Дискусията за електрическия автомобил (Малка елементарна физика
Електрическата кола (с батерии)
Енергийни изисквания на автомобил
Консумацията на енергия на автомобил се дължи на съпротивлението на въздуха, триенето на лагерите и евентуално на климатика.
За малка кола (например 106), движеща се със 100 km/h (27 m/s), са необходими 7 киловата (kW) за въздушно съпротивление, 3kW за триене при търкаляне и между 1 и 2 kW (електрически) за климатик. Мощността, необходима за преодоляване на триенето при търкаляне, е линейна функция на скоростта, докато тази, съответстваща на съпротивлението на въздуха, се увеличава, когато мощността на три от него.
Следователно можем да видим, че мощността на малкия автомобил е от порядъка на 10 kW при 100 км/ч. Бихте си помислили, че при 30 км/ч същата кола ще консумира около 3 kW. В действителност такава скорост, съответстваща на градските пътувания, е само средна стойност, отразяваща периодите на спиране и ускорение и реалното потребление е много по-голямо.
Характерно за топлинния двигател
Двигателят на автомобила тежи около 100 кг. Към това трябва да се добави теглото на резервоара за гориво, около 40 Kg.
Литър бензин може да осигури 10 kWh топлина. Следователно бихме могли да повярваме, че литър бензин ще направи възможно изминаването на 100 км със 100 км/ч. Но. максималните добиви са 23% (бензин) до 28% (дизел). Тези добиви се постигат рядко: студени двигатели, неоптимизирани скорости. За градско шофиране реалната ефективност се оценява на около 10%. Слабостта на тази реална възвръщаемост се дължи главно на ускоренията. Освен това консумацията спира да намалява под 60 км/ч (тъй като двигателят трябва да работи .). В резултат на това малко превозни средства консумират по-малко от 5 л/100 км при 100 км/ч и по-малко от 7,5 л/100 км в града. Климатикът добавя към това (1/3 от потреблението в града, 1/6 на пътя).
Какво е състоянието на техниката в батериите?
Има пет основни критерия за оценка на батериите:
-Моменталната мощност, която могат да доставят. Също така е моментната мощност, която те могат да поемат по време на спиране и това, което определя продължителността на тяхното презареждане. Измерва се в единици заряд: батерия, която поддържа ток от 0,33 пъти неговия капацитет (0,33C) (измерен в Амперчаса), като същевременно остава ефективна, може да се презареди за 3 часа. Това са характеристиките на литиевите батерии в производството. Такава батерия може да издържи, при пик, по-голям ток от тези 0,33 С. Литиевите батерии могат да достигнат 1C, дори 1,5C, без твърде голяма загуба на ефективност.
-Количеството енергия, съхранявана на единица тегло (специфична енергия), измерено във ват-часове/килограм (Wh/kg). Например за оловни батерии 30 Wh/kg, за NiCd батерии (застрашени поради токсичността на кадмий), 40 Wh/kg, за NiMh (никел-метални хидридни) батерии от 40 до 45 Wh/kg, за Li батерии от 160 до 170 Wh/kg.
-Покупната цена за ват-час капацитет (например $/Wh): $ 0,3/Wh за оловни батерии, $ 1/Wh за Ni-Cd батерии, $ 2/Wh за Ni-MH батерии. Първите литиево-йонни батерии струват $ 2/Wh; ние го произвеждаме при 0,3 $/Wh, на цената на специфичен енергиен спад до 120 Wh/kg. Китайците са на преден план в тази област.
-Възможният брой цикли на зареждане-разреждане, за оловни батерии, 1000 цикъла, за NiMH също 1000 цикъла. В момента литиево-йонните батерии са ограничени до около 500 цикъла (телефони или лаптопи); има надежда, че за автомобилните приложения можем да постигнем задоволителен компромис с повече от 1000 цикъла.
-Приложимостта, проблемите с безопасността, рециклирането. Литиевите батерии са обект на 20-годишна работа и достигат зрялост по тези аспекти. Литий ще трябва да бъде възстановен, което не е твърде скъпо и е в изобилие. Автомобилните оловни батерии се рециклират почти систематично.
Какво е бъдещето на електрическата кола?