Популярная на форуме тема, часто с расчетами и доводами. Решил присоединиться к обсуждению.
О любви так много песен слажено, я слажаю вам сейчас еще одну. (C)
Для начала про энергоэффективность электрокаров. Сколько электроэнергии потребуется, что перевести все транспортные средства в России с ДВС на электричество. Проведем небольшой расчет. Вот данные по использованию моторного топлива за 2015 год
Расчитаем энергию, ведяляемую от сжигания этого топлива. Берем удельную теплоту сгорания отсюда - Удельная теплота сгорания топлива и горючих материалов
Килограмм бензина АИ-93 дает 43,6 МДж, дизельного топлива 43,5 МДж, пропана-бутана 46 Мдж.
Переводим тонны топлива в килограммы, умножаем на удельную теплоту сгорания и получаем
бензин 4,36*107 * 3,86*1010 = 16,8*1017 Дж
ДТ 4,35*107 * 2,4*1010 = 10,4*1017 Дж
газ 4,6*107 * 0,14*1010 = 0,6*1017 Дж
Итого 27,8*1017 Дж.
Переводим в кВт*ч, получаем 7,72*1011 кВт*ч или 772 млн МВт*ч
Для сравнения, выработка электроэнергии в России в 2018-м году составила 1092 млн Мвт*ч.
Правда 772 млн МВт*ч - это тепловая энергия. Столько энергии выделяется при сгорании топлива. Рабочую мощность рассчитываем с помощью КПД. КПД современного ДВС примерно 25%. После двигателя горячие газы еще вырабатывают электричество в генераторе и греют воздух в обогревателе. Общий КПД в пике потребления может превышать 30%. Среднегодовой КПД рассчитать точно невозможно, возьмем условно 27%. Получаем полезную энергию от сжигания этих 64 млн топлива в 210 млн МВт*ч.
КПД электродвигателя 80-90%. Плюс отсутствие необходимости в поддержке холостого хода, отсутствие потерь на коробке передач и возврат энергии при торможении. Кроме электродвигателя нужно рассчитать все дополнительные затраты на питание бортовой электрики и обогреватель. Получаем требуемую электрическую мощность порядка 240-260 млн МВт*ч.
В принципе не так много. Выработка энергии должна будет увеличиться всего на четверть.
Если рассматривать электрокар в модели сверхъемкого аккумулятора, то он превосходит авто на ДВС по всем параметрам. Конструкция проще, компактней, безопасней, экономичней и экологичней. Энергоэффективность также выше. Даже если дополнительную энергию нарастить исключительно за счет ТЭС, цепочка электростанция - электродвигатель будет иметь КПД в 1,5-2 раза выше чем у ДВС. КПД современных парогенераторов 40-45%, парогазовых установок 50-60%. В качестве топлива для ТЭС можно использовать природный газ, что экологично, или уголь, что дешево. В любом случае источник загрязнения уходит из мест скопления людей за города, а утилизовать выбросы на электростанциях проще, чем на миллионах авто. Наращивать же мощность можно и за счет ГЭС и АЭС.
Остается только одна проблема - как передавать эту энергию. Провода не вариант, с передачей по воздуху тоже пока не складывается. Остаются только химические аккумуляторы. И вот тут, увы, вся идиллия сходит на нет. Удельная емкость химических аккумуляторов слишком мала. Для сравнения вернемся к энергетическим характеристикам. При сгорании 1 кг бензина (1,25 л) выделяется 43,6 МДж энергии, или 12100 Вт*ч. Емкость самых совершенных литий-полимерных аккумуляторов - 270 Вт*ч/кг. Разница в 45 раз при низком токе и ограниченном числе циклов перезарядки. Сильноточные литий-ионные аккумуляторы с большим количеством циклов перезарядки имеют удельную емкость около 100 Вт*ч/кг. Разница более чем в 100 раз. Т.е. 1 кг бензина можно заменить 120 кг аккумуляторов. А бензобак в 40 л (32 кг бензина) примерно 4 тоннами аккумуляторов. Такая масса сама по себе уже увеличивает энергопотребление. Это в дополнение к сильной температурной зависимости и деградации по мере работы.
Обычно все уповают на научно-технический прогресс. Мол думал ли кто еще 30 лет назад, в эпоху свинцовых аккумуляторов, что можно будет в маленькую батарею впихнуть многие амперчасы. Вообще-то думали. Свинец далеко не самый легкий металл, и замена его на металлы с меньшей удельным весом должна была резко увеличить емкость в пересчете на массу. В итоге пришли к самому легкому металлу - литию. Это третий элемент таблицы Менделеева, легче него только гелий и водород. Чистый литий в качестве катода и анода использоваться не может, нужны соединение с другими, более тяжелыми элементами, например титаном, железом и марганцем. Все разработки в последнее время идут в направлении как подобрать более легкие элементы для катода и анода и более легкие электролиты. Резервы в этом направлении еще есть, но уже ограниченные. Возможен рост емкости в десятки процентов, может даже в несколько раз. Но это уже физический и химический предел.
Из химических аккумуляторов практически выжали все что можно, а что-то качественно превосходящее на горизонте не просматривается. Топливные ячейки - геморройно, дорого и на порядок уступают бензину по энергоэффективности. Ядерные батарейки на бета-распаде пока очень дороги и маломощны. Плазменные накопители - это еще скорее из фантастики. Так что хотелось бы верить в прорыв, но непонятно откуда он возьмется.
Ну и отдельная история это производство батарей. Нужно сначала добыть литий и прочие ингридиенты, включая редкоземельные катализаторы, транспортировать все это, изготовить батареи, упаковать в пластмассовый корпус, а после выработки ресурса утилизировать. Экологам в данный процесс лучше вообще не вникать во избежании сердечного приступа. А вот если рассчитать затраты топлива, полимеров из углеводородов, электричества в процессе производства, то хорошо если аккумулятор за все свои циклы разрядки сможет выдать столько энергии. Проще говоря, если просто сжигать нефть как топливо, будет экологичней и энергоэффективней.
Но любители экологии обычно в такие вещи не вникают.
Комментарии
Не вымерли. просто они были неэффективными в быиту, зато прижились на производствах. Поэтому на заводах целые цеха с электротранспортом.
Так они и сейчас в быту не эффективны.
Разве??? В быту они уже часто эффективны))) Стоимость ещё задрана, но снижается помаленьку..
Хотелось бы уточнить:
Солнце светит не везде и не всегда. В частности, не стоит сравнивать южную страну США и северную страну Россию. Большего маразма, чем установка солнечных панелей на крыше в Питере и представить-то трудно.
Ну вот смотрите, 3квт панелей (около 15 м2), в Санкт-Петербурге дадут в год около 2700 квтч. Этого достаточно чтобы на электромобиле проехать около 16000 км в год. Ну да, в ноябре, декабре, и январе надо будет заряжаться где-то от розетки, но 9 месяцев в году вполне хватает солнечных панелей.
Стоимость 3 квт панелей сегодня около $1200 долларов, накинем еще $1200 на другое оборудование и установку. В итоге, за $2400 вы можете себе купить достаточно топлива чтобы ездить 16000км в год в течении 20-25 лет. Это примерно 20000 литров бензина, или около 800000 рублей ($12000 долларов). По моему даже в СПБ это очень выгодное вложение.
Откуда вы взяли эти цифры (2700)?
Калькулятор NREL PVWATTS.
Натянутое применение солнечных панелей, несовместимое с эксплуатацией авто в реальной жизни.
Положим, что панели выработают 2,7 Мвт/ч в год, как велел им калькулятор. Это в среднем по 10 квт/ч в день (!), смело не ездим 3 месяца в году - черные дни и все такое. Вопрос: сколько дней должен простоять электрокар на приколе для полной зарядки 80 квт/ч батареи авто? И не менее веселый вопрос - а как авто окажется в пределах досягаемости розетки от панелей в светлое время суток, если хозяин авто честно трудится на основном месте работы в это время? Или предполагается что панели надо на крышу офиса ставить (если она есть конечно, а то она может быть одна на 20 этажей и та не Ваша), и перевозить ее с собой при увольнении? Так чтоли?
Вам не обязательно каждый день 80квтч заряжать. Можно 8 раз в день по 10квтч. Это зависит от вашего пробега. Можно иметь батарею 20квтч для запаса энергии.
Ну и парковки перед офисами и магазинами могут выглядеть вот так
Aber meine Herren, das ist keine Physik ! (С) бородатый анекдот
Разговор вроде шел о частной личной панельке на крыше дома своего, а не о государственной (или таки частной?) платной парковке? Или это уже одно и то же? И про 20 квт/ч батарей - это входит в Ваш же прайс в 2400$ чуть выше или таки пример из чьей то конкретной жизни с солнечной Калифорнии? А на фото точно есть 15 кв м установленных солнечных панелей на каждое авто, или таки урежем осетра? Вопросов как-то даже прибавилось, не так ли? 😉
Те кто хочет частные панели, могут держать по выходным, или по утрам. Вообще не все люди ездят каждый день на работу днём. Многие используют машину только по выходным, на работу ездит на общественном транспорте или из дома работает.
Смысл в том что при текущих ценных на бензин и солнечные панели, даже в Санкт-Петербурге выгодно заряжать от солнечных панелей.
Утром ( до выезда на работу чтоли?) генерация в 5-10 раз ниже номинала достигаемого в 2-3 часа дня, что там можно зарядить то? Если общественный транспорт так хорош, то машина совсем не нужна выходит, 5/7 времени стоит в обнимку с розеткой и никуда не ездит. Разговор об обычном режиме пользования, на неделе на работу, на выходных с семьей на отдых/покупки, в крайности впадать не будем
Передайте Вашему калькулятору, что он дурак.
Зимой, кстати, в Питере даже в дни без осадков темно, потому что облачный покров и потому что солнце над горизонтом почти не поднимается (22°). А длительность светового дня сегодня, 10 января, составила 6 часов 17 минут.
Сомневаюсь. Если только летом на даче какой-нибудь электрический мопед. Штоб в сельпо ездить ))
В Питере освещенность в два раза ниже чем в Москве. Это для цветоводов меряли. Но я думаю что освещенность солнечной панели влияет на количество элестричества которое она вырабатывает. Так вот в Питере при полном солнце света на землю падает вдвое меньше чем в тот же момент в Москве. Из-за того что Питер находится на полярном круге.Самая большая освещенность в этот же самый момент на экваторе. Много солнечного света поглощает атмосфера. Поэтому чем севернее, чем ниже солнце над горизонтом, тем меньше тепла и света от него. Район великих= озер в Штатах (для штатов это север вроде) находится на широте нашего Сочи.
В общем к чему я все это говорю. В разгар лета при полном солнце в полдень на солнечные панели установленные в Питере падает в четыре раза меньше солнечного света, чем в Калифорнии.
В общем ЛАЭС рулит))
Хотя если бы сделали маленькую женскую городскую машинку с простым управлением. На которой нельзя носиться и сложно разбиться. По магазинам. Детей по школам-садикам-кружкам развести-забрать. Как второй автомобиль в семье. Было бы идеально.
Электро самокаты уже очень популярны, на работу ездить. Популярны настолько, что уже всех бесят ))
Солнечные панели конечно можно сейчас прикупить, пока китайцы склады распродают. Потом дороже будут )) Но их же все время мыть прийдется. Вот я смотрю на свои окна и понимаю. Их же прийдется мыть. Дождь и городская грязь.
Годовая инсоляция на квадратный метр в Москве 1,01 МВтч. Петербурга - 0,93МВтч. В Калифорнии - 1,64 МВтч.
Вот-же народ нетот у нас, тупой панимаешь. Им выгодно, а они никак. А если кое-кто кое-где у нас порой, то начинается нытьё "а выкупите у нас лишнюю ЭЭ пожаалуйста когда она не нужна нам! (и никому соответственно)".
Резюмирую, нихрена оно не выгодно, щёты подтверждают. Это в Кал и форниях, где нагнули сверху всех прямыми и косвеными способами может хоть как-то. А убери хотя-б возможность продавать ЭЭ в сеть и фсё, эта
тряхомудиякрасота вчистую продувает обыкновенному дизельному генератору.У нас зимой световой день 4-5 часов, ещё пара часов - сумерки.
В местный полдень освещённость как в сильно пасмурный день.
Уже - удачи что-то собрать.
А еще жидкий снег, твёрдый дождь, ледянная стенка в пару сантиметров,иней.
Ну или вот другой пример. Строится новый дом, рядом с ним парковка на 50 автомобилей, надней солнечной панели. Вы арендуете места, и в аренду входит определённое количество киловатт часов.
Все разбивается: В декабре солнце светило 2.5 часа. В январе 2 раза выглядывало.
Я считал панельки на частный дом в помощь отоплению. В нашем регионн бессмысленно, даже если панели будут условно бесплатны (панели бесплатные + монтаж, электроника и обслуживание)
Даже в этих условиях бессмысленная затея.
Вы просто не учитываете в своих расчётах, что как только Вы приобретёте Святую Теслу и поставите Благодатные Панели, то сразу вот прямо над ними будет светить Солнце, прям вот под оптимальным углом. А если ещё поставите фотографию Его Святейшества Илона Маска - тогда панели и чиститься сами будут, и деградировать перестанут и даже голуби будут облетать за три версты.
Насчёт 2 часа в декабре это ваша фантазия.
Но да, в ноябре, декабре, и январе, результаты будут низкими.
Согласен, не существует универсальных решений. Нет солнца, есть вода, нет воды есть ветер, гео, волны, приливы, в крайнем случае атомная энергетика... жечь ископаемое топливо вредно для здоровья и когда-нибудь оно закончится.. Если сегодня возобновляемые источники дороже, значит надо их удешевлять. Строить туалеты дороже, чем пользоваться кустиками, но почему-то их строят, хотя некоторым папуасы с этим не согласны и будут доказывать эффективность кустов.
))))
...и литий и кобальт для электробатарей когда-нибудь закончится. И гораздо быстрее, чем нефть. Что делать будете? И кстати, их производство вредно для здоровья не меньше нефти.
литий и кобальт, однажды уже добытый, можно использовать повторно много раз. Как вы думаете, что дешевле, извлекать компоненты из старых батарей или из руд в шахтах по всему миру?
Из руд и шахт естественно выгоднее. А то чем они все занимаются, выковыривали-бы из батареек дурни
Я вижу, Вы совсем не понимаете зачем строят туалеты, да ещё и умудряетесь механизм физиологических потребностей сравнивать со средствами комфорта? Хотя чего удивляться? Этих различий уже давно никто не видит и не учитывает. Это как соревноваться, кто с себя больше крови сольёт и при этом выживет и будет назван почётным победителем.
Ваши вопросы, ув. Positron, говорят о том, что вы либо жырный тролль, либо не обладаете самыми элементарными физическими знаниями.
Спасибо за аргументированный ответ на все вопросы.
You welcome.
Ооо черт побери)
Нефть из под земли, а электричество с розетки. И панельки в магазине.
да, панельки в магазине, но покупать мне их надо раз в 20 лет, а бензин надо добывать постоянно
Ну не работают они 20 лет, не-ра-бо-та-ют.
Сколько они уже у вас? Год? Два? Поговорим еще через три.
Производитель обещает уровень деградации порядка 0,7% в год, или около 20% за 25 лет. Только вот номинал мощности они не дают практически никогда, так что как это оценить в реальных условиях - неясно от слова совсем
Угу. Только вот он ничего не говорит о механической и химической деградации (пыль в воздухе, дождь), которая в реальности убивает панель наполовину примерно за 7 лет.
Это из собственного опыта.
Вы с дружите с головой? Бензин на заправке!
Или вам кто должен каждый день привозить канистру?
Весь этот праздник экономии рублей за километр для отдельно взятого владельца электроповозки будет длится только пока они количественно не превышают стат-погрешности, что позволяет им проскакивать меж жерновов госчиновничьей системы. Как только их станет побольше, и их заметят, то сразу их прихлопнут - не гоже, что людям что-то хорошее за дешево достается - сразу скажут, что по дорогам то они ездят как все, а на их содержание в виде акциза за бензин - не скидываются. И хлопнут наложек какой-нибудь, что б жизнь мёдом не казалось. Ну и цену за электричество накинут. Сразу всем, чтобы не ошибиться, кто заряжает авто, кто не заряжает.
Тут главная проблема для элиты что человек отвязывается от заправки и это служит отличным примером для дальнейшего прогресса.
Э-э-э... То есть электромобиль не потребуется заправлять никогда???
Надо конечно только у электромашин есть шанс на самообеспечение.
В будущем, надо добавить)))) Когда эффективность солнечных батарей и ёмкость аккумуляторов позволят это сделать.
Не таком отдалённом как кажется.
Ещё неизвестно. Возможно и никогда.
Уже сейчас поездки на не большие расстояния можно обеспечить солнечной батареей, где тут рассчёты были.
Какой солнечной батареей? Я имею в виду по размеру? В принципе - сделать четырёхколёсный электровелик, с двигателем мощностью 100 ватт, на крышу солнечные батареи и можно практически не крутить педали)))) Но это недостаточно для обеспечения электромобиля в повседневной жизни.
Может 2-3% и смогут выйти на самообеспечение.
И то вставят в автомобиль аналог сим карты, будете платить государству налог за пробег или обядут покупать электиичество по повышенному тарифу.
Никто от налогов отказываться не будет. На что содержать инфраструктуру?
Другое дело, что со скрещеванием автопилотов и каршеринга для большинства потеряет смысл в личном транспорте.
Какое самообеспечение в большом городе среди многоэтажек и в подземных паркингах? Вся эта тема может быть актуальна только в США, с их обширными субурбиями...
И более солярном годе)))
Ваши ошибки:
1. Во превых КПД автомобиля с ДВС двигателем значительно ниже 30%. 30% это в отпимальном режиме. А он в основном в очень неоптимальном. Какой там КПД у стояния в пробке? В реальной жизни КПД около 10% в городе, и 20% на трассе.
2. Во вторых вы сравниваете энергию бензина, с энергией батареи. Сегодняшние батареи в Тесле имеют энергоемкость около 250 Вт*ч/кг. Дейстрительно, это где то в 45 раз меньше. Но мы ведь уже установили что лишь 10-20% от энергии бензина может быть использованно, против 90% энергии батареи. Так что разница у нас уже не 45, а около 10. Помимо этого, надо учитывать вес самого двигателя внутреннего сгорания, радиатора, выхлопной системы, коробки передач, и многих других вещей которые необходимы для ДВС. В конце концов разница в весе оказывается не такой значительной, а где-то 100-150кг.
3. Текущей емкости и веса уже достаточно для нормальной работы электромобиля. Проблема в снижении цены, снижении времени зарядки, и увеличения количества зарядных станции. Если электромобиль можно заряжать за 10 минут, то аккумулятора с 300км пробега хватит 99% населения.
4. Ну и последее рассуждение про экологичность производства, это просто высосано из пальца. Исследование показывают что энергия потраченная на производство аккумуляторов отбивается за год езды.
Страницы