Здравей Гост

0 Потребители и 1 Гост преглежда(т) тази тема.

Неактивен Toshko

*
  • *****
  • 6567
    • Профил
Защо 100кВтч не са достатъчни?
« -: Март 03, 2024, 09:37:04 09:37 »
Автомобила с ДВГ има обща ефективност на задвижването от 8-12%, понякога при някои режими на работа 20%, може би понякога 30% при много ниски обороти, висока предавка и 60-80 км/ч.

Забележка: 37-40% топлинна ефективност не е 40% еквивалентна мощност на изхода на коляновия вал! Има триене, маслена помпа, ремъци и аксесоари... ДВГ е най-ефективен между 1.500 и 2.500 оборота и голям товар, тоест високо налягане в горивната камера. - това значи, че най-икономичните автомобили са с относително малки двигатели и много предавки. Например: Най-икономичните съвременни двигатели 1.33тсе на Рено, 1.4 и 1.5тси на VW постигат висока ефективност между 70 и 130 км/ч в автомобили с размерите на Джета и Меган, които изразходват между 3.9 и 6.5 л. бензин на 100 км в тези режими.
Царете на ефективността мо магистрала Мерцедес S класа и БМВ 7-ма серия са най-ефективни при 160-200 км/ч, защото тогава постигат под 2.000 оборота и високо налягане в горивната камера на своите 3.0, 4.0 и 4.7-5.0 I6 и V8 турбо ДВГ. - харчат 8.5 до 11.5/100 летейки с такива скорости - непостижимо нисък разход за такава скорост на движение.
И сега внимание, цените:
6/100 за ниския среден клас струва 18-20 лева на 100 км ако се използва бензин 100 октана (което горещо Ви препоръчвам.
10/100 за висшия клас каран в рамките на толеранса без глоба или с минимална такава струва 30-35 лева на 100 км, отново със 100 октана. Важи за всичко от 5.5 383 коня W221, през 4.7тт W222 със 7 скорости, същия с 9 и чак до W223 със всичките му 3.0 и 4.0 бензини и дизели. Мощния дизел ще даде под 9, обаче пък премиум дизела е по-скъп.

Така че ДВГ ще има по-малко от 20% спад на пробега поради околната среда.  - вятър, мокър или заснежен път, ниски температури, високи температури и т.н. да не забравяме планински релеф с денивелации.

Ето как изглежда сметката:

100% топлинна енергия в 1 л. бензин е 8.9кВтч това ще го умножим по топлинната ефективност, загубите от триене и аксесоари, загулите в трансмисията и загубите от търкаляне на гумите.

Но първо един цитат:
Цитат
What is the energy efficiency of ICE engines?
The total WTW efficiency of gasoline ICEV ranges between 11-27 %, diesel ICEV ranges from 25 % to 37 % and CNGV ranges from 12 % to 22 %.

Източник: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020SJRUE..24..669A/abstract
Същият източник дава до 70% ефективност на EV ако се захранва от възобновяеми източници, т.е. слънце, вятър или ВЕЦ. Като в тези 70% влизат ефективността на панелите, турбините, инверторите, електропреносната мрежа, даже и самото зареждане и разреждане, електромотора, главното предаване и търкалянето на гумите.
По-ниските ефективности при захранване с ТЕЦ на въглища или газ са с отчитане на всичко изброено и започване от общата отделена топлина от енергоносителя, което е некоректно според мен. Дори АЕЦ има до 3:1 топлинна вощност към отдаваната към мрежата енергия. Ами айде вземете си я тази допълнителна топлина!
Според мен е коректно електроенергията да се разглежда като цена в контакта, а ефекнивността на EV да бъде разглеждана от батерията надолу по веригата докато автомобила се задвижи. Ефективността на ДВГ се мери така.

Особено за нашия случай ще подходим точно така, защото искаме да видим какво остава от номиналния пробег на електромобила в реални и разнообразни условия. И защо.

EV има 80% ефективност на задвижването заедно с електрическата мрежа и загубите при зареждане! Както се уговорихме, отчитаме енергията на изхода на елуктроцентралата.

EV при крейсерска скорост има 85+% ефективност от енергията на батерията.  Насрещен вятър от 50 км/ч при скорост на движение от 100 км/ч 60 е почти 25% директна загуба на пробег.  Мокрият път може да удвои съпротивлението при търкаляне, това е още 10% загуба на пробег, да не говорим за сняг.
Когато харчите 100W/km става много важно колко време е необходимо за покриване на тези 1000m, защото има термопомпа или за отопление или за охлаждане и това ви струва 400-800W на час или повече.  Всеки 1m2, изложен на слънцето, е потенциално до 1kW/h топлина, която трябва да бъде идхвърлена от купето. Изложени на пряка светлина във всеки момент са поне 4-5м2 от купето на автомобила.

https://www.24chasa.bg/biznes/article/15795233
Хората са го сметнали.
50 до 90 ст/кВтч на обществени зарядни излиза зареждането на електромобил.
Тук обаче има едня особеност, в реални условия никой електромобил не харчи 160W/км, а поне 200-240-300W/км при това все още се движи по-бавно от Голф, Джета или Меган, които постигат под 7/100 при движение с до 150 км/ч - неосйщуствима мечта за електромобилите.
В реалността Джета карана на 100 октана пристига по-бързо, имя по-голям пробег и е по-евтина от всеки елуктромобил с претенции за годност за междуградско пътуване от 400-450 км.
Може би единственият електромобил, който може да осъществи пътуване между два източника на евтин домашен ток в нашата държава е Lucid Air (800+км пробег с бавно каране 100-115 км/ч) и той струва 400.000 лева внесен и обмитен. Голямата Тесла Модел S може би също би се справила с 90-100 и внимателно шофиране, тя пък струва към 200.000+ лева. Има и Модел 3 с пробег над 600 км, която струва около 90.000 лева.

За сравнение Джета и Меган във версии седан са под 50.000, вътрешното пространство и багажниците са сравними с Модел 3, а са по-евтини за каране и с несравнимо по-голям пробег. Ако се карат като електромобил могат да извадят и около 1.000 км реален пробуг от около 50 литровите си резервоари.

Сега да дойдем на темата.

Защо 100 kWh не стигат?

Скорошна публикация на Инсайд EVs с позоваване на шефа на Лусид - Петър Ролинсън:
https://insideevs.com/news/710815/lucid-efficiency-holy-grail/?fbclid=IwAR3ui9x0H0MDJOHpCwPEIuDX-zd0ajpoosCoYXhfQ75mzGF5diT-uMPv9tc

Според Ролинсън коректно е да се измерва ефективност между батерията и колелата с наличната в батерията енергия. - според мен това също е така, защото знаем капацитета на батерията и колко км ще изминем.
Според ЕПА обаче, в общата ефективност влиза енергията консумираня от зарядната станция и загубите при зареждане. Това по-точно ще покаже колко струвя пътуването, обаче шофьорите повече ги интересува колко далеч могат да снигнат.
И така, най-ефективният автомобил на света в момента - Лусид Еър може да измине 4.76 мили с киловатчас енергия. Това е малко по-малко от 8 км.
Споруд Ролинсън скоро Лусид ще може дя изминава 8 км с един киловатчас енергия от батерията, а светият граал на електромобилите е 10 километра с 1 киловатчас.

Тоест, 100Wh на километър.



Със зимни гуми на топло време 17°С най-ефективната кола с най-голямата батерия харчи 160Wh с 90 км/ч и 200Wh със 120км/ч.
Пробега е съответно 720 и 575 километра.
Първо, никой не кара със 120 освен в Австрия и Норвегия.
Второ, теста е със зимни гуми, което е правилно, защото имат по-високо съпротивление.

Според Мишелин
Цитат
Rolling resistance (RR) has a significant impact on the energy a vehicle needs to move. Hence a direct link with fuel consumption for combustion-powered cars - around 20% - or battery range for electric vehicles. Tyre design can help reduce rolling resistance.
Източник: https://www.michelin.co.uk/auto/advice/tyre-basics/rolling-resistance
Съпротивлението при търкаляне на гумите отговаря за 20% от изразходваната енергия.

Според различни проучвания на университети, мократа настилка и снега могат да увеличат съпротивлението при търсаляне с до 40%, а понякога и с повече.
40% от 20% са 8°% - 8 процентни пункта от общото.
Само че Мишелин говорят за разлика от 20%, а не за общата сила на съпротевление.
Която според това проучване:
https://chargedevs.com/features/a-closer-look-at-energy-consumption-in-evs/
При малък EV СУВ силата на съпротивлението на търкаляне е приблизително равна на аеродинамичното съпротивление при 90 км/ч.
Седан със същите параметри ще има преобладаваща сила на съпротивление при търкаляне.

Към тези две сили трябва да добавим силата необходима да се задвижат колелата на редуктора, която е около 2-3% на зъбна двойка и 1% на лагер - общо 5-6-8% - имаме редуктор и корона и пиньон на диференциала. При по-висок товар загубите падат.
И накрая трябва да прибавим ефективността на мотора.

Ефективност на окабеляването на батерията - 99.5% там има едни тънки кабелчета, които служат за бушони за всяка отделна батерийка и съответно имат съпротивление.
Ефективност на контролния полупроводников инвертор: 98%
Ефективност на мотора: 97.5%
Ефективност на редуктора: 96%
Ефективност на пиньона и короната на диференциала: 96%
Лагери на полуоските и главините на колелата, общо: 99%

Сега смятаме:
1*0.995*0.98*0.975*0.96*0.96*0.99=0,87184963008
Изкарвам ефективността до главините на колелата 87.2%, което е доста реално.

При 90 км/ч през тази ефективност трябва да се преодолеят 30 кг съпротивление от търкаляне и 30 кг съпротивление от въздуха.
При 120, търкалянето е отново 30кг и дори нагоре може да намалее заради центробежните сили, но съпротивлението на въздуха е вече двойно - 60 кг.

Калкулация от Чат ГПТ:
Цитат
Sure, let's perform the calculation:

Power (kW)
=
60

kgf
×
9.8

m/s
2
×
25

m/s
1000
Power (kW)=
1000
60kgf×9.8m/s
2
 ×25m/s

 

Power (kW)

60
×
9.8
×
25
1000
Power (kW)≈
1000
60×9.8×25

 

Power (kW)

14700
1000
Power (kW)≈
1000
14700

 

Power (kW)

14.7

kW
Power (kW)≈14.7kW

So, approximately 14.7 kW of power is required to overcome a 60 kgf resistance at a speed of 90 km/h.

14.7kWh/90 км са необходими за изминаване на 90км с малък СУВ с Cx 0.35, което са 16.33kWh/100 км.

За 120 км/ч:
Цитат
ChatGPT 3.5


ChatGPT
Certainly, let's perform the calculation for 90 kgf resistance at 120 km/h:

First, convert the speed from km/h to m/s:

120km/h=120×1000/3600
m/s≈33.33

Now, calculate the power:

Power (kW)=90kgf×9.8m/s2×33.33m/s
1000
Power (kW)=
1000
90kgf×9.8m/s
2
 ×33.33m/s
Perform the calculation:

Power (kW)

90
×
9.8
×
33.33
1000
Power (kW)≈
1000
90×9.8×33.33

 

Power (kW)

29877
1000
Power (kW)≈
1000
29877

 

Power (kW)

29.877

kW
Power (kW)≈29.877kW

So, approximately 29.877 kW of power is required to overcome a 90 kgf resistance at a speed of 120 km/h.

Това са 29.9kWh за час със 120 км.
Или 24.92kWh за изминаване на 100 км.

Сега да обърнем в реална консумация през ефективността от латерията до главините...
16.33/0.872=18.73кВтч/100 км при 90

24.92/0.872=28.6кВтч/100 км при 120

Толкова ще трябва да отдаде батерията.

Директните резултати в мощност във ватове обаче също ще ни бъдат полезни, защото през този един час автомобила ще трябва да захранва външното осветление, инфотейнмънт системата и климатика.

Сега да установим колко ще харчи същият автомобил с бензинов двигател и автоматична трансмисия.
Вече знаем необходимата за задвижването му мощност при главините.

Автомобила с ДВГ ще има същата ефективност на лагерите на главините и главното предаване, но трансмисията чу в вай-добрия случай има ефективност от 84%, а ДВГ има ефективност от 30%. Проблема с ДВГ, е че е най-ефективен при висока отдавана мощност и високо налягане в горивната камера, а това няма как да бъде постигнато при 90 км/ч, все пак възвратно-постъпателния механшзъм страда при голям товар под 1.500 оборота.

И така 16.33kWh енергия е необходимо да бъде изразходвана през главините на автомобил движещ се с 90 км/ч за малко повече от час за да измине 100 км.
С колко бензин ще бъде поститнато това?
По обратния ред:
Лагери на главини и полуоски: 0.99,
главно предаване: 0.96,
Скоростна кутия: 0.86,
ДВГ 0.3
Всичко прави: 66.6 кВтч топлинна енергия.
В 1л. бензин има 8.9 кВтч
Тоест разхода на гориво ще бъде 7.483 л. /100 км.
Ако обаче това го акнуализираме с аксесуарите на двигателя и маслената помпа разхода ще се вдигне още. Но да спрем до тук.

Да видим сега сметката за движение със 120 км/ч
Необходими са ни 24.92кВтч отдадени през главините за малко по-малко от час.
Всичко прави 101.63 кВтч топлинна енергия или 11.42 л. /100 км.

Ако обаче с 90 имаме насрещен вятър 30 км/ч и мокра настилка, тогава нужната теглителна сила вече няма да бъде 60 кг, а 102 кг и нужната отдадена за 100км енергия върху главините ще трябва да бъде 27.76 кВтч. Това прекарано през ефективността на електромобила прави разход от 31.835кВтч или почти двоен, което сваля пробега наполовина.
Да видим какво става с ДВГ...
През ефективността на автомобила с ДВГ разхода се повиши до 12.14л/100.
ДВГ има 60% по-висок разход...
EV има 95% по-висок разход...

Забележка: за ДВГ приумам абсурдно ефективна скоростна кутия със само 14% загуби и относително висока средна ефуктивност на ДВГ, т.е. идеален постоянен режим.
В реалността, ДВГ са по-неефективни, но повечето са значително по-аеродинамични, съотвутно страдат още по-малко от промени в условията.
EV са по-аруодинамични и можеби върховите обрязци са малко по-ефективни, съответно страдат още повуче от влошени условия.

Има и още нещо, мокър или снежен път и силен вятър са типични зимни условия. Когато EV ще трябва да се отоплява за сметка на енергията в батерията си, а ДВГ винаги има излишна топлина и дори може да спечели от затваряне на щората пред радиатора, тоест да си подобри аеродинамиката.
Тоест EV ще има намален повече от двойно пробег. От малко над 600 км ще падне под 300 км пробег със 100 кВтч батерия.

Докато ДВГ със скромен 68л. резервоар ще падне от 900 на 560 км пробег.

При това ДВГ не страда от препълване или изпразване на резервоара, докато EV трябва да бъдят държани между 20 и 80% SoC за да не деградират батериите.
Тоест при зимни условия EV SUV със голяма 100 кВтч батерия има технически оправдан пробуг от около 180-200 км.
Същият СУВ с ДВГ не губи повече пробег и не качва разхода, колкото и по-лошо и студено да става времето.
ДВГ има на практика три пъти по-голям пробег.
Цената на енергията при днешното състояние на енергетиката е съпоставима при за еждане от бензиностанции и обществени зарядни станции.
Цената на EV е по-висока.

Затова EV трябва да имат не два пъти, а три пъти по-големи батерии. И щом аз казвам три, значи греша и трябва да имат поне четири пъти по-големи батерии.
Цената на EV при цялата им простота за производство и няколко пъти по-малко части също трябва да падне под тази на автомобилите с ДВГ.

EV с 400кВтч батерия ще позволи реалното изминаване на над 2.000 километра с ниска скорост 90-100 км/ч и над 1.000 км с нормална скорост 140-160 км/ч или при лоши условия. Ще позволи и голям буфер, така че дори при бързо каране или лоши условия да могат да се изминават над 700 км между 20 и 80% SoC.
Това, което описвам е еквивалентно на дизелов автомобил с икономичен двигател и гольм резервоар. Нещо като 300-400 коня високо ефективен дизел с около 90 л. резервоар, каквито всъщност има и се купуват с голяма охота от някои хора.

Важно уточнение:
Аз съм много голям почитател на електромобилите, а ДВГ автомобилите са ми дошли до гуша! Недъгави произведения произвеждани в повечето случаи от хора без съвест.
Електромобила е по-добър в абсолютно всичко от ДВГ автомобила! Шаси, возия, управляемост, пространство, тишина, комфорт, реакции, удаволствие. EV те занимява безкрайно много по-малко със себе си, до степен да достигнуш до прозрението колко много ДВГ ти пречи и те ангяжира с кусуриту и недъзите си. ДВГ те притеснява и ангажира дори, когато седи в гаража.
EV е все едно един проблем ти е паднал от плещите. Няма масла, филтри, свещи, поддръжка, гориво и т.н. и т.н.

Само, че енергетиката на повечето държави трябва да увеличи капацитета си с около 50%. На първо време.
Този капацитет трябва да бъде увуличун така или иначу яко искаме цивилизяцията ни да се развива. Без енергия нямя кяк съзнателно и целенасочено да увеличаваме ентропията и така да изпълняваме мисията си във Вселената.

Големия капацитет на батериите няма да промени нищо, изминатите километри са изминати километри, нямя значение на колко пъти.

В крайна сметка EV са повече от три пъти  по-ефективни от ДВГ в еквивалентна топлинна енергия, а дори и повече от четири пъти. Така че крайният резултат венаги ще е по-екологичен.

Да не ми говорят глупости, че тока се правел от въглища. Дори от въглища, отделения СО2 е 3-4 пъти по-малко по простата причина, че ДВГ сам си гори фосилите и си ги изхвърля навсякъде, при това гори няколко пъти повече изкопаеми горива, отколкото електроцентралата за да задвижи електромобила на същото разстояние.

Неактивен Toshko

*
  • *****
  • 6567
    • Профил
Re: Защо 100кВтч не са достатъчни?
« Отговор #1 -: Март 05, 2024, 08:01:37 08:01 »
За България съм смятал и пак ще сметна. Обаче за САЩ, само за да се замести потреблението на бензин за което сме сигурни, че се дължи изцяло на личен транспорт, ще бъдат неолродими 139 броя 1.000 мегаватови атомни реактора.
392 милиона галона на ден са към 1.5 милиарда литра бензин.
Ефективността на електромобилине е четири пъти по-висока, тоест еквивалента е 375 милиона литра.
Топлинната енергия на литър бензин е 8.9кВтч, това прави 3.34млрд кВтч. Разделяме на 24 часа и получаваме 139 милиона кВтч.
Разделяме на 1.000 мВтч и получаваме 139 броя 1.000 мВтч реактора. Това е без запас и без буфер, толкова трябва да работят по всяко време при положение, че електромобилите имат график за зареждане, който натоварва мрежата равномерно през цялото денонощие...
България е 30-40 пъти по-малка и това дава около 3.5 реактора по 1.000мВтч, но ние използваме и много дизел. Пълната сметка за заместване на всички горива само за пътническите лични превозни средства с малък буфер прави 8х1.000мВтч реактора.
Как стои положението в ЕС?
Имаме ли толкова уран?
Способна ли е индестрията на ЕС и САЩ да произведе, инсталира и свърже няколкостотин хиляда мегаватови реактора в близките 10 години?!

В това отношение 10 години са вече загубени.