Автомобили > Технологии - Добре Дошли в Бъдещето!
ДВГ си отива
Toshko:
ДВГ си отива
И бих казал прав му път!
Мнението е допълнено и редактирано!
Ето сметката при ДВГ:
Бензина има плътност на енергията от 11.8 kW/h за килограм или 8.6 kW/h за литър.
ДВГ за лек автомобил го преобразува с до 45% КПД, но това е за тесен оборотен режим около началото на оборотите на максимален въртящ момент. В другите оборотни и мощностни режими КПД на ДВГ е по-ниско.
Приема се, че общата ефективност на реален двигател в реален автомобил е 20%, въпреки че съм срещал източници посочващи 8-10% КПД на целия автомобил.
КПД на дизелов автомобил е няколко процентни пункта по-високо. Максималната ефективност на автомобилни дизелов и бензинов двигател е почти еднаква, като дизела може да достигне 50%. При стационарните, корабните и експерименталните двигатели дизела може да достигне дори над 85% КПД. Разликата идва от това, че кривата на високото КПД на дизела се разпростира по на широко.
За електрическия автомобил нещата изглеждат така:
КПД на батерията 90% (когато си играете със смартфона си и той се нагрее, най-голяма заслуга за това има батерията, която се нагрява при работа)
КПД на електрическия мотор е 95%
КПД на инвертора е 85%
Общото КПД на задвижване на електромобила е 72% - три пъти повече от на ДВГ.
Ако трябва да прибавим и добива на електроенергия към сметката, то всичко започва много да зависи от това как е добито електричеството.
При енергия добита в централа работеща на изкопаеми горива, КПД на електромобила пада на 26%, защото топло-енергийните централи - ТЕЦ дори при наличие на ко-генерационни мощности имат КПД, което не надвишава 40%.
При производство на ток с водна, слънчева, вятърна или атомна енергия КПД-то пада само със загубите в електропреносната мрежа и зареждащото устройство.
Тоест, при употреба на възобновяема или атомна енергия, КПД на електрическите превозни средства е около 70% при това без да отчитаме регенерацията на енергията при спиране и спускане, която е възможна в градска среда на движение.
Всичко, което написах е общоизвестно от десетилетия или дори от столетия... сензацията се състои в това:
http://www.a123systems.com/32113-lithium-iron-phosphate-high-power-batteries.htm
2.7 киловата за килограм плътност на заряда.
Това е най-новата технология за литиево-йонни фосфатни батерии.
За да продължите да четете трябва да прегледате някои, всички или дори още повече линкове или да ми се доверите безрезервно:
http://www.zytec.eu/
http://www.zytekautomotive.co.uk/
http://auto.howstuffworks.com/fuel-efficiency/alternative-fuels/fuel-cell4.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_efficiency
http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_density
http://en.wikipedia.org/wiki/Gasoline
http://hypertextbook.com/facts/2003/ArthurGolnik.shtml
http://www.a123systems.com/lithium-battery.htm
http://www.electricmotorsport.com/store/ems_ev_parts_batteries_thunder_sky.php - евтини батерии... 1.3 kW са 600$, тоест 50 kW са 23.000$ - това от евтините китайски батерии!!!
http://www.thunder-sky.com/
И сега внимание: Ягуар С-Х75:
http://automedia.investor.bg/a/0-nachalo/15998-jaguar-s-gazovi-turbini-ostava-samo-na-pistata/
Линк към последната новина за Ягуар от това лято:
http://www.eurocarblog.com/post/48665/jaguar-c-x75-prototype-in-blue
1.6 4 цилиндров ДВГ с 500 к.с. + 390 к.с. от електромотори... Това ни го вадят просто така и помежду другото...
Мисля, че гаражния тунинг до сега беше възможен просто защото ДВГ крепеше технологии от 30-те години на 20-ти век... искам да ги видя сега, когато всяко 12 годишно хлапе с мултицет и лаптоп ще може да поправя и тунингова колата на баща си!
Който си е купил дино стенд на дългосрочен лизинг е в голяма грешка, защото няма да може да го изплати, когато забранят ДВГ!
Сега да видим как излиза сметката.
4 цилиндров двигател и скоростната кутия на автомобил с предно предаване тежат около 200 килограма. Автомобилите с такива двигател и трансмисия обичайно имат до 60 литрови резервоари или 44 кг гориво.
8 цилиндров алуминиев двигател или 6 цилиндров с чугунов блок и алуминиева глава тежи 200 килограма, автоматична скоростна кутия с 6 до 8 степени тежи 100 килограма, кардана тежи 15 килограма, задния диференциал тежи 40 килограма или общо 355 килограма тежат двигателя и трансмисията на голям автомобил със задно предаване. Тези автомобили обичайно имат до 90 литрови резервоари или 66 кг гориво
244 кг. тежат двигателя, трансмисията и горивото на малките и средните автомобили.
421 кг тежат двигателя, трансмисията и горивото на големите автомобили.
И ето го интересното:
Зайтек са направили около 44 килограмов модул съдържащ 25 киловата батерии, инвертор, двигател, диференциал и всичко необходимо... Максималната мощност е около 100 киловата или 140 конски сили.
Тоест можем да избираме или да имаме 200 кг повече полезен товар или при запазване на теглото като на конвенционален автомобил да имаме общо 565 киловата енергия в автомобила (25 киловата (9.26 кг) си ги имаме в двигателния модул и още 540 киловата в 200 кг. батерии.
Да видим на колко бензин се равняват 565 киловата електричество. При просто пресмятане, ще разделим 565 на 11.8 и ще получим килограмите бензин, които носят същата енергия и това са 48 кг. или 66 литра бензин. Тоест без увеличено тегло нашата малка или средна кола вече може да носи със себе си доста приличното количество 65 литра бензин.
Да, обаче по-нагоре нали разбрахме, че КПД на електрическия автомобил е не по-малко от 70% (с големи загуби в батерията и инвертора и без рекуперация на енергията от инерция в града т.е. по стара технология...), а на автомобила с ДВГ е 20% (силно преувеличено според мен).
Следователно електромобил с 244 кг тегло на задвижващите агрегати носи всъщност еквивалента на 231 литра бензин, което вече наистина е много!!!
Сега да видим какво става с големите автомобили.
На рисунката по-нагоре е задвижването на Мерцедес SLS АМГ е-сел. Колата има еднакво задвижване на предния и задния мост.
Ето цялото задвижване на SLS AMG E-Cell
Самите мотори заедно с инверторите тежат около 100 килограма и имат обща мощност от 392 киловата или 533 конски сили, напълно достойно за голям автомобил от високия клас.
По-рано изчислихме, че големите автомобили носят със себе си 421 кг двигател, трансмисия и гориво. Дори да махнем 150 кг. за конвертори и мотори ни остават 271 кг за батерии, което прави 731 киловата, което са 62 кг или 85 литра бензин, което през разликата в ефективността при употреба прави близо 300 литра.
Имайте предвид, че 530 коня електромобил каран със 140 км/ч по магистралата не харчи като 530 коня ДВГ! Електромобилите харчат точно толкова колкото е необходимо и няма наказание в разхода за прекалени излишъци от резервна мощност.
В конкретния пример с SLS АМГ на ток, колата разполага с 50 киловата батерии, което ми се струва малко странно, но да видим колко гориво е това всъщност.
50/11.8*3.5/0.73=20.3 литра бензин. Забележка: приравнените литри бензин са при нормален разход на съвременна кола, защото ги намираме като умножаваме по 3.5 (70%/20%=3.5 пъти разлика в КПД) Затова и електромобил с 50 киловата има пробег от около 200 километра колкото би имала голяма кола с 20 литров резервоар, все пак работят фарове, климатик и т.н.
50 киловата се равняват на едва 4.24 литра бензин, тоест при пробег от 200 км, SLS на ток всъщност харчи едва 2.12 л/100 км.
Имайте предвид, че електрическия SLS е модел от 2010 година, а сега сме края на 2013-та!
Батериите на A123 Systems от линка по-нагоре са последната технология и се използват в БМВ i3 и i8.
Ето ги и самите БМВ i3 и i8:
http://automedia.investor.bg/a/0-nachalo/13775-oficialno-bmw-i3-i-bmw-i8/
http://www.bmw.com.ag/com/en/newvehicles/i/i8/2013/showroom/index.html
http://en.wikipedia.org/wiki/BMW_i8
Това е истинска кола, която се продава точно в този вид!
Съветвам ви да предавате всичко на скраб и да се електрифицирате!
Причината производителите да са толкова умерени с оразмеряването на батериите е в потресаващата цена на последните. По изчисления на мои приятели цената за конверсия към пълен електромобил с пробег 70-80 километра в града е 30.000 евро. конверсията към хибрид все още не е възможна за домашните майстори защото отсъства командна електроника с отворен код (няма Мегаскуирт за хибриди... всъщност и скъп вариант няма... всичко са къстъм електроники на производителите). Отделно за хибридна конверсия трябва да се замени скоростната кутия с такава с възможност да черпи въртящ момент едновременно от два източника въртящи се с произволни различни скорости.
Погледнете по-нагоре примера с цената на китайските нискотехнологични батерии, които едва достигат 1 киловат за килограм и 50 киловата от тях струват 23.000$. Забележете, че цените на батериите на А123 системс не са посочени и се продават само на авто производители!
Отново ви напомням за хибрида Форд Фюжън, който победи всички останали във всички сравнителни тестове на всички медии: http://www.ford.com/cars/fusion/
Какво ще кажете за серийния хибриден Ягуар С-Х75:
1.6 турбо, 313 к.с. + електромотори = 330 км/ч и 3 секунди 0 до 100! При разход като на i8 от по-малко от 3 литра на 100 км пробег!
Не забравяйте, че Ягуар извадиха от ръкава на потника и 1.6 4 цилиндъра с над 500 конски сили, при това не състезателен негоден за употреба двигател с живот няколко мото минути, а напълно редовен двигател способен да бъде пален и гасен много пъти и по всеко време без проблем, да бъде каран на всякакви разстояния и при всякакво време!
Налице е технологията за електромобил способен да измине не 500, а над 2000 километра при запазване на същото тегло! Разгледайте данните на А123 системс и дори на китайските батерии, ще видите, че са по-плътни от бензина. Причината пакетите от батерии да са по-големи е нуждата от охлаждане. Въпреки това няма проблем един нормален автомобил да носи над 200 кг батерии.
Моля забележете също, че простите сметки и обяснения в тази тема са по технология достъпна за любителите, налична в търговско обръщение и вероятно две-три поколения по-стара от това което се крие по чекмеджетата на развойните центрове.
Наскоро мина новина за голям пробив в акумулаторите, може би затова е и оживлението, което наблюдаваме.
Поздрави!
турбината:
Тоше това е изстрел в тъмното :P Няма да зачезне ДВГ особено като има синтетичен бензин от 100г насам и продължават да изнамират нови методи за производство .
Сметките за киловати и мощност са така ама и не баш ..
Нещо налично че по лесно се смята и проверява .В момента автомобил Тесла S има 84квт/час батерия и ако ще да е със 300квт мотор това значи единствено и само едно - тази батерия е способна да отдаде 84квт за 1 час или 840квт за 6 минути или 8.4квт за 10часа ...и така нататък .Това без да се отчитат загубите в инверторни блокове и ел.мотор и борд компютри.
На пътя е още по кофти щото пробега ...зависи от терена натоварването на автомобила и скороста .Същите общовалидни неща като при ДВГ.
Закона за запазване на енергията важи и за електрички.Отделно има едни дето са го сметнали че разхода на Тесла е приравнен към 2.6л /100км бензин.Предвид двойната цена спрямо среден ДВГ автомобил разликата в цената е невъзможно да бъде избита за живота от 4-5 години /деградиране на батерията с 50-70%/на батерията ..400 зарядни цикъла на година или общо 1200 за целия живот на батерията.
От тук нататък идва живот на батерията 8 макс ако не надхвърля допустимите зарядни цикли ..спад на капацитета до 50% на 4та година ..нужда от бързи зарядни колонки и много са недъзите на тия електрички все още.
Отделно ако трябва да бъдем коректни към технологията редно е да съпоставим пътя на електричеството от
топлоцентрала -пренос- трансформация -батерия -ел.мотор
същата термодинамична система като при ДВГ само дето изгарянето на горива е изнесено от автомобила .Та като вземем общия КПД на една електроцентрала на въглища преноса и батерията на електричката идва пак към % на ДВГ. Само дето ползва по евтини въглища и от там малката разлика в цената на 1ца енергия в полза на тока.И сега веднага преди да питаш защо въглища ---ами щото 80% от електроенергията се получава в такива централи ..на въглища.
И още по горното което си написал.Разликата между електромобил и хибриден автомобил каквито показваш е доста сериозна като технология.Всъщност симбиозата между ДВГ и елктромотор е доста сполучлива макар и скъпа .За мене лично хибридната технология предстои да властва дълго време на пазара .По скоро е ренесанс за ДВГ с изчистване на недъзите му отколкото смърт.Лишена е от недостатъците на чисто електрическите .Истински елктромобил няма да има масовост скоро даже и да паднат цените на батериите.
турбината:
Що се отнася до технологията като такава ето следната конфигурация .
Нека си представим че имаме тестова постановка малка топло електроцентрала с мощност и електромотор с батерия като буфер между източника и мотора.
При по нагоре цитираната ефективност от 20 % от примерно изгорени на входа въглища с калоричност равна на 1 квт на електромотора ще имаме 200 вата полезна мощност .
И другия вариант с двг реципрочна мощност който върти генератор и зарежда батерия след това ел мотор.
Поради ефективноста достигаща 40% на ДВГ в такъв режим ще имаме на изхода 400 вата полезна мощност и ако приравним нещата към предния вариант - интересува ни на изхода какво излиза дефакто ще ни трябва по малко гориво за да постигнем същия резултат на ел мотора.
Практически това е хибридния електромобил .Няма нужда от големи и скъпи батерии .Не се оглеждаш за контакти постоянно .Не си ограничен в пробега на автомобила с една зарядка.Като цяло такъв автомобил ще има по добри екологични показатели и по ефективно използване на горивата.Като цена за разход/пробег би имал равностойна цена на чист електромобил заради по скъпото гориво което ползва макар и с по високо КПД.
Атделно като технология има огромен потенциал за подобряване на нещата към по високо КПД докато при чистия електромобил тавана е достигнат и по големи батерии само намалят полезната работа извършена от ел мотора.В не много далечното бъдеще виждам този вариант с горивна клетка и малка батерия с ел мотор.Това би бил идеалния вариант без зарядни от колонки и зависимост от ел мрежа и неефективни методи за елетропроизводство и съхранение на електроенергия.
topper:
има поне 2 проблема с батерийните коли. без да засягам дребните проблем и - като това колко е живота на тези 123 батерии. такива между другот се слагат на Тесла.
голеемите проблем:
1. май няма толкова открити находища на литий за да направим всички превозни средства на литиеви батерии.
2. по големия проблем е, че дори да намерим лития и да направим колите - няма достатъчно електричество.
сметката е следната:
намерих данни, че света годишно консумира 4 милиарда тона петрол. нека за закръгление да вземем на Тошко данните 10кВч/кг еквивалентна енергия.
Умножаваме 4милиарда.тона * 10кВч/кг. това е 40хил. милиарда кВч. т.е. 40 000ТВ/ч (тераватчаса) !!!
Айде нека горните 40хил ги разделим на 4 защото ако колите са електрически ще са 4 пъти по ефективни - т.е. трябват ни 4пъти по малко еквивалентна енергия ако е електрическа.
значи ни трябват 10 0000 ТВ/ч електричество на година за да си заредим колите.
Другия факт е, че на година в света се произвежда 20хил. ТВ/ч електричество. от всякакви възможни централи - атомни, въглища, мазут, газ, хидро, солар... квото се сетите. мисля 5% е от петрол - това внася малка грешка в сметките ми, но е малка, а и затова намлих от 11.8 на 10кВ/ч на кг. :-)
Излиза, че трябва да се вдигне с 50% производството на електричество. и това трябва да стане по възможност без въглищата , защото са мръсни. но пък с тях се прави над 40% от електроенергията.
Да речем, че ще правим АЕЦ. но от тях в момента се правят 2800 ТВч на година. значи трябва към 4 пъти да увеличим ядрените централи.
Или измерено по друг начин - АЕЦ козлодуи е 2Гв мощност и прави 16ТВ/ч на година. т.е. 10000/16 = 625 АЕЦ като козлодуй ни са необходими - на всеки 10мил. население по 1 централа от 2ГВ. и това е само за да си караме колите. даже като махнем бедните страни дето не карат коли ще станет по 2 централите. т.е. в БГ ни трябват две централи като Белене за да си зареждаме колите. :-)
А ако репим да махнем всички фосилни централи за електричество и в добавка И да зареждаме колите с електричество - ще трябва да се построят 5000 централи като Козлодуй. даже мисля , че съм чел някъде, че трябва да са 10 хиляди АЕЦ. !!!!
еми трудна работа.... :-)
НО СТАТИЯТА НА ТОЩКО Е СУПЕР ДОБРА - НАПРАВО ДИПЛОМНА РАБОТА. СУПЕР!!!
поздрави!
опс забравих да си кажа мнението за какво предстои: Въглеводородните горива са си доста добра батерия - много висока енергийна плътност. мисля, че Тошко се бърка с тези 2.7 киловата за килограм плътност на заряда за батерии. от къде е това инфо? литиевите батерии имат поне 50 пъти по ниска енергийна плътност от бензина. така че ще си горим въглеводороди, може би в един момент само водороди. и поне още 20-30г ще е с ДВГ. може да се мине и на някакви роторни - по леки , компактни и прости са. Мисля че се правят експерименти и с микро-газотурбинни двигатели като рейндж-екстендър. те са още по компактни и леки. и могат да направят 40% КПД мисля.
според мен бъдещето в следващия четвърт век е на хибриди. и то с кондензатори - скоро ще има такива.
чистите електрички ще ги има - за няой по богати хора. телса е 95к евра мисля. няма лошо - бих си купил ако съм милионер. а след 30-50г - ще видим. педполагам ще има доста по евтини АЕЦ. даже съм сигурен. то затова ми се плачи като чуя че ще дават 14млрд.$ за АЕЦ дето щяла да ни дава евтин ток 100г. дрън дрън. глупаци. може би ще са Fusion, а не Fission. гаранция след 100г ще има и ядрени самолетни пропелери... да сме живи и здрави :-)
поздрави!
Toshko:
Информацията за плътността на заряда на последното поколение литиево-йонни-фосфатни батерии е от сайта на А123 Системс, затова съм дал линк.
Освен това не всичкия нефт се използва за транспортни средства и не всички транспортни средства са леки автомобили. Корабите и влаковете могат да продължат да бъдат дизелови.
Самолет с атомен реактор вече е правен през 60-те години на 20-ти век в съветския съюз. На него е било много топло... Могъл е да стои неограничено във въздуха за разлика от екипажите, които са могли да понесат не повече от 24 часови дежурства.
Вие обогатихте темата с още гледни точки и наистина стана като дипломна работа. Браво на нас!
Моята гледна точка, е че ДВГ е миризлив и боклучив. Просто тая мазна буца сложно, скъпо и тежко желязо не трябва да съществува през 21-ви век!
Поздрави!
Навигация
[0] Списък на темите
Премини на пълна версия