На първо място ще разгледам само превозни средства (топлинни и електрически), независимо от това как „енергията“ е достигнала превозното средство, било то от бензиностанция (не можем да забравим, че автомобилните горива не са нищо повече от форма на съхранение на химическа енергия) или от електрическа станция/щепсел (любопитно е, че батериите също съхраняват химическа енергия). Може би някои няма да се съгласят с това, но според много консултирана литература изкопаемите горива (като дърво от дървета) са форма на съхранение на слънчева енергия. Е, батериите също са системи за съхранение на химическа енергия. Големите разлики са, че те са обратими и като съхранение на енергия са повече неефикасен.

енергийни

  • Обратимо, защото ако резервоарът за гориво свърши, трябва да го напълните на бензиностанция с ново гориво, докато ако батерията свърши, трябва да повторите химическия процес, така че енергията да е налична отново (но ние не променяме нищо в батерията, просто прехвърляне на енергия).
  • Неефективно, тъй като при същия обем изкопаемите горива имат повече енергия (засега), а „презареждането“ на резервоара за гориво има много по-висока скорост на пренос на енергия за време (също и засега).

Сега ще се опитам да анализирам от енергийна гледна точка видовете превозни средства, които съществуват (според личната ми идея).

Съдържание

Превозни средства с топлинни двигатели

Що се отнася до топлинните машини, мисля, че всички ние горе-долу сме наясно как работят, но според моя подход (надявам се, че някой експерт в тази област няма да сметне за лошо, ако греша в някакъв аспект) да се вземат предвид:

Схематично тези "енергийни потоци" могат да бъдат представени, както се вижда на следващото изображение, където предположих, че всички загуби са равни (разбира се, че не са) и групиране на механичните загуби (последните две описани точки) за опростяване. Мисля, че в тази илюстрация е съвсем очевидно, че ако приемем както ефективността на горене, така и механичната ефективност от 100%, общата ефективност ще бъде тази на топлинен цикъл, който според производителите много не надвишава 50%.

Загуби на енергия с топлинен двигател

Превозни средства с електрически двигатели

По отношение на електрическите превозни средства и успоредно с горното, анализът ще бъде следният:

Схемата "енергиен поток", подобна на предишната, може да се види на следващата фигура, където, както и в предишния случай, предположих, че всички загуби са равни. Това, което бих искал да подчертая най-много в тази илюстрация, е презареждането на енергия при използване на регенеративната спирачка. Това презареждане обаче варира значително в зависимост от водача и маршрутите, които правим. Ако решите да използвате електрическо превозно средство, вярвам, че е необходимо цялостно преосмисляне на нашето шофиране, за да се постигне максимална производителност.

Загуби на мощност с електродвигател

Смесени превозни средства - хибриди

Хибридните превозни средства имат характеристиките, обяснени в двата предишни модела, но с особеността, че двата двигателя са свързани в мрежа. Считам, че това е най-трудният тип превозно средство за анализ въз основа на енергийните загуби, така че ще го анализирам независимо; първо с топлинния двигател, по-късно с електрическия и накрая заключенията за работата като цяло.

Хибридни превозни средства, работещи с топлинен двигател

  1. Първият момент за съхранение на горивото и получаване на горещото място е подобен на вече обмисления, така че няма да го обсъждам отново.
  2. По отношение на топлинния цикъл за трансформиране на тази топлинна енергия, трябва да подчертая, че хибридните превозни средства обикновено не използват типичния цикъл на Ото за бензиновите двигатели (нито цикъла на дизела при едноименните двигатели), а по-скоро цикъл на Аткинсън. Този цикъл е "отговорен" за двигателите, които консумират по-малко, тъй като той има по-висока производителност от цикъла на Ото, въпреки че това е цикъл, предназначен да работи при ниски обороти, и в двигатели, които не са "необходими" твърде много мощност. Въпреки това, бих искал да подчертая, че не можете да сравнявате автомобил с бензинов двигател и хибрид; нито двигателите са еднакви, нито са проектирани да работят еднакво. Ако паметта ме лъже правилно, при сравнение на бензинови автомобили и хибридни коли на магистралата, хибридите консумират повече (те не са предназначени да реагират на тези натоварвания).
  3. По отношение на трансформацията на линейната механична енергия в ротационна, обяснението е същото като при топлинните машини, така че както в първата точка на тази част, ще се позова на това обяснение, вместо да го повтарям.
  4. В тази последна част от механичните характеристики от коляновия вал до колелата бих искал да изясня още една голяма разлика по отношение на превозното средство с нормален топлинен двигател. Оста на въртене на хибридните превозни средства, освен че трябва да премества всички механични части като стандартния топлинен двигател, трябва да "влачи" електрическия мотор, тъй като (като общо правило) той не е отделен от оста. Това допълнително механично натоварване води до по-големи механични загуби, отколкото при анализираните топлинни машини; колкото и перфектно да е предаването, винаги има загуби.

Схемата на захранване е подобна на показаната за топлинни двигатели; Ще подчертая само идеята, че механичните загуби са по-големи поради простия факт, че трябва да се движи електродвигателят.

Хибридни превозни средства, работещи на електрически мотор

В този случай операцията е идентична с обяснените по-рано превозни средства с електрически двигател, с единствената разлика в раздела за механичните загуби. В случай на работа в електрически режим, това се случва по подобен начин, както в термичен режим; електрическият мотор трябва да задвижва топлинния двигател, така че механичните загуби са по-големи.

Хибридни превозни средства заедно

Въпреки отделния анализ, който току-що направих, не можем да забравим, че хибридните превозни средства работят заедно; топлинният двигател и електродвигателят са „сдвоени“ и едното или другото работи в зависимост от нуждите. В този момент мисля, че именно тук стилът на шофиране влияе най-много, когато става въпрос за извличане на максимума от хибридно превозно средство. Ако обичаме да ускоряваме или да караме с висока скорост, хибридното превозно средство почти винаги ще работи в термичен режим. Ако, от друга страна, шофирате с ниска скорост, без внезапно ускорение, превозното средство ще работи в електрически режим.

В допълнение към тези режими на работа, батерията е малка, така че когато трябва да се презареди, превозното средство ще използва част от енергията от топлинния двигател, за да я презареди (използвайки електродвигателя в режим на генератор). По това време някой ми каза, че началото на хибридните превозни средства не е преходът към електрически превозни средства; целта беше да се намали замърсяването в градовете: ниска скорост и електрически режим в центъра; висока скорост и термичен режим в предградията. Мисля обаче, че тази концепция е изкривена; „Купувам хибрид, защото консумира малко“, никой не обяснява, че това е вярно само в зависимост от начина, по който използвате колата.

Смесени превозни средства - Plug-in хибриди

Единствените разлики между хибридното превозно средство и приставния хибрид са в размера на акумулатора и възможността за презареждането му не само с „излишната“ енергия на топлинния двигател (и регенеративно спиране), но и чрез включването му в мрежата. Това е причината, поради която няма да анализирам тези превозни средства, тъй като те са анализирани в предишната точка. Това, което ще кажа, е, че тези автомобили изглеждат "почти" идеални за етапа на преход към електрическата кола. Но доста забавно те се появяват по-късно, отколкото би трябвало.

Вградените хибриди имат по-голяма автономност в електрически режим от нормалните хибриди, така че те позволяват „по-чиста“ работа и ако е необходимо, ние все още ще имаме подкрепата на топлинния двигател. Струва ми се обаче пропуск да се вземе предвид проблемът с винаги движение на двата двигателя (както споменах, когато говорим за хибридни превозни средства). Загубата на енергия, която включва непрекъснато да ги движите, е проблем за цялостната ефективност на автомобила; това може да се увеличи, ако топлинният двигател се използва само в „спешен случай“.

Смесени превозни средства - електрически с разширен обхват

Проблемът, който току-що споменах, когато говоря за plug-in хибриди, се решава с електрически превозни средства с разширен обхват. В този случай работата на автомобила е чисто електрическа, въпреки че колата има малък топлинен двигател, който действа като генератор, когато акумулаторът трябва да се презареди.

В тези случаи това не се случва, както при хибридите, топлинната машина е отделена от електродвигателя. Това позволява, когато е необходимо да стартирате двигателя, той да работи близо до оптималната си точка, тъй като е независим от скоростта на превозното средство към този момент. Лично аз мисля, че този тип автомобили са идеалните за преминаване от термични към електрически превозни средства, въпреки че не може да се забрави, че термалните двигатели, които носят, трябва да се използват само при „аварийни ситуации”, т.е. зареждане на батерията с зарядни, не с топлинната машина.

Когато обяснявам как работи, искам да отбележа, че топлинната машина не е в състояние да осигури мощността, която консумира електрическият мотор (нито е идеята). Смятам, че използването му може да се разбира като притежание на електрическа кола и че не ме интересува къде са зарядните при дълги пътувания; Нося свой собствен вграден авариен генератор. Именно за това обяснение избрах този тип превозно средство за преходния етап. Споменах, че plug-in хибридите закъсняха на пазара, но мисля, че електрическите с разширена автономност са идеални за скептици, които никога не достигат автономността на батериите.