Как устроен электромобиль?
В этом тексте я попробовал сфантазировать, как мог бы быть устроен абстрактный электромобиль. Что у него должно быть внутри и как агрегаты автомобиля соединено в единую систему между собой? Иначе говоря, какова архитектура электромобиля?
Инфу пришлось добывать из видеоуроков на YouTube и с флаеров сайтов производителей электро-деталей.
Попробуем понять, какой путь проходит электричество начиная от зарядной розетки заканчивая колесами автомобиля.
Когда речь идет об архитектуре чего-лило, то тут есть 2 способа представления. Либо объяснять всё словами либо рисовать картинку. В этом вопросе я предпочитаю следовать английской пословицы
Поэтому я скомпоновал схему анатомии электромобиля.
Итак, вот схема электромобиля так как я её себе представляю. Понятное дело, что схему надо рассматривать не на листочке A4, а в специальном редакторе векторной графики с увеличением и со слоями. Если кому-то нужен исходник схемы в *.svg, то пишите в личку.
Каждый агрегат электрокара: контроллер зарядки, BMS, инвертор, ABS, ESP, BCU, это, в сущности, устройства на микроконтроллерах. В электромобиле нет ничего механического кроме редуктора на оси двигателя. А мощные процессоры там максимум только в HMI для проигрывания видео. Видимо поэтому электромобили долгое время не появлялись так как до 1980х не было элементной базы для управления ключами инверторов. Я имею в виду мощные и дешевые микроконтроллеры.
Теперь посмотрим под увеличением конкретные места схемы.
Контроллер заряда
Как известно, есть быстрая зарядка постоянным током, а есть медленная от переменного тока. Подозреваю, что выбор режима зарядки происходит по интерфейсу передачи данных по проводам питания PLC или по CAN.
Батарея
Батарея для электрического автомобиля это сотни последовательно соединенных аккумуляторных батареек как в фонариках по 3.7. 4,2V каждая. За состоянием всей батарей следит отдельная электронная плата называемая Battery Management System (BMS). Она следить за напряжением, током, температурой, заботится об охлаждении и нагревании батареи, может разрядить перезаряженную батарею, договориться с зарядной станцией по PLC или CAN и прочее.
Инвертор (Inverter)
Инвертор это по сути переходник постоянного тока в переменных ток (и обратно). Он вырабатывает модулированный трехфазный синусоидальный ток необходимый для вращения мотора. Этим занимается прошивка-spiner в микроконтроллере инвертора. Так как в инверторе очень часто переключаются силовые IGBT транзисторы, то инвертор также может работать в режиме нагревателя и нагревать остывающую батарею.
К контроллеру инвертора подключена педаль газа. Если все CAN устройства зависнут, то автомобиль хоть как-то сможет ездить.
Двигатель
Для вращения в электромобилях используют асинхронный электродвигатель. Он работает от переменного тока. Угловая скорость определяется частотой синусов в фазах тех трех силовых оранжевых проводах, что подключены к индукционному мотору. Обычно рядом с мотором прямо на его оси прикреплен механический редуктор. Редуктор нужен для увеличения крутящего момента на колесах. Также на оси электродвигателя есть датчик положения вала (Резольвер или СКВТ). Он сообщает инвертору, что двигатель в самом деле вертится.
Интерфейс управления (HMI)
За автомобилем надо как-то наблюдать. Для этого есть приборная панель и сенсорный экран. Эти приборы берут инфу из CAN шины и 100Base-T1 интерфейса. Часто есть мобильное приложение и за параметрами можно следить по BlueTooth LE. Можно вообще подключиться к CAN и посмотреть какие там циркулируют пакеты в Win приложении.
Рулевая рейка
Понятное дело что для поворота колес нужен высокий момент и малые скорости. Как известно высоким моментном на малых скоростях обладают шаговые двигатели. Но их там нет. Ведь шаговые двигатели тяжелые и дорогие. В электро-усилитель руля ставят BLDC мотор (бесколлекторный двигатель постоянного тока). Управляет им отдельный ECU рулевой рейки.
Также возможно там есть и чисто механическое руление через планетарный редуктор. Электроника ведь может отказать, микроконтроллер зависнуть. А планетарный редуктор фактически является сумматором крутящих моментов.
Периферия
В автомобиле целая куча всяких разных мелких электроприборов: фары, замки, стеклоподъемники, дворники, люки. Для управления ими ставят отдельные контроллеры. Обычно их называют Body Control Units (BCU).
В основном всё блоки соединены такими интерфейсами как CAN, LIN, K-LIne, 100Base-T1, A2B, FPD-Link, MOST, FlexRay.
Вот реестр с подборкой тех самых видеоуроков на основе которых я нарисовал эту схему
Вывод
По сравнению с двигателями внутреннего сгорания в электромобиле деталей мало. Всё выглядит просто. Допускаю, что в настоящих электромобилях всё несколько сложнее. Особенно в гиперкарах по 2M EUR.
Тут же нет ADAS, парковочных видеокамер. Также я не отражал на схема автомобильные игрушки как мультимедиа системы на задних сиденьях, имитация рычащего мотора из бутафорской выхлопной трубы, сервопривод антикрыла, подогрев стаканчиков, моторы открытия люков, авто лебётки и пр.
Если вам есть, что добавить, то пишите в комментариях.
В автомобильной технике как нигде очень много акронимов. Вот небольшой словарь для понимания автомобильных схем.
Акроним
Расшифровка
original design manufacturer
original equipment manufacturer
Устройство электромобиля Evolute i-Joy
Данных по устройству электромобиля мало, причем они туманны и противоречивы ��.
Все равно попробую (хотя бы поверхностно) разобраться в его устройстве ��.
* Привычный свинцовый аккумулятор (3 на фото), предназначен в основном для питания компьютера управления авто (туда же — приборная доска, магнитола, сигнализация).
* Энергия для всего остального (мотор, климат) берется из батареи Li-NMC (литий-никель-марганец-кобальт-оксидный) с жидкостным охлаждением (расширительный бачек — 4 на фото), емкостью 53 кВт·ч, 352В и 150А.
* Для обогрева салона, есть своя жидкостная система (расширительный бачек 6, на первом фото) нагреваемая РТС (Positive temperature coefficient).
* Мотор управляется через инвертор (1 на первом фото), который преобразует постоянный ток батареи Li-NMC в переменный.
Мотор электромобиля — асинхронный электродвигатель c жидкостным охлаждением (расширительный бачек — 5 на фото), у которого угловая скорость определяется частотой синусов в фазах подаваемых на него.
* Бортовое зарядное устройство OBC (On board Charging — 2 на первом фото) преобразует переменное напряжение в постоянное.
Подытожим.
Более глубоко, можно посмотреть в статье — «Как устроен электромобиль?».
Электромобиль
В этой небольшой публикации я хотел бы рассказать про преимущества и недостатки электромобилей. Речь будет идти про сравнение «чистых» легковых электромобилей (не гибридов), использующих химическую батарею (далее просто EV), с легковыми автомобилями с ДВС. Кроме возможностей самих автомобилей частично будет затронуто сравнение инфраструктуры, экологии и т.д.
Это не специальный большой научный труд и не рассказ про Formula E или Drag Racing. Скорее, это небольшой справочник про особенности относительно доступных автомобилей массового производства.
+ + + + + Плюсы EV
Надёжность силовой установки
Меньше подвижных частей. Высокий ресурс электромотора. 1 ступень в трансмиссии.
Экологичность
Исследование от Oxford утверждает, что выбросы автомобиля, такие как диоксид азота являются причиной смерти более 10,000 человек ежегодно.
Заболеваний связанных с выбросами, при использовании дизельных автомобилей в 5 раз больше, чем при использовании бензиновых и в 20 раз больше, чем при использовании EV.
Данные по Москве:
Спустя шесть лет, в 2004 г., в Москве поступление загрязняющих веществ от промышленных предприятий возросло до 8%, практически неизменным остался вклад объектов теплоэнергетики – 5% и еще более повысилась доля автомобильного транспорта – 87%. (В этот же период в среднем по России имело место другое соотношение: выбросы от автотранспортных средств составили 43%.) К настоящему времени автомобильный парк столицы составляет свыше 3 млн. единиц. Суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферу города составляет 1830 т/год или 120 кг на одного жителя.
Загрязнение CO2:
Энергетика некоторых стран:
Высокий КПД силовой установки
Даже с учётом всех преобразований энергии по пути от добычи до колёс КПД EV значительно выше КПД автомобиля с ДВС.
Общие энергозатраты:
Безопасность
Отсутствие большого двигателя, который может травмировать пассажиров при столкновении. Большие зоны деформации спереди. Жёсткий каркас, создаваемый батарейным блоком (Tesla). Низкий центр тяжести — меньшая склонность к переворачиванию, лучшая управляемость.
Тест Tesla Model X на опрокидываемость. В тесте автомобиль ведёт себя как «неваляшка»:
Tesla Model 3 после серьёзного ДТП:
Низкая стоимость энергии
Обычно, энергия на км пути для EV дешевле в несколько раз.
Для США в случае с Tesla Model S электричество стоит почти в 3 раза дешевле, чем бензин:
Рекуперация энергии
На самом деле это важно. Очень. Езда — это всегда разгон/торможение. Путь в гору/под гору. Сжигать энергию замедления или движения с горы переводя её в тепло не практично. Совсем.
Менее шумная силовая установка
Электромотор + инвертор + редуктор значительно тише, чем ДВС + трансмиссия.
Силовая установка не создаёт вибраций
Когда я напомнил об этом одному моему знакомому, он сказал, что его Hyundai не вибрирует. Совсем. Оказалось, что вибрацию очень просто заметить, просто приложив к автомобилю руку.
Отклик на педаль ускорения
В EV он мгновенный. Т.е. он не просто молниеносно быстрый, а именно мгновенный. Лага нет. Это невозможно объяснить или понять, пока сам не прокатишься.
Ровный график разгона
Одноступенчатая трансмиссия и высокий крутящий момент.
Нет выхлопа и от него нельзя задохнуться
Не нуждается в вентиляции в таких местах как гараж, подземная парковка или тоннель. В США ежегодно более 500 человек погибает задохнувшись угарным газом в машине (некоторые умышленно).
Нет необходимости заводить и глушить двигатель
На самом деле это очень комфортно. Никогда не нужно думать заглушить ли двигатель на парковке, светофоре стоянке или нет. Не нужна специальная система Start Stop.
Нет необходимости проводить обкатку
Новый EV не нуждается в щадящем режиме работы первое время.
Режимы «обкатки» BMW M5 2007:
Нет необходимости прогревать двигатель
Холодный электромотор можно использовать на экстремальных режимах без повышенного износа.
Тахометр BMW M5 2007, который показывает допустимые обороты для холодного и разогретого двигателя:
Нет проблем со стартом при низких температурах
Как и нет самого понятия старт. Для многих жителей северных регионов это спасение. Можно будет забыть про «унёс аккумулятор домой», «отбуксировал на автомойку, чтобы прогреть», «нужна паяльная лампа», «вызываю службу прогрева», «выкрутить и подогреть свечи», «не глушить всю ночь», «заводить каждые несколько часов, чтобы не встала колом» и т.д.
Нет проблем на высокогорье
ДВС теряет свою мощность с уменьшением кислорода. «Задыхается».
Нет проблем с качеством топлива и недоливом
Электроны не имеют октанового числа. Нет не качественного электричества. Нельзя обмануть недолив пару кВт.
Меньшая склонность к возгоранию
В США ежегодно в среднем возгораются более 150,000 автомобилей (17 автомобилей в час) унося 209 человеческих жизней. В Германии 15,500. У Tesla на 225 тысяч проданных автомобиля было всего 4 возгорания.
Масштабируемость силовой установки
Двухмоторный электромобиль прост и эффективен. Новая Tesla Roadster имеет 3 электромотора.
Tesla Model 3:
Простое распределение веса по осям
Особенность EV в том, что самый тяжёлый элемент — это батарея, которая может размещаться в центре. Проблем с избыточной нагрузкой на подмоторной оси и решения в виде мотор спереди, трансмиссия сзади не требуется.
Ровный пол
EV не необходим кардан, а следовательно тоннель и «горб» на полу для полноприводной или заднеприводной версии.
Более длительный срок гарантии на силовую установку
Tesla Model S/X имеют 8 лет гарантии на силовую установку без ограничения пробега.
Лучшее сцепление с дорогой
Электромотор быстрее и точнее контролировать. Тем более, если это не один, а два, три или четыре мотора — по двигателю на колесо.
Нет необходимости в дифференциале, когда по мотору на колесо
Такая схема у новой Tesla Roadster и Tesla Semi.
Нет необходимости в межосевом дифференциале для полноприводной версии
Отсутствие такого дифференциала, кроме увеличения надёжности и упрощения конструкции, также улучшает качество сцепления колёс с дорогой и внедорожные качества.
Торможение рекуперацией
Малый износ тормозных колодок и дисков. Нет опасности перегрева тормозов.
Передний багажник
Малый размер электродвигателя и батарея внизу позволяют гибко конфигурировать полезное пространство. Например, добавить передний багажник.
Отсутствие многих расходых материалов и ГСМ
Можно раз и навсегда забыть про замену многих фильтров, свечей, масла, ремней и прочего.
Unlike gasoline cars, Tesla vehicles require no traditional oil changes, fuel filter, spark plug replacements, or emission checks. As an electric vehicle, even brake pad replacements are rare because regenerative braking returns energy to the battery, significantly reducing wear on brakes.
Низкая стоимость владения
Нет необходимости в инфраструктуре заправочных станций
Большинство владельцев EV заряжают их на собственных «АЗС» — т.е. от домашней электросети. Зарядки по пути могут быть в самых разных местах — чаще всего просто на парковках и не требуют особенной территории.
Есть возможность самому добывать энергию
Можно создать свою собственную зарядную станцию — солнечные панели на крыше дома, ветряк и так далее.
В Калифорнии с 2020 года все новые дома по закону должны будут оборудованы солнечными панелями на крышах (этот закон не касается домов в тени и домов выше 3 этажей). Если посмотреть на карту, то можно увидеть, что больше 90% жилищного фонда в Калифорнии — это частные дома, т.е. под закон попадут почти все новые строящиеся жилые дома.
Батарея может использоваться как источник энергии для домохозяйства
Батарея может использоваться после ухудшения характеристик
После того, как ёмкость батареи упала для использования в EV её не обязательно перерабатывать, а можно ещё некоторое время использовать для хранения энергии. Так уже поступает BMW с батареями от BMW i3.
Нет проблем с буксировкой на тросе
ДВС с автоматической коробкой обычно нельзя буксировать без блокировки оси привода.
Зарядка буксировкой или гравитацией
Можно подзарядить буксировкой или спуском с горы.
Нет подтёков масла
Там, где стоят автомобили с ДВС зачастую можно увидеть характерный рисунок на асфальте — следы масла из двигателя/трансмиссии. У EV с этим значительно меньше проблем. Т.е. он чище не только в плане экологии и выхлопов, но и в самом прямом смысле слова.
Нет проблемы с утилизацией ГСМ
Не нужно менять масло, а значит утилизировать его (как и многие другие расходники).
Нет неприятного запаха выхлопа
Гараж, где хранится EV не будет иметь характерного запаха автомобиля с ДВС. По аналогии с помещением для курящих и без.
Нет опасности гидроудара
Легко преодолевает водные преграды, так как не нуждается в воздушной смеси для работы.
Внедорожные преимущества
Точное управление мощностью на колесе, а значит и пробуксовкой. Нельзя испортить грязью ремни и прочие агрегаты. Не боится пыли и песка в системе впуска или забившегося воздушного фильтра. Не нуждается в специальной системе подачи воздуха сверху, для преодоления водных преград.
Tesla Model X и Off-Road
Примеры EV внедорожников:
Camp Mode
В режиме Camp Mode к электромобилю стыкуется специальная палатка (обычно, к задней части автомобиля), открывается багажник и включается климат-контроль (музыка). Большой объём батареи и отсутствие выхлопа позволяют таким образом поддерживать нужную температуру в палатке.
Проще мыть
У Tesla не нужно мыть агрегаты под капотом и двигатель.
— — — — — Минусы EV
Вес
Пожалуй, это главный недостаток. При одинаковом пробеге электромотор + батарея всегда тяжелее, чем ДВС + трансмиссия + бак. Многие другие недостатки являются следствием того, что EV тяжелее автомобиля на ДВС.
Быстрее износ подвески
Вес. Кроме того подвеска должна быть надёжнее (а значит дороже), чтобы возить вес батареи.
Быстрее износ покрышек
Вес. Плюс постоянное торможение рекуперацией.
Сложности с манёвренностью на больших скоростях
Сложности с зарядкой там, где нет инфраструктуры
Для подзарядки без инфраструктуры нужен генератор электричества, например на жидком топливе — нельзя просто принести электричество в канистре.
Возгорание батареи
Батарея может очень быстро воспламениться. Вероятно, её возгорание происходит быстрее и опаснее, чем возгорание бензобака автомобиля на жидком топливе.
Саморазряд
Требует постоянной зарядки. EV, в отличие от автомобиля на горючем топливе нельзя просто оставить на пару месяцев посреди поля или леса.
Капризная батарея
Батарею нельзя перегревать или переохлаждать без последствий для её ресурса. Кроме того, рекомендуется не заряжать и не разряжать её до конца, что уменьшает пробег до следующей зарядки.
Деградация батареи
График деградации батареи для Tesla Model S/X:
При полностью заряженной батарее теряет способность к рекуперации
Если батарея заряжена на 100%, то некоторое время регенеративное торможение не будет работать — пока не появится доступного для заряда буфера. На самом деле всё не так страшно, так как обычно, батарею заряжают не до конца (до 80%-90%).
Длительная зарядка
Зарядка EV занимает в разы большее время, чем заправка автомобиля с ДВС. При планировании дальней поездки нужно учитывать задержки на зарядки. Навигатор Tesla прокладывает маршрут учитывая Tesla Supercharger по пути и показывает сколько времени будет потрачено на каждом. Например, чтобы доехать на Tesla Model 3 long range из Vancouver, BC, Canada до Los Angeles, CA, US нужно потратить на зарядных станциях в сумме около 4 часов и вместо 19 часов нужно будет ехать 23.
Различные стандарты зарядки и способы оплаты
Большой зоопарк самых разных вилок, розеток, мощности и способы оплаты на зарядных станциях. Для жидкого топлива всё значительно проще — два вида «пистолетов», оплата банковской картой на колонке.
Холодный капот
Снег зимой на капоте на бензиновом двигателе может растаять сам. На электромобиле так не получится.
В статье могут содержаться неточности и даже ошибки. Если у Вас есть какие-нибудь полезные дополнения и ссылки на источники, напишите о них, пожалуйста, в комментариях или мне в диалог — таким образом публикация будет дополняться и уточняться. Заранее большое спасибо.
- Энергия и элементы питания
- Транспорт
- Экология
Разбираемся с электрокарами и ДВС
После видео стасяо-сана «Разбираемся с Теслой и другими ЭЛЕКТРОКАРАМИ” возникло много вопросов по его мнению. В данной статье я не ставлю себе целью показать что все однозначно так, или иначе.
Я всего лишь обращу внимание на некоторые моменты.
Начать стоит со слов автора…
«А что такое кпд? Фактически это расшифровывается как коэффициент полезного действия, и это просто условный показатель, который показывает насколько эффективно, совершается то и иное действие, или насколько эффективно передается энергия и так далее.»
Так как показатель условный, то условно можно спорить о цифрах бесконечно. Ведь что считать «точкой отсчета»? Если все наши показатели приблизительны?
Поэтому предлагаю для чистоты разума и нервов считать ВСЕ озвученные цифры в видео стасяо верными!
Конечно это не так, но о цифрах будет немного в конце статьи. Так что любителям поспорить о математике я оставлю возможность порассуждать на эту тему.
Еще одной причиной такого подхода является очевидная трудность сбора объективных данных… т. е. Я знаю где «копать», но на Асафьева работали целой командой, и поэтому для такого же ответа нужен аналогичный подход.
«От угля в девятнадцатом году было выброшено 14 миллиардов 620 миллионов тонн, а всего что использует нефть и ее продукты, это электростанции на нефти, предприятия, вся техника на свете, и так далее. это 12 миллиардов 250 миллионов тонн! Почти на два с половиной миллиарда меньше чем от угля. И плюс еще докидывайте от всей газовой промышленности 7.5 миллиардов тонн выбросов. Поэтому все активисты кто орет про то «что автомобили это главный источник СО2 в мире могут смело идти . »
В начале сравнение цифр выбросов СО2 в 2019 году, где кратко поясняется что выбросы по углю и всей нефтяной промышленности отличаются незначительно… но потом «прицепом» идет 7.5 млрд. Тонн СО2 от газовой промышленности, что смешно, так как газ разве не надо считать вместе с нефтью?
В итоге это первая ошибка, ведь считая газ мы понимаем что выбросов от нефтегазовой промышленности (а так ее правильнее называть) будет больше!
Но запомним это сравнение. Далее оно нам еще пригодится.
«Смотрим на эту инфо графику! На момент 2019 года 84.3 % от мировой энергии вырабатывалась за счет сжигания ископаемых. На момент 2000 года от ископаемых мы получали 86.1 % от всей энергии в мире. Т.е. доля чистой энергии повысилась на 1.8 % от общего объема. Серьезное движение к светлому будущему надо заметить.»
Как говорилось в известном выражении «Существуют три вида лжи: ложь, наглая ложь и статистика».
Рассказ о 2% это правда, если не учитывать фактора того что в эти цифры входят все страны. Правильнее было бы применить статистику с учетом количества электромобилей и альтернативной энергетики в каждой стране, и проценты сразу бы стали немного другими.
Так в Норвегии, Дании, Швеции и Финляндии например «зеленая» энергетика занимает намного больший процент в балансе энергетики (и там же ставятся рекорды по продажам электромобилей).
Очень интересный факт — в период с 1900 года до 1919 года доля нефти в мировой энергетике вполне могла составлять те же 2%, если бы можно было бы подсчитать ВСЮ ЭНЕРГЕТИКУ МИРА в то время.
«При этом если посмотреть внимательно сектор зеленой энергии то самый жирный кусок там будет ГЭС. Гидроэлектростанции — 6.4% если быть точным. От которых сейчас мир начинает отказываться! В смысле погоди почему отказываться? Они хорошие и полезные! Экологи то каким № это дело допускают? А вот именно из-за экологов только из-за нормальных, здравомыслящих, и сворачивают все мировые программы по постройкам гидроэлектростанций. И правильно делают! Потому что во-первых, их строительство приводит к затоплению пахотных земель, так как ГЭС создает препятствия для протока воды и она встает озерами, а как вы можете догадаться уменьшение количества пахотных земель это не есть хорошо! Во вторых, из-за блокирования потока воды земля нормально не пропитывается питательными веществами от дождевых осадков, и так как карта грунтовых вод сильно меняется, и мало того что пахотные земли затопляются, так еще и та земля которую не затопило при строительстве ГЭС лишается питательных элементов, и отдает меньше урожая и в целом растительности.»
«В третьих блокируется миграция рыб, и они исчезают целыми популяциями»
В целом согласен с эко-выводами, но вот насчет будущего уже описывал мнение ученых в статье «Таяние ледников обеспечит гидроэнергетику в будущем?». Экология в этом плане даже выиграет.
Так же не стоит забывать о потенциале развития малых ГЭС, о которых нам намекают некоторые животные.
«Вот какой кпд у всего этого хозяйства?(электростанции) Да! Верно! Он низкий! Кпд в 35 процентов на современных электростанциях это прям нормальный хороший показатель в среднем по больнице. В лучшем случае можно получить 60 процентов кпд у парогазовых установок, но их очень мало. Поэтому для наших расчетов берем средний по больнице кпд 35 — 40 % и вот вам к стати еще график изменения кпд на электростанциях с 2003 по 2013 год! Как мы можем заметить за десять лет кпд никак не поменялся!»
Замечание о кпд ценно хотя бы лишь тем что линия газа все таки поднялась… и это за 10 лет. Что происходило после 2013 года уже вызывает вопросы — неужели прогресс в области электростанций остановился?
А пока запомним что кпд парогазовых установок около 60 %.
«Парни, нам обещают что кпд их моторов варьируется от 80 до 90 % в зависимости от манеры езды. В тестах на экономичность, в тех же самых в которых ставят паспортный расход топлива «Тесла» показала кпд в 94%, но мы с вами знаем что паспортный расход это штука эфемерная и нереальная, в жизни он выше, и с электрокарами то же самое»
«Но возьмем официальные цифры от 80 до 90 %, и возьмем среднюю 85 % кпд у электромотора «Тесла». Прошу заметить что это абсолютно недостижимая цифра для ДВС! Это очень важно!»
КПД электромотора как мы видим подсчитано, но мало что сказано о кпд ДВС. Создается определенная недосказанность в этом вопросе. Ведь как мы помним ранее статсяо говорил о кпд двс 35-40%, а значит можно ошибочно решить что этот показатель как и у мотора «теслы» постоянен, и так же не одинаков с просадкой в 10% как у «Теслы».
Начать стоит с того что кпд в данном случае это показатель до выхода энергии через вал электродвигателя/ДВС. Это важно понимать.
Дальше уже идут потери, которые в случае сравнения ДВС и электромотора у них разные.
В идеальном розовом мире ДВС, где супер вариатор в паре с супер ДВС мог бы стабильно перемещать автомобиль, изменяя передаточное число так, чтоб обороты двигателя всегда были стабильно в точке схождения мощности и момента (это точка где кпд самый высокий), можно было бы говорить о равенстве с электромотором. Разумеется если попутно решить проблемы с понижением кпд из-за торможения двигателя, холостого хода и расходов энергии на прогрев мотора (все эти потери есть и в электромоторе, но они минимальны, плюс еще наличие рекуперации сглаживает эти потери).
«Поэтому берем нашу несчастную цифру 28.35 % энергии которая осталась после зарядки автомобиля, отнимаем еще 15% и по итогу получаем гордые 24% кпд с маленьким хвостиком. То есть мы с вами получаем что финальная эффективность электрокаров в кпд от изначального получения электроэнергии до перемещения вашей задницы в пространстве 24 %! У вас сначала где-то там сжигается топливо, преобразуется в электроэнергию с потерями, потом доставляется до хранилища с потерями, потом преобразуется с потерями, потом доставляется до вашего дома с потерями, заряжает ваш автомобиль с потерями и электромотор крутит ваши колеса то же с потерями, а ужасный и неэффективный двс, который вот прям тут сам в себе потребляет топливо, и преобразует его в энергию движения имеет кпд 35 — 40 %.»
На вопросе о кпд нужно вспомнить то что изначально я просил вас запомнить. А именно соотношение угольной и нефтяной промышленности и кпд парогазовых электростанций.
Начнем с первого… В целом сравнение «угольного» электрокара (такой вывод исходя из источника энергии по стасяо) и бензиново-дизельного автомобиля это не совсем корректно по выбросам и кпд.
Это как сравнивать что лучше и быстрее бьет в голову? Бутылка шампанского? Самогон? Или 5 литров пива? Вроде говорим об одном и том же, но разница сразу ощущается.
Можно вспомнить технологии «угольных» ДВС, и сравнить их с «угольными» электрокарами для более равноправного сравнения.
Во-вторых, вспоминая про парогазовые электростанции нужно обратить внимание на то что вопреки названию гореть там может практически все что угодно. Нефть т. е. Дизель, уголь-биомасса после газификации. Таким образом заменяя цифру от электростанций на 60% мы видим совсем другую картину. Ведь главный тренд на отказ от ДВС, но куда по вашему денется вся добыча нефти и газа после такого перехода? Моментально исчезнет, и останется только уголь? Или все же просто поменяет конечный пункт сжигания ради энергии?
С чем я в корне не согласен с некоторыми эко-активистами, это что электромобиль убьет автомобиль на традиционном топливе, а заодно и нефтегазовую промышленность. Нет не убьет! Сожрет изнутри да…
Тут хорошо подойдет аналогия с самкой богомола, поедающей своего незадачливого партнера (это пример лишь дань традиции особого юмора стасяо).
Ведь по сути происходит именно это…
Как указывалось еще в «экологии» нефте-компании активно инвестируют в альтернативную энергетику и электромобили. Ведь процесс перерождения (благодаря смерти самца богомола появляется потомство) лучше контролировать самому… чем допустить хаотичное движение в этом направлении.
Так же можно вспомнить что нефть-газ имеют тенденцию к снижению добычи, но это еще полбеды. Гораздо хуже то что качество углеводородов становится хуже, что удорожает переработку. Сланцевая нефть это не от хорошей жизни, а скорее шаг вперед по инерции. Проще такой «сироп» сжечь на ТЭС чем перерабатывать. Тем более спрос они себе смогут обеспечить, за счет проблем альтернативной энергетики.
«Кпд у современных моторов 35 — 40 % почти в два раза выше чем полный цикл получения энергии и преобразование его в движение у электрокаров. А у современных дизелей у теплоходов кпд 50 — 55 %.»
Не стоит забывать и об обычных ДВС в качестве генератора электроэнергии. Сейчас этот показатель у небольших домашних генераторов может быть ровно в 2 раза меньше чем у больших моторов, но это вовсе не значит что показатель в 50% кпд для небольшого ДВС-генератора недостижим.
«В энергетике есть такой термин сезонность, это типа не зима весна лето, а кое-что другое… сезонность на электростанциях означает что какой-то тип электростанции или какая-то конкретная электростанция не может выдавать один и тот же объем энергии постоянно. У всех угольных, нефтяных, газовых и атомных электростанций, а вообще у всех электростанций работающих на топливе понятия сезонность нет как явление. Они могут постоянно и стабильно, не зависимости от времени суток, времени года, погоды, или там ретроградного меркурия выдавать нам электричество. Есть только предельная мощность, а внутри уже играйся как, хочешь.»
«У всех электростанций которые работают на возобновляемых источниках энергии есть сезонность. Они не могут постоянно, стабильно и прогнозируемо выдавать нам электричество.»
«Плюс надо понимать что потребление энергии это штука нестабильная. Мы потребляем энергию неравномерно. Днем например когда светит солнце, и мы все либо на работе, либо где-то шляемся по городу потребление одно, а когда вечером все возвращаются домой, включают свет, включают телек -ютубчик, начинают стирать, готовить еду, когда включается вся иллюминация в городе. Потребление совершенно другое. И в случае электростанций на топливе это легко регулируется.»
Проблема сезонности нет у традиционных ТЭС и АЭС, но есть проблема отсутствия спроса, а точнее снижения потребления ниже оптимального уровня.
Из-за этого сначала снижается кпд станции, так как она работает на слишком низких нагрузках, а затем возникает опасность полного выключения (а запуск это опять же потеря времени и кпд).
Разумеется у сезонных солнечных панелей и ветряков такой проблемы нет, и более того потенциальные варианты решений тут уже не раз обсуждались на Хабре.
В двух словах это о том что электромобиль, так же как и автомобиль большую часть времени проводит в неподвижном состоянии. Поэтому будучи подключенным к умной зарядной станции, которая имеет связь с энергосистемой, батарея электрокара может быть заряжена с учетом необходимости в энергобалансе всей системы при котором в пике потребления батареи не будут заряжаться. Соответственно когда потребление упадет до минимумов заряд продолжится с выгодой для кпд электростанций.
«Все современные моторы давно уже выполняют нормы евро 6, а то и евро 6 Д, и от них выбросов намного меньше чем от электроэнергии которую вы получаете из розетки. Именно это я имел ввиду, когда говорил в документалке что причина тут не в экологии, а в глобальной энергетике. Аргумент что в городах сейчас вместо воздуха смог и говно, может существовать только от того, что у нас не все двигатели заточены под современные требования норм по выхлопам, автопарк то в основном старый! Между автомобилями 2000-х и автомобилями 2020-х по чистоте выхлопов просто пропасть! Вот какая разница между современными нормами и нормами прошлого! А на электростанциях выбросы не очищаются настолько сильно как в автомобиле! Да там есть системы очистки выбросов, но они не настолько эффективны как в двс с их катализаторами, системами рециркуляции и дожигания отработанных газов и так далее… и поэтому в текущей картине мира электромобили это не решение! Он по общим цифрам в энергетике даже рядом не валялся!»
Нюанс в том что мировой автопарк не состоит в основном из современных автомобилей/двс. Во многом причина этому цена подобных доработок.
Беда так же в том, что даже условно современные моторы сейчас часто заканчивают свою жизнь в странах третьего мира с анти-экологичными доработками, которые снижают стоимость эксплуатации и владения, а также те же евро-нормы. Таким образом изначальный евро 6 в последствии сначала начнет потреблять сверх-нормы топливо из-за несвоевременного обслуживания, а потом и вовсе избавится от «катализаторов» став полноценным евро 0.
Стоит задуматься над вопросом почему при всем совершенстве современных моторов евро 6 мы не видим массового перехода на них? Почему никто не спешит выкидывать/сдавать в металл старые моторы и ставить экологичные?
Разве могло бы что-то остановить этот процесс если бы экономически это было возможно?
Но нет… вы не увидите в мире примеров такого массового перехода. Даже если вспомнить Кубу с ее раритетами или антипод — Швейцарию. Везде это лишь вопрос тюнинга, но никак не экономики.
Всё правда может стать еще хуже с вступлением в силу норм евро 7. Этот стандарт загоняет ДВС в рамки такого удорожания конструкции, что даже сами автокомпании отказываются от дальнейших разработок моторов. При таких ограничениях проще и выгоднее уже делать только электромобили… или моторы работающие в узком диапазоне оборотов на бензине, так как дизельное эко-дополнение по евро 7 самое дорогое в этом стандарте.
И как обещал немного цифр…
Осторожно! В видео присутствует риторика ненависти ( хейтспич ).
В этом видео кратко рассмотрен вопрос кпд двс с учетом добычи от скважины и до попадания топлива в бак.
P.S. — А вообще грустно все это… после «экологии» ожидал увидеть что то более внятное и интересное про электрокары, а получилось вот «это».