Почему мир переходит на электромобили?
Рано или поздно, будь то через пару десятилетий или в далеком столетии, нефтяное топливо будет слишком дорогим. Именно тогда уверенное большинство водителей электромобилей вернется через плечо истории к тому времени — двадцатому столетию — когда автомобильная техника сделала резкий неправильный оборот.
Электрические автомобили используют более старые технологии, чем бензиновые автомобили, и в конце 19-го века многие думали, что электромобили будут править миром. Первый электрический автомобиль был построен в 1834 году, и к 1900 году около 38 процентов всех автомобилей были электрическими (согласно книге Сета Лейтмана «Постройте свой электрический автомобиль»). Но нефть была дешевой и во многих отношениях предлагала лучший способ питания автомобилей на большие расстояния. Массовое производство Генри Форда недорогих автомобилей вскоре уничтожило мечту о массовости электромобилей. Когда люди столкнулись с экологическими и экономическими недостатками нефти в конце 20-го века, технология развернулась в пользу автомобилей, питающимися от электричества и они начали возвращаться на наши улицы, и водители начали избавляться от своих автомобилей на жидком топливе. Но действительно ли неизбежно, что все автомобили будут электрическими? Как много времени это займет? Прежде чем мы сможем рассмотреть этот вопрос, нужно ответить на другой: как работают электромобили? Что в этом хорошего, и каковы недостатки?
Что такое электромобиль?
Все автомобили использующие — бензин, газ, электричество, водород или любое другое «топливо» — являются, по существу, устройствами преобразования энергии: они превращают потенциальную (накопленную) энергию в кинетическую (движущую) энергию. В обычной машине энергия хранится в химической форме, запертой внутри топливо, который вы закачиваете в бак; вы высвобождаете его через химическую реакцию, происходящую внутри двигателя, в которой молекулы углеводородов в бензине сгорают с кислородом воздуха, выделяя тепло, которое толкает поршни, которые поворачивают колеса (все это происходит внутри цилиндров двигателя, поэтому мы называем это внутренним горение).
Электрические автомобили также используют накопленную химическую энергию, хотя они выделяют ее электрохимически, без какого-либо сгорания; там нет сжигания топлива, нет загрязнения воздуха, и никакие очевидные выбросы любого рода не производятся самим автомобилем.
Гибридные машины
Так электромобиль или бензин? Оба имеют свои преимущества; оба имеют свои недостатки. Вот почему многие из электромобилей на дороге сегодня — это на самом деле гибриды, которые объединяют обе технологии.
Гибриды бывают разные. В параллельных гибридах электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания передают мощность на колеса; в других гибридах, только электродвигатель крутит колеса, в то время как двигатель внутреннего сгорания просто приводит в движение генератор, который заряжает батареи.
Полные гибриды обладают достаточно мощными электродвигателями и батареями для самостоятельного движения, в то время как в параллельных гибридах электродвигатель слишком маломощные, чтобы самостоятельно двигать автомобиль и просто помогает двигателю при ускорении. Обычные гибриды заряжают свои батареи, используя энергию от двигателя и энергию, извлеченную из рекуперативных тормозов.
Независимо от типа гибридизации, основная идея состоит в том, чтобы объединить лучшее из обоих миров для повышения экономии топлива. Большой недостаток гибрида заключается в том, что он примерно на 20-30 процентов дороже, чем сопоставимая не гибридная модель. Вероятнее всего, он будет на 10 процентов тяжелее (он имеет электрический двигатель, батареи, рекуперативные тормоза и все остальное) и имеет более вялую производительность. Но гибриды оценивают намного лучше как по безопасности, так и по экономии топлива, чем бензиновые автомобили, что делает их популярными в экологически сознательных семьях.
Гибридный автомобиль похож на два автомобиля в одном: у него есть обычный бензиновый двигатель для быстрой езды на автостраде и электродвигатель для более экономичного, без загрязнения движения.
Как устроен гибридный автомобиль
1. Бензин является основным источником энергии автомобиля.
2. Обычный топливный бак.
3. Обычный двигатель внутреннего сгорания.
4. Двигатель вращает колеса через обычные передачи.
5. Электрическая розетка подключается к автомобильным батареям через обычный штепсель питания.
6. Батареи заряжаются в течение ночи, пока автомобиль припаркован.
7. Батарейный блок обычно убирается за задние сидения.
8. Электродвигатель использует питание от батарей для управления двумя или всеми четырьмя колесами.
9. Регенеративные тормоза: генератор замедляет работу колес и возвращает энергию в батарей.
Автомобили на водородном топливе
Автомобили, оснащенные водородными топливными элементами, также являются электрическими, хотя они используют цистерны водорода для выработки электроэнергии и питания вместо батарей.
Преимущества и недостатки электромобилей
На первый взгляд, электрические автомобили — это абсолютно зеленые автомобили: иногда их даже называют ZEV (транспортные средства с нулевым уровнем выбросов). Машина сама по себе не производит никакого загрязнения окружающей среды и не производит CO 2, если ваше электричество не приходит от ветряных электростанции или солнечных батарей. Но некоторые выбросы по — прежнему производятся в процессе выработки электроэнергии на не зеленых электростанциях. Даже с этим электромобили не хуже, чем самые зеленые автомобили, работающие на ископаемом топливе — и это сравнение будет только более благоприятным, поскольку производство электроэнергии станет более зеленым; электрический автомобиль, работающий от зеленого электричества, будет очень сильно выигрывать в выбросах.
КПД
Электрические автомобили значительно более эффективны, чем бензиновые автомобили, потому что электродвигатели по своей природе более эффективны (около 80 процентов), чем двигатели внутреннего сгорания (всего лишь 30 процентов), которые теряют высокую долю энергию топлива в виде тепла.
Гибридные автомобили достигают своей более высокой эффективности и экономии топлива в основном за счет перехода от бензиновой к электричеству всякий раз, когда это выгодно. Где типичный автомобиль (четырехцилиндровый 2.0-литровый), приводимый в движение бензином, может проехать около 15 км на литр, его эквивалентный гибрид проезжает гораздо более впечатляющим 30 км на литр топлива — на 50% лучше.
Дэвид Маккей аккуратно суммирует его в своей книге «Устойчивая энергия без горячего воздуха»: «Электрические транспортные средства могут доставлять транспорт по цене около 15 киловатт-часов (кВт-ч) на 100 км. Это в пять раз эффективнее, чем наша базовая окаменелость, и значительно лучше любых гибридных автомобилей.
Добавить комментарий