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
Сравнение приоры и ниссан лиаф это круто звучит) Вы бы хоть гранту взяли) Ну можно конечно запорожец ушастый, там коэффициент будет еще более весомым. А еще у нас в детстве был мопед Дэшник, вот с ним самое оно)
Про стоимость скромно умолчим, тем паче что приора с продаж снята. ну наверное 5-кратная разница будет, да? А то и 7? На этом фоне чудовищная разница в кпд впечатляет конечно. А сравните с приличным немецким движком, который сейчас можно купить в любой октавии. например вот с эим https://avtodvigateli.com/marki/1-4-tsi.html
У меня был ваз 21099. Питер-Москва проезжал на одном баке - 40 литров. Если за дальнобоем встать хвостом =)))
Турбированный двигатель эталон надежности! Это даже не анекдот..
Но самое смешное не это, а объем этого чудесного двигателя. Несчастный двигатель от мопеда пытаются всунуть в машины массой от полутора тонн выше. Особенно пикантно он смотрится на Кодиаке и на Супербе!
Даже согласно технической документации это чудо имеет ресурс всего 250 тыс. км. Однако жизнь вносит свои коррективы, особенно когда несчастного малыша заставляют таскать чудовищ типо Кодиака.
Вменяемый человек скорее купит электромобиль, чем ваше чудо-юдо..
Турбированные двигатели последнего поколения - крайне надежные и приятные экономичные двигатели, если в них лить нормальный бензин и обслуживать по регламенту, а не заниматься экспериментами в стиле "какое масло я забодяжу в него сегодня". Эти двигатели в линейке с 2010 года в Росии. Сейчас у ВАГа в регламентной линейки остался 1(!) все не турбированный бензин (правда по разному чипованный). а вы продолжайте кататься на приоре или аккумуляторе на колёсах)
Не нравится вам ВАГ, возьмите условную мазду последнего года. Там тоже расход не приоровской. Хотя мой ваг выдавал по трассе (в тепличных условиях конечно) меньше 6 литров на 100
У меня Тойота и атмосферник. Расход по трассе 6.1л, мне нормально. Я долго ходил вокруг мазд и вагов. Не смог себя убедить, что это не развод на деньги!
Очень хорошая машина Octavia A7 1.4 TSI поверьте мне. Динамика только крутовата, не успел притопить - уже штрафысыпется
Не спорю. У друга детства такая. Но для меня она мала!
А касаемо кодиака и 1.4, так кто вас заставляет покупать такой кодьяк? Возьмите с 2 тси и будет вам счастье
Отлично он себя чувствует и на Кодиаке и на Супербе. 250тысяч нынешние движки Лендкрузеров-то не ходят - вернись в реальность.
Cx примерно одинаковый, так что сравнение правомерно, масса правда силно отличается. У гранты хуже аэродинамика. накат шин также от марки машины не зависит. И ,кстати, причем здесь двигатель?
А я сравниваю свою хонду цивик и ниссан лиаф.
У нас ценник на хонду 23 к евро, ниссан 43-46 к евро. Расход моей хонды по городу 6,6 литра (по тех спекам 7,1)
Вообщем ниссан лиаф в полном пролёте.
Именно, если сравнивать с любым современным двигателем на бензине (японнским или немецким) то все именно так как вы написали
ваговские двиглы с наддувом отличные. в новом состоянии. на вторичке - они не нужны никому.
Т.е. они одноразовые! Не удивительно. Подержанный TSI это минимум замена турбины..
Непонятно, причем тут вообще вторичка? А электромобиль на вторичке сильно нужнее становится, с севшими через три года аккумуляторами?
Так у нас принято сильно уставший лиф сравнивать с новыми машинами:)
автор нигде не писал что его машина подержанная, степень подержанности тогда надо уточнять для чистоты эксперимента
Че серьезно?
Где достать новый ниссан лиф ZE1
Ну может, я не сильно осознал что его уже сняли. Но и турбины ваговские тоже вполне себе есть БУ, двигатели эти уже с 2012 года как
Был не прав, вспылил ...
Перепутал ZE0 c ZE1.
Только в текущих условиях без дотаций любой новый э/м в разы дороже аналогичного автомобиля.
Эту разницу очень сложно отбить даже в условиях сильного прессинга авто и череды плюшек и пряников для э/м.
Их у нас только подержанными и покупают. Потому как в подержанном виде они стоят вменяемых денег. Лиф можно купить тыс. за 500 с остаточной ёмкостью батареи порядка 75 - 80%. Люди специально Leaf Spy - читают конфигурации выискивая приличную машину. Если машина редко (а лучше никогда) не заряжалась от быстрых зарядок и не перегревалась она и через 10 лет торт!! Но даже в самом плохом случае батарею не обязательно менять целиком, ее и перебрать можно! Вся проблема обсуждений электромобилей в том, что обсуждающие ни одной минуты не сидели даже ни в одном из них.
Вы так говорите, как будто это батарейки в фонарике заменить, ага. Процентов 30 от стоимости нового на круг выйдет, но так и останется Б/У!
https://el-book.ru/2020/02/12/perepakovka-ili-zamena-batarey-elektromobi...
https://zen.yandex.ru/media/electrotransport/perepakovka-staroi-batarei-...
Вам шашечки в виде нового автомобиля (они сейчас как раз скакнули в цене до невменяемых высот), а мне ехать.. Я не вижу никакой беды в Б/У электромобиле.
Некорректно сравнивать б/у с новым.
У меня 1-я машина была 12-ти летний москвич 2141, с ним никакой электромобиль/автомобиль по стоимости владения сравниться не мог:)
Это пока бензин есть на бензоколонке и цена его не зашкаливает.. Речь же идет о переходе на транспорт не нуждающийся в не возобновляемом топливе. Причем не о полном переходе, а о замещении в тех нишах где это максимально целесообразно. Близкие поездки на урбанизированной территории.
>Речь же идет о переходе на транспорт не нуждающийся в не возобновляемом топливе.
Вы ветряками и СП что ли заряжаться собрались?
Ага. Они психи кажись...
Именно!!!
Даже ветряки и СП нуждаются в не возобновляемых источниках, хотя бы для своего тупого воспроизводства:)
Анализ правильный. Надо ещё учитывать что электромобиль должен возить батарею массой около 500 кг и это затраты.
Согласен, это затраты непроизводительные. Поэтому при сравнимых размерах гранта или солярис какой-нибудь весят 1000-1100, а лиф - 1600
Э, но ДВС с собой возят сам двигатель (тяжелее), АКБ, систему охлаждения (радиатор и антифриз), и систему контроля выбросов. Так что разница веса не 500кг, а 100-200кг.
Электромобиль имеет электромотор и редуктор, они имеют то же массу. Лиф тяжелее Соляриса на 300 кг, это как раз масса батареи, хотя размеры примерно равны.
Ауди A4 весит около 1700кг с топливом и жидкостями. Тесла Модел 3 базовая модель весит около 1600кг. Полноприводная с двумя двигателями около 1850. Хотя Тесла больше по полезному пространству внутри.
Овчик , не свисти...моя А6 С7 , весит 1640 кг....всяко а6 тяжелее а4...))))) а4 весит 1300 кг снаряжённая...)))
Audi A6 Curb Weight 4101 lbs. 4266 lbs. 4101 lbs.
1850 - 1940 кг
https://www.edmunds.com/audi/a6/2020/features-specs/
Бессовестно врут...у меня в написано 1640...кватро тяжелее на 150 кг....
Может европейские легче, из за другой комплектации.
нет...комплектация на единицы килограмм отличается....никак не на сотни...)))
Овчик Тесла - отстой....хочешь нормальную электричку , купи ауди е-трон !!! это уже весчь !!))))) у нас они от 6 мил рублей стартуют...
Проблема с е-троном в том что он уж очень минитюрный внутри. Тесла Model Y, и больше по пространству, и дальше едет, и меньше стоит.
зато все зазоры идеальные , отделка супер , окраска , сборка , премиум класс - есть премиум класс ....тесле до этого - как до китая пешком...)))))
Паспортные данные
"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."
Слишком смелое утверждение. Поясню. Что бы литий стал аккумулятором этот литий должен 2 раза обернуться вокруг земного шара (не шутка). И везет этот литий не пони с ЭЭ в жопе, а вполне себе мазутное судно.
Как всегда забывают о том, что кроме движения есть и другие факторы. Например - погода жарко\холодно. Режим эксплуатации. Вот у меня авто 3 дня стоит при -25. Какая потеря в бензине? А какая потеря в емкости акк?
Если лишнее тепло от авто можно пустить на обогрев, то у ЭЭ-тачанки нет.
Ну и самое главное МЕТАН. Где сравнение с МЕТАНОМ?
Если есть фича - заправка ээ-авто дома, то точно такая же фича есть для газа. Можно, при большом желании, заправлять авто из магистрального трубопровода. Да не быстро (от 8 часов за приемлемые деньги).
Вы хотите возить у себя в салоне бомбу - баллон под давлением 250 атм?! Я не хочу!
На пропане ездил, супер! Метан даже в страшном сне не приснится..
В два раза чаще ТО + опресовка баллона с его снятием, плюс геморрой с регистрацией.. Даже пропан это головная боль, СТО не берутся чинить машину, говорят снимайте ГБО!
вы думаете батарейка это безопасно?
Я инженер и прекрасно понимаю опасность батарейки. Но вот вы видимо совсем недооцениваете опасность баллона с рабочим давлением в 250 атм!
Из загоревшегося электрокара успеть спастись можно, а разгерметизация баллона метана гарантированно убивает всех в машине и вокруг тоже покосит не хило..
На грузовике под рамой или на крыше автобуса метановый баллон действительно мало опасен. Повреждения будут, но их можно минимизировать.
В салоне легкового авто вы никакими средствами ущерб от разгерметизации не минимизируете. Это просто взрыв!
"Из загоревшегося электрокара успеть спастись можно, а разгерметизация баллона метана гарантированно убивает всех в машине и вокруг тоже покосит не хило.."
вы видели людей в которых входило 250 ампер?
Что бы баллон потек что нужно сделать? Может всем авто под камаз попасть? Не обслуживать его 5 лет? Привыкнуть к запаху газа?
Мне интересно, что надо делать, чтобы в сидящего в салоне электрокара человека пошло напряжение из батареи. Вы с электротехникой то знакомы?
Если вы, конечно полезете ее разбирать то это возможно, но очень маловероятно. Единственная опасность батареи это самовозгорание при зарядке или
при усиленном разряде.
А с баллоном может случиться все что угодно! Усталость материала стенки, брак самого баллона или запорной арматуры..
Вам нравится ездить с бомбой в салоне вы и ездите! А я своих детей в такое авто не посажу!
Либо будет налажен синтез хотя бы пропана из метана, либо это топливо не для меня!
"Мне интересно, что надо делать, чтобы в сидящего в салоне электрокара человека пошло напряжение из батареи. Вы с электротехникой то знакомы?"
Ну например пролили к-нить жидкость в салоне.
"А с баллоном может случиться все что угодно! Усталость материала стенки, брак самого баллона или запорной арматуры.. "
Я так понимаю, в батарейке принципиально не может быть брака? Вы смартфоны которые взрываются видели? Усталость для батарейки миф?
"Вам нравится ездить с бомбой в салоне вы и ездите! А я своих детей в такое авто не посажу! "
"Взрывы аккумуляторов в смартфонах не являются редкостью. В июне 2018 года генеральный директор малазийской компании Cradle Fund Назрин Хассан скончался после того, как один из двух его гаджетов воспламенился в спальне, что привело к возгоранию матраса. Полиция установила, что взрыв нанес мужчине некоторые увечья, которые его обездвижили — вероятно, это была тупая травма головы. В результате Хассан задохнулся угарным газом."
"Ребенок поставил телефон на зарядку, аппарат взорвался. В результате полученных травм ребенок погиб», — цитирует ТАСС дежурно-диспетчерскую службу (ЕДДС) города."
Влад, мы с вами совсем ушли в сторону. То что батареи взрываются это факт. Однако сравнивать напрямую батарею электромобиля, у которой развесистый контроллер и дешевый фуфлыжный смартфон конечно глупо. 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.
Страницы