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
При перемножении неуточненных данных, получаются непроверяемые данные!
Уточните, очень прошу Вас
Утончить каламбур?
Данные уточните
Вот именно, ну что Вам стоит...
Я просто посчитаю сколько лет, сотен лет мне надо проехать окупая разницу между Теслой и моей машиной
50тыс долларов делим на 500 руб бензина с конвертацией по курсу умноженное на 12мес.
6тысяч 250 лет это чудо будет окупаться. За этот срок даже пирамиды не окупились.
Вывод Тесла-Хрень!
По сравнению с ходьбой ногами или велосипедом, автомобиль никогда не окупится.
Для всякой задачи своё решение. До 15 километров в день - пешком или велосипед. До 150 километров в день электромобиль. От 150 километров в день - автономный автомобиль. От 1500 километров в день - самолёт.
Дурацкое заявление американа.
Хотел разжевать, что за 50лет, два километра до работы уже проблема и машина реально выручает. Но этот то куда выперся из ада Калифорнии, где без машины только в крупном городе скромненько жить можно.
По сравнению с ходьбой и велосипедом, автомобиль окупается временем. А время - деньги, как известно.
Интересно, у него дети есть:)
Ага, а теперь добавим затраты времени на спортзал :-)
Если сильно посчитать, то можно доказать неэффективность самой жизни
Как считать. Давайте сравним поездку в отпуск на 500 км туда и обратно. Итого 1000 км. Условно 500 км - это 6 часов на машине. 500 км пешком - делим на 35 км в день в среднем -14 дней. Итого 1000 км на машине за 12 часов равно 28 дней пешком. Т.е. переход в 1000 км равен почти одному месяцу работы человека (за переход вам придется взять отпуск за свой счет).Так что в этом случае машина окупится -:)).
В эту тему бородатый анекдот: малыш еврей говорит папе - я сегодня три копейки сэкономил, бежал за трамваем - молодец, сынок, в след раз бегай за такси.
Это про разницу
Почему я должен, усираться для чьей то радости?
Зависит от режима применения, отмечу что больше всего электротранспорта в КНР делают и без всякого Маска. От миллионов если не десятков млн электровелосипедов, скутеров и прочей мелкой 1-2местной дребедени и до микроавтобусов, весьма своеобразных, аналога маршруток и больших полноценных электробусов.
На мой взглядж пока выгоднее для крупной технике газ применять, на базе дизеля двигатель. Из минусов порядка 1000кВт такой двигатель немецкой известной фирмы для грузовичка развозного на 1,5т стоил на 2016 год порядка 11-14 тысяч евро. Прошще былло французкую газовую систему поставить скажем корейский баллон под метан полимерный.
Вот такой на 19м3 в несжатом состоянии на Форд фокус очередной стоит менее ста тысяч с установкой на юге РФ:
Со слов опрошенных мной лично водителей 1 км на метане дешевле примерно ВТРОЕ чем на бензине, 15 рублей примерно.
Без учёта превращения тепловой энергии в механическую в вашем ДВС или ином выглядит как-то так, для котлов приведено. Цены где-какие но в среднем расклад не изменится по отношению природный газ/ДТ. Опять же я не знаю разницы текушей цены в Сети газовой и той которую вы на метанозаправке заплатите. Видимо имеется ввиду в таблице кВт*ч.
Если так то заправляя своим сетевым газом вы получите себестоимость примерно 2-2,5р/кВт*ч на моторе переделанном с дизеля. С учётом не 100% КПД ХИТ применяемых в аккумуляторах вашего электротранспорта вы в большинстве случаев будете иметь преимущество примерно 2-3 раза по сравнению с электротранспортом без учёта амортизации.
Я сильно сомневаюсь что электроэнергия+амортизация аккумулятора если автомобиль ваш и вы не имеет доступа к своей собственной микроГЭС обойдётся дешевле.
Если в пределах 200км по горам и у вас какой Кавказ где не бывает больших как в Красноярском крае морозов и у вас есть оная микроГЭС СВОЯ - это ключевой момент, то может быть вариантом.
Потенциал рек и ручьёв имеется, но его осваивать нужно пока практически не используется.
Хорошо посчитано.
Теперь бы затраты на изготовление батареек учесть - и будет ажур. Да и обогрев авто через КПД донесения МДж от электростанции сломает всю картину.
А в ДВС еще бы затраты на производство масел учесть, строительство нефтехима, содержание профильных НИИ и тп.
Особенно если еще учесть субсидии нефтегазу:
"На федеральном уровне в исследовании выявлено 30 схем предоставления субсидий производителям нефти и газа в России в 2009–2010 гг. Не умаляя значимости изучения данного вопроса в дальнейшем, можно сказать, что, скорее всего, в этом докладе описаны все основные федеральные программы государственной поддержки производителей углеводородов. Некоторые из данных схем являются собирательными и объединяют в себе по нескольку индивидуальных программ предоставления субсидий. 17 из данных 30 схем получили в докладе количественную оценку в размере 8,1 млрд долл. в 2009 г. и 14,4 млрд долл. в 2010 г. (более подробно—см. таблицу 3 и приложение I). При этом наибольшими по стоимости были следующие программы государственной поддержки добычи нефти и газа в России (в убывающем порядке размера субсидий по оценкам за 2010 г.):
• временные льготы по вывозной таможенной пошлине для нефти, добываемой на новых месторождениях Восточной Сибири (около 4 млрд долл.);
• налоговые каникулы по НДПИ для новых месторождений Восточной Сибири (около 2 млрд долл.);
• освобождение от налога на имущество для магистральных нефте- и газопроводов (около 1,9 млрд долл.);
• налоговые каникулы по НДПИ для новых месторождений нефти на территории Ненецкого АО и на полуострове Ямал в Ямало-Ненецком АО (около 1,5 млрд долл.);
• субсидируемый тариф на транспортировку нефти по трубопроводной системе «Восточная Сибирь—Тихий океан» (около 1,1 млрд долл.);
• понижающий коэффициент к ставке НДПИ для нефти истощенных месторождений (около 1 млрд долл.);
• временное освобождение от вывозной таможенной пошлины для газа, экспортируемого в Турцию по трубопроводу «Голубой поток» (около 0,8 млрд долл.);
• учет расходов на геологоразведку и НИОКР в целях исчисления налога на прибыль (как минимум 0,6 млрд долл.);
• ускоренная амортизация (как минимум 0,6 млрд долл.);
• государственное финансирование геологоразведочных работ на углеводородное сырье (284 млн долл.).
"
А в цене бензина более 70% налогов, их тоже посчитайте, и прибавте эти 70% в цену электричества.
Ну вот и считайте. Пока видно блеяние в сторону электромобилей и запад - ну какие дураки, не более... А не, есть еще отдельные упоротые личности, которые выставляют абсурдные утверждения - а давайте посчитаем EROI солнечных панелей в условиях полярной ночи и радостно разбивают в пух и прах этот свой абсурд. ))
Все давно посчитано, электромобиль экономически не эффективен по сравнению с автомобилем, эта ситуация продолжается уже больше 100 лет, и она не поменялась до сих пор.
Да тут уже написали, эффективней всего пешком ходить.
вы знаете например что из-за згрязнения воздуха средняя продолжительность жизни в ЕС меньше почти на 2 года? Как будем этот аспект считать? Можно ли сказать что жизнь водителя маршрутки такая же как у конструктора авиационных двигателей? Вопросов тут много, и сказать вот так вот однозначно автомобиль с ДВС круче электромобиля, я бы не смог
Ну хотелось бы ссылочку на подтверждение, во превых.
Вот вторых.
Греки и спартанцы тоже пермещались пешком ибо пермещение в пересеченной горной местности на лошади было не бсыьсрее пешего или бегуна. Этот способ премещения юыл массовым до сердины 20го века, когда авто стал доступен широким слоям населения.
И самая фишка в том что продолжительность жизни растет! Человек премещается пешком все меньшне, а продолжительность жизни все больше.
Конечно, вам и ответить нечего. Сейчас содержание дорожной инфраструктуры, через акцизы в бензине, лежит на плечах водителей авто с ДВС, потому что их большинство. Электро-владельцы этим пользуются, да ещё и лицемерят, что электрозаправка стоит дешевле. Когда электроповозок станет большинство, этот акциз точно также ляжет на них. И "внезапно" (для таких как вы) окажется, что электрозаправка в разы дороже бензиновой на 100 км.
Да что вы говорите ) А то у нас транспортный налог отменили )))
И эти субсидии позволяют нам сводить концы с концами при низких ценах на нефть.
Т.е. мы фактически субсидируем потребителей нефти - запад. Из своего бюджета.
Бюджет проводит оптимизацию медицины, повышает пенс. возраст - надо же концы свести.
А на форумах мы считаем запад дураками
У нас же энергии много - типа мы банкуем. Только правда 1% от нашего "мы" банкует. Но "Корректора" то никто не слушает.
Я для тупых, типа тебя, информацию разжевывать готов только платно. )) Остальные - хихикают дурачками дальше )
Льготы по НДПИ отменили уже...
Чукча писатель? Там черным по белому написано доклад за 2009 - 2010 год. Напишите доклад (или попробуйте достать такой) за 2020 год - почитаем вместе.
Это все для оборонки, а не для жоповозок.
Профильные НИИ нужны для того, чтобы у тебя был афончег и курточка за 1$ несколько лет служила.
К тому же без этих НИИ батарейки к электро-помойкам не сделать.
Без этого не будет ни дорог, ни материалов, нужных цивилизации.
Оглянись вокруг себя и скажи, что произведено без нефтехимии, а?
Бедная сова! Зачем вы приписываете к стоимости производства горючки затраты на бизнес по продаже нефти и газа за рубеж?
В перечисленном вашем списке "субсидий" собственно субсидий не обнаружено - государство нефтегазу денег не дает, оно просто берет меньше, дабы быстрее отбились затраты нефтяников на разработку месторождения. Это как бы совсем другое.
Есть кусок тундры - денег от него ноль. Там разрабатывается месторождение, реализация нефти с которой начинает генерировать денежный поток в казну (НДПИ и т.д.). Государство просто ограничивает свой аппетит на несколько лет.
Государственные финансирование геологоразведки необходимо самому государству, для оценки месторождения и за сколько ему толкнуть лицензию на разработку месторождения. Это по сути предпродажный аудит. А то исходя из вашей логики, в стоимость пробега электромобиля нужно плюсовать часть стоимости строительсва АЭС, ГЭС и обслуживания электросетей.
А в цене электричества посчитайте цену разработки линий элнктропередач, трансформаторных станций... ну, и про геологоразведку и разработку металлических руд для всего этого хозяйства тоже не щабудьте.
Кстати, часть электроэнергии вырабатывпется за счет газа - так что газодобычу и разведку тоже в счёт))
Я в таких затратах не копенгаген, о чем написал внизу
Спасибо на добром слове. Обогрев может сильно изменить расклад в пользу ДВС, но городской цикл может испортить ДВСу, ИМХО, всю малину
Есть подозрение что цель внедрения электромобилей на западе - создать альтернативу (или её видимость) автомобилям с ДВС.
Что облегчит запрет авто с ДВС для большинства граждан.
Что удержит цены на нефть низкими в исторический период, когда себестоимость добычи нефти будет расти.
Что заставит нефтедобывающие страны самим платить за увеличение себестоимости.
И причём здесь экологичность и эффективность ?
КМК, глобальная цель движухи - это сломать индустриальное производство в мире в принципе.
Ломать его никому не нужно. Это не рациональная цель.
Снизить цены на нефть - это рациональная цель (для нефтепотребляющих стран).
Всё очень рационально, дураков нет.
Именно!
И их рацио звучит так: "Если мы не можем сделать у себя лучше, то у всех должно быть хуже, чем у нас."
А может они не хотят чтобы у кого то стало гораздо лучше чем у них? Ведь углеводороды скоро станут настолько ценными, что России сильно похорошеет на фоне энергетических нищебродов
Если обратите внимание, то в первую очередь дизельным авто. Все крупные автопроизводители объявили о прекращении производства дизелей к 20ХХ...
Естественно. Давно были статьи что по тяжёлым фракциям нефти проблемы будут раньше. Кроме того, солярка нужна на с/х, траки, тепловозы, танки и т.д. и т.п.
Выкинуть легковые авто на солярке - первое дело. А уж потом - бенз.
P.s. Можно подумать что производители бензиновых авто с показателями выбросов не химичат...
Бензин хотя бы в принципе можно сжечь стехиометрически, дизель же - только на полном газу, и поэтому в больших агрегатах туда пихают нейтрализаторы и кроме соляры заправляют еще и мочевиной. Так что в больших выбросах легковых дизелей особо сомневаться не приходится. Бензиновую легковушку, если кат не вырезан, на парковке и не унюхать, в отличие от дизельной.
Самая большая проблема дизеля проистекает из его же достоинства.
Достоинство дизеля- высокий КПД благодаря высокой степени сжатия.
Из-за высокой степени сжатия при горении дизтоплива образуются окислы азота.
Их и нейтрализуют мочевиной.
Ви меня вдохновили. На дизельных авто нужно поставить ещё один бак который водитель будет периодически заправлять мочевиной. На приборной панели появится ещё одно табло со стрелочкой - показатель уровня в дополнительном баке. Когда уровень становится слишком низким, загорается команда водителю: "Пополнить бак!". На самом деле команда будет, конечно, лаконичнее. Водитель останавливает машину, подходит ко второму баку, отркывает, оглядывается по сторонам - и доливает раствор мочевины. Потом едет дальше.
Это Вы ещё не пробовали перелить мочевину из бака грузовика "отсосав" его шлангом. Незабываемые ощущения гарантированы.))))
Страницы