Електрическата революция на автомобила е тук. Блогът за електрически автомобили иска да бъде инструмент за разбиране на едно от големите предизвикателства, пред които човек ще се изправи през следващите 10 години. Пространство за дебат, за да се знаят фазите на процеса, как ще се отрази на живота ни и какъв ще бъде транспортът на бъдещето, като се предоставят аргументи за тестване на скептици, пуристи и дори имобилисти.

автомобили

Най-енергийните горива

От: Маркос Баеза | 20 декември 2012 г.

Изкопаеми горива, като например Бензинът и дизелът имат енергиен капацитет 100 пъти по-висок от този на литиевите батерии, които захранват електрическите автомобили. Газове като бутан и пропан превъзхождат батериите 80 пъти, а алкохолите като етанол - 60. Всички те генерират емисии и не могат да предложат зелената мощност на електричеството. Но те позволяват много по-високи автономии, което, парадоксално, е слабото място на електрическите автомобили.

Електрическите автомобили не произвеждат емисии при шофиране и представляват чиста форма на мобилност. Те обаче продължават да предлагат ограничени автономии, около 150 километра средно за зареждане. От друга страна, превозните средства с вътрешно горене генерират емисии, но позволяват да се движат средно 800 километра на резервоар (дизел). Ключът към драстичната разлика е в енергийния капацитет на съответните им захранвания и как най-накрая се използва за преместване на автомобил.

Според данни от Университета на батерията, бензинът предлага енергиен потенциал за единица маса от 12 200 Wh/kg (ватови часове на килограм), а дизелът, дори по-способен, достига 12 700. въпреки това, литиево-манганова батерия остава на 120 Wh/kg, 100 пъти по-малко. И един литиев кобалт, при 150 Wh/kg. Това са основните състави, използвани в днешните акумулатори на електрически автомобили. В момента лабораториите работят по търсенето на нови състави, които позволяват увеличаване на автономността.

Но горивото в колата трябва да се съхранява и размерът на „контейнерите“ (резервоар или батерии) определя количеството енергия, която автомобилът може да побере. Тогава автономността ще произтича от това как превозното средство се възползва от този капацитет, въз основа на неговата механика, тегло и аеродинамика. Сравнявайки електрическите и топлинните модели и приемайки еквивалентни тегла и аеродинамика, електрическите се отличават с механична ефективност: те се възползват от 90% от всяка единица налична енергия, само за 18% от конвенционалните термични системи и почти 25% от най-добрите хибриди. Проблемът е, че неговите „контейнери“ са по-ограничени и предоставят много по-малко енергия на негово „разположение“.

По този начин, енергийният потенциал на единица обем е друга фундаментална стойност за определяне на крайното представяне на горивото. И в тази светлина бензинът и дизелът не само са забележително по-добри от батериите, но и се превръщат в най-способните енергийни източници за автомобил. Бензинът предлага потенциал за единица обем от 9 700 Wh/l (ватови часове на литър). А дизелът достига 10 700 Wh/l, обяснявайки, че дизеловите модели осигуряват автономности, по-добри от бензиновите. От друга страна, манганова литиева батерия осигурява 280 Wh/l, а кобалтова литиева батерия, 330 Wh/l.

Има и други източници на енергия, които, макар че със сигурност не са най-подходящата алтернатива за моторни превозни средства, предлагат много впечатляващи енергийни стойности. LНапример телесните мазнини постигат същия енергиен потенциал за единица обем като бензина: 9 700 Wh/l. А котелните въглища достигат 9 400.

В една кола количеството място за захранване е ограничено, така че идеалното гориво ще бъде това, което осигурява най-добрата комбинация между двете стойности: енергия на маса и енергия на обем, тоест най-висока енергийна плътност. И отново очевидно предимство на бензина и дизела пред всяка друга алтернатива.

Газовете, като пропан и бутан, Те едва ли имат някакво тегло, така че когато се събере достатъчно количество, за да се добави килограм, енергийният потенциал регистрира много високи стойности и по-високи от тези на бензина и дизела: 13 900 Wh/kg за пропан и 13 600 за бутан. Въпреки че по-късно при същия размер на находището те се разпространяват по-малко, поради по-ниската си енергийна плътност. При батериите се случва обратното, тъй като тъй като енергията им на килограм е ниска, са необходими достатъчно килограми, за да се осигури количеството енергия, необходимо за движение на автомобил за разумен брой километри.

Резервоарът на настоящ термомодел е малък по отношение на размера на автомобила (снимка по-долу), но модулите на батериите на електрическите автомобили са много по-големи и обикновено заемат около половината от свободната повърхност между осите на предните колела и задната част (втора изображение отдолу).

Основният недостатък на газовете се появява, когато се опитвате да ги съхранявате в резервоар, защото именно там влиза в действие енергията на единица обем, която е по-ниска: 6 600 Wh/l за пропан и 7 800 за бутан. И това ли е При търговски стойности на компресия не достига достатъчно газ за литър обем, за да се конкурира с бензин и дизел. Газовете биха могли да бъдат компресирани до огромен натиск, но тогава цената и сложността на резервоарите растат експоненциално.

Природният газ (компресиран при налягане 250 бара) осигурява добив, подобен на масата на пропан и бутан, и осигурява 12 100 Wh/kg, но намалява много за единица обем: 3100 Wh/l. В замяна той е много по-чист, тъй като има по-малко въглеродни вериги и при изгаряне произвежда значително по-ниски количества CO2.

Водород, чистото гориво на бъдещето, изглежда обещаващо и се откроява с огромния си енергиен потенциал на единица маса, защото е най-лекият химичен елемент: в газообразно състояние, компресирано при 350 бара налягане, той предлага не по-малко от 39 300 Wh/kg, а в течно състояние - 39 000. Но: какво да съхранявайки го в складовете, панорамата се променя радикално, поради нейната минимална енергия на единица обем: само 750 Wh/l в газообразно състояние, въпреки че в течно състояние придобива енергийна плътност и се повишава до 2600.

The Водородните автомобили са обнадеждаващи, защото не замърсяват и предлагат по-добра автономност от чисто електрическите автомобили или само батериите. Най-добрите настоящи прототипи са с радиус на действие около 500 километра. Тези, които работят с Сгъстеният водород оборудва горивни клетки, които комбинират кислород от въздуха и водород от резервоара, за да произвеждат електричество и само изхвърлят водните пари през отработените газове. Тези от течен водород, от друга страна, директно изгарят водорода в двигателя и генерират определени емисии, макар и почти никакви.

Като се има предвид този сценарий, най-логичното нещо би било да се използва течен водород, както BMW вече направи в своите прототипи. Но това създава значителни технически предизвикателства, тъй като За да се поддържа водородът в това състояние, трябва да се достигнат температури, близки до абсолютната нула, т.е. те се доближават до отрицателните 273 градуса по Целзий (-253ºC в BMW). И такъв депозит не е точно евтин.

По-голямата част от прототипите, като тези на Honda, Toyota, Mercedes, Nissan и Opel, работят с компресирани водородни бутилки, които достигат до 700 бара налягане. Но все още не е достатъчно да предложим конкурентни автономии в сравнение с настоящите бензинови и дизелови автомобили, въпреки че става все по-близо и по-близо.

Почти всички гореспоменати марки пуснаха агрегати в обращение от 2000 г. насам, за да тестват технологията в реални условия, въпреки че и BMW, и Honda направиха крачка напред и продадоха малка серия от своите 7-ма серия в края на последното десетилетие на база на наема Водород и FCX яснота, съответно. Най-общо казано, основният препъни камък за тези превозни средства е разходите, около един милион евро на единица. Ето защо те бяха наети, а не продавани.


Изкопаемите горива са най-мръсните, но и най-енергичните и освен това достъпни. Вечната дилема. Международната енергийна агенция от години предупреждава за трайното нарастване на емисиите на глобално ниво и за последиците от повишаването на температурите и изменението на климата. И отново парадоксално, човешката дейност, която изхвърля най-много CO2 в атмосферата, е производството на електричество в електроцентралите. Следват индустриите и битовото отопление, а след това и транспортният сектор.

В следващата таблица можете да сравните енергийните стойности, предоставени от различни горива, включително някои от предците като въглища и дърва. Литиевите батерии се използват в съвременните електрически автомобили, докато никеловите батерии са най-често срещаните в хибридните модели. Оловните батерии от своя страна са традиционните, малките, които носят всички автомобили.

Горивна енергия за обем (Wh/l) Енергия за маса (Wh/kg)
Дизел 10 700 12 700
Бензин 9 700 12 200
Телесни мазнини 9 700 10 500
Въглища 9 400 6 600
Бутан 7 800 13 600
Пропан 6600 13 900
Етанол 6 100 7 850
Метанол 4600 6400
Природен газ (при 250 бара) 3 100 12 100
Течен водород 2600 39 000
Водород (при 350 бара) 750 39 300
Дърво (средна стойност) 540 2300
Кобалтова 330 150 литиева батерия
Литиево-манганова батерия 280 120
Никел-метална хидридна батерия 180 90
Оловно-киселинна батерия 64 40
Сгъстен въздух 17 34

  • Eskup
  • Facebook
  • Туенти
  • Менеам
  • Дневници
  • iGoogle
  • Моят Yahoo
  • Моят живот