перегрев и быстрые зарядки. Это практика..
Страницы