Енергија, енергија и потрошувачка; УЧИЛИШТЕ ЗА МОБИЛНОСТ; одржливо мобилен
Што можете да научите
Перформанси, енергија и потрошувачка
Колку ефикасно или расипнички трошат енергија од различни типови возила? Кој е најефикасниот начин да се стигне од А до Б без да се напрегате? Повеќето луѓе можат да се однесуваат на ПС. Но, што значат киловат часови и киловати во електричен автомобил?
Поглавјето „Основи на електромобилноста“ дава преглед на единиците релевантни за електричните автомобили. Силата на моторот е дадена во киловати (kW). Капацитетот на складирање на батеријата и потрошувачката обично имаат единица киловат час (kWh). При полнење, се прави разлика помеѓу наизменична струја (AC) и директна струја (DC). Моќта на станицата за полнење е дадена и во киловати.
Електричен мотор нема поместување. Нема цилиндри, ниту притисок на маслото, ниту сооднос на вбризгување. Во крајна линија е дека електричниот автомобил е многу полесен за разбирање, дури и ако клучните фигури и единици сè уште не се запознати.
моќ
„Мојот нов BMW 3-серија има шест цилиндри и 200 КС! Кога ја даваат оваа изјава, повеќето од нив имаат идеја за тоа што прави автомобилот. Иако многу малку луѓе велат "Мојот нов Nissan Leaf има 110 kW и батерија од 40 kWh!" може да започне нешто.
BMW звучи некако посилно, а сепак веројатно ќе ја повлече кратката слама кон Nissan кога ќе се вклучи семафорот. Бидејќи со електрични погони, бројките добиваат ново значење.
Малку тенка на дното
Во случај на мотор со внатрешно согорување, моќноста се дава во HP или во kW. Во проспектот секогаш има нешто како „на 3.000 вртежи во минута“ покрај него. Бидејќи моторот со согорување - без оглед дали е бензин, дизел или бензин - има проблем. Потребна е одредена брзина за да ја развие својата моќ. Ако се претвори премногу бавно, тешко се развива сила. Затоа, му треба рачен или автоматски менувач. Ако не обрнете внимание при палење, ќе го заглавите моторот. Силата што ја развива моторот не е доволна за движење на возилото. Наместо да се истркала, моторот застанува и се гаси.
Додека дизелот ја развива својата моќ при релативно мала брзина, на бензинските мотори обично им треба поголема брзина. Електричниот мотор навистина не се грижи. Бидејќи може да ја развие својата целосна моќност скоро во целиот опсег на брзина, па дури и од место. Затоа електричните автомобили немаат спојка ниту рачен или автоматски менувач.
И затоа наводно послабиот Нисан го остава БМВ на семафорите. Бидејќи додека моторот на BMW најпрво се забрзува и мора да ја донесе моќта на патот преку спојка или автоматски менувач, електричниот мотор ја управува оската директно со целата своја моќ.
Зошто нема двотактни шрафцигери?
Силата што моторот може да ја изврши врз оската се нарекува вртежен момент. Вртежниот момент е даден во tonутн метри (Nm). И тоа е клучната вредност тука. Тоа е затоа што моторот со внатрешно согорување го достигнува својот полн вртежен момент во релативно мала брзина на прозорецот. Вложени се многу истражувања и напори овој прозорец да биде што поголем за моторот со согорување. Електричниот мотор има полн вртежен момент од нула вртежи во минута во скоро целиот свој опсег на брзина - едноставно затоа што може. Затоа можете да користите добар бежичен шрафцигер за да вртите тврди завртки внатре и надвор многу бавно.
Ако шрафцигерот има мотор со внатрешно согорување, тој прво ќе треба да се подигне со поголема брзина за да може повторно да се врати на потребната брзина со спојката и менувачот. Затоа има безжични шрафцигери и нема двотактни одвртувачи.
енергија
За нешто да се сврти, треба енергија. Оваа енергија може да дојде од коњ кој влече количка. Енергијата можеме да ја пренесеме на тркалото на велосипед преку педали и ланец. Коњот и човекот ја добиваат својата енергија од својата храна. На многу груб начин, може да се каже дека телото согорува шеќер и кислород во мускулите за да формира јаглерод диоксид и енергија. Ефикасноста кај луѓето е околу 25 проценти. Ова значи дека 25 проценти од потрошената енергија - на пример во форма на шеќер - всушност се претвора во движење. Остатокот се губи како топлина. Ако се потрудиме, нашиот ладилник започнува и почнуваме да се потиме.
Ако телото повеќе не се снабдува со енергија преку храна и сите резерви се изгорени, човечката машина доаѓа до застој. Додека не останат гориво респираторните мускули и срцевиот мускул.
Луѓето научија да користат друга енергија освен мускулна. Веќе со милениуми, ветерот и водата ги водеа водениците и пумпите како природни извори на енергија.
Оган до движење
Со пронаоѓањето на парната машина на почетокот на 18 век, луѓето успеале да ја претворат енергијата на огнот во движење. Овој изум промени сè и беше почеток на индустриската револуција. Во парната машина, оган од дрво или јаглен загрева котел. Водата на пареата што врие се шири, па пареата може да го активира клипот. Вентилите во клипот создаваат движење напред и назад. Ова движење потоа се претвора во ротирачко движење преку планетарна опрема.
Ефикасноста на парната машина е катастрофа. Ват-моторот постигна само три проценти. 97 проценти од енергијата што се користи во форма на дрво или јаглен се „губи“ како топлина.
Енергијата останува енергија
Зошто е „изгубен“ во наводници? Бидејќи кога ќе погледнете внимателно, енергијата не се губи. Енергијата се претвора само. Хемиската енергија складирана во шеќер се трансформира во кинетичка енергија и топлинска енергија. Хемиската енергија складирана во дрво и јаглен го претвора парниот мотор во мало движење и многу топлина. Бидејќи парната машина е за движење, топлинската енергија е во голема мера бескорисна и затоа на секојдневен јазик се вели дека енергијата е „изгубена“.
Ото и Дизел
На крајот на 19 век, Николаус Август Ото, меѓу другите, излезе со идеја да ја искористи моќта на огнот директно за да генерира движење. Значи без да поминувам низ пареата. Наместо бавно согорување, потребна е експлозија. Горивото треба само да се прошири одеднаш доволно во комора за да се активира клипот. Дрвото и јагленот не беа во предвид. Меѓутоа, ако измешате светлосен гас со воздух и го запалите со искра, тој одеднаш ќе изгори во експлозија. Алкохолот, керозин и бензинот исто така горат на овој начин.
Грејачи за тркалање
Овие мотори со внатрешно согорување не само што беа помоќни од парниот мотор, тие можеа да се градат и многу помали, беа посигурни и многу пофлексибилни и полесни за работа. На улиците веќе имаше возила на погон на пареа. Но, влегувањето и возењето не беше можно. На крајот на краиштата, прво мораше да се генерира пареа во котелот. Значи, моравте да направите оган под котелот неколку часа пред да заминете. Потоа, во 1886 година Готлиб Дајмлер имал сјајна идеја за инсталирање на експлозивен мотор во патно возило - раѓање на автомобилот.
Експлозивниот мотор беше исто така многу поефикасен од парниот. Но, сепак над 90 проценти од енергијата се изгуби како топлина. Покрај тоа, експлозивниот мотор првично имаше проблем со напојувањето. Бидејќи раните мотори не можеа да генерираат скоро толкава моќност - односно моќност - како парна машина. Затоа, океанските бродови и локомотиви првично продолжија да работат со моќ на пареа.
Повеќе од 130 години истражување и развој сега влегоа во моторот со согорување. Ова го направи согорувањето почисто и поефикасно. Еден литар бензин, дизел или бензин денес ви дава многу повеќе вежби отколку тогаш. И покрај тоа, моторите со согорување сè уште првенствено произведуваат топлина. Некои мотори постигнуваат ефикасност од 40 проценти на тест клупата - но во секојдневниот живот е само 20 проценти во просек. Автомобилите со мотори со внатрешно согорување се првенствено тркалачки грејачи.
Движење од електрична енергија
На почетокот на 19 век, данскиот физичар Ханс Кристијан Ерстет го открил магнетниот ефект на електричната струја. Кога струја тече низ спроводник, се создава магнетно поле. Ова магнетно поле привлекува или одбива други магнетни полиња или магнетни материјали како што е железото. Потребно беше уште малку експериментирање и истражување, но само неколку години подоцна во 1832 година првиот електричен мотор управуваше возило. Тогаш тоа се случи побрзо едноподруго. Пронаоѓачите и калајџиите постојано го подобруваа електричниот мотор и користеа нови функционални принципи. Во 1888 година, само две години по патентниот моторен автомобил Бенц број 1, фабриката за машини Кобург А. Флокен го изгради првиот добро познат германски електричен автомобил.
Но, каква е предноста на електромоторот во однос на моторот со согорување? Одговорот е дека тој е супериорен во однос на моторот со внатрешно согорување на многу начини. Како што веќе научивме погоре, електричниот мотор може да ја развие својата моќ многу подобро и полесно. Компаративно е компактен и лесен за градење. Наместо стотици подвижни делови, всушност има само еден подвижен дел во моторот. Но, тоа ја покажува својата најголема предност во неговата ефикасност. Бидејќи за разлика од парната машина или моторот со согорување, електричниот мотор има ефикасност од над 90 проценти. Моторот ја претвора употребената енергија скоро целосно во движење и има малку отпадна топлина.
И, проблемот со складирање на енергија исто така се решава подобро и подобро. Сега има електрични автомобили како Tesla Model S 100D кои можат да поминат 450 километри во секојдневниот живот и, благодарение на сопствената мрежа за брзо полнење ‘, можат да наполнат доволно електрична енергија за 270 километри за 30 минути. Дури и помалите автомобили како Renault ZOE можат да поминат 300 километри секој ден. На автомобилите им треба само дел од енергијата што му е потребна на автомобилот со мотор на согорување.
Како изгледа тоа во бројки?
Бензинот има калориска вредност од околу 8,5 kWh на литар. Кај дизелот, калориската вредност е околу 9,8 kWh на литар. На Голф му требаат 7,3 литри бензин или 5,6 литри дизел на 100 километри. На еГолф со споредливи перформанси потребни се 16,6 киловат часови за 100 километри (извор: Spritmonitor).
- Потрошувачка на енергија Голф Дизел за 100 км: 5,6 * 9,8 kWh = 54,88 kWh
- Потрошувачка на енергија Голф бензински мотор за 100 км: 7,3 * 8,5 = 62,05 kWh
- Потрошувачка на енергија Golf Elektro за 100 км: 16,6 kWh
Електричниот погон е многу поефикасен од енергијата од моторот со согорување.
А што е со водородот?
Честопати се слуша дека горивната ќелија, која ги претвора водородот и кислородот во вода и електрична енергија, може да биде алтернатива на електричниот автомобил на батеријата. Но, дали навистина има смисла да се инсталира горивна ќелија во автомобил кога технологијата на батерии сега овозможува се повеќе и повеќе опсези што се погодни за секојдневна употреба? За да го направиме ова, сакаме да погледнеме во енергетскиот биланс на горивната ќелија.
Горивната ќелија во автомобилот има ефикасност од 60 проценти. Значи, само 60 проценти од енергијата складирана во водород всушност се претвора во електрична енергија. Остатокот е топлина и тука.
Во пракса, Тојота Мираи има потреба од околу еден килограм водород за 100 километри. Водородот има калориска вредност од 33,33 kWh.
Сите бројки ја разгледуваат потрошувачката само од резервоарот или батеријата. За производство на бензин или дизел, потребна е дополнителна енергија. Точни броеви за тоа колку енергија им треба на фосилните горива од бунарот до резервоарот е тешко да се најдат. ADAC дава CO2 еквивалент на 425 грама на литар за бензин и 525 грама на литар за дизел за еден литар бензин.
Био и е-горива
Бензинот и дизелот може да се добијат и како таканаречени био или е-горива. Во случај на биогорива, бензинот или дизелот сега обично се добиваат од растенија со висока содржина на скроб, како што е пченката. Од една страна, производството на гориво е секако во конкуренција на производството на храна. Од друга страна, интензивното земјоделство ослободува СО2 и азотни оксиди и троши вредна почва.
Обидите да се добие гориво со помош на бактерии и денес се во експериментална фаза.
Во случај на електрични горива или еЕ горива, горивото се произведува од електрична енергија, вода и јаглерод диоксид од воздухот. Користејќи електролиза, водата се дели на нејзините основни компоненти, водород и кислород. Водородот потоа се реагира со јаглерод диоксид од воздухот за да се произведе бензин. Процесот се нарекува и моќност до течност (P2G, PtL).
Овој процес е многу енергетски интензивен. Во моментов, производството на течни горива за автомобили не е ниту економски ниту енергетски значајно. Во Германија, не можевме да произведеме доволно електрична енергија за да ја задоволиме побарувачката на течни горива. Значи, ние повторно би зависеле од увозот тука.
Од каде електрична енергија?
Се разбира, кога ќе ја префрлиме нашата подвижност од фосилни горива во електрична енергија, не треба само да го префрламе издувниот гас од автомобилот до централата. Значи, важно е од каде доаѓа електричната енергија.
Во Германија, како и во многу земји, електричната енергија доаѓа од различни извори. Во Германија, најважните извори се фосилни горива како што се тврд јаглен и лигнит или природен гас, нуклеарна енергија и обновливи енергии.
Во Баден-Виртемберг, мешавината на електрична енергија првенствено се состои од тврд јаглен, нуклеарна енергија и обновливи енергии. Може да се забележи и во Баден-Виртемберг и во Германија дека учеството на обновливите извори на енергија во мешавината на електрична енергија се зголемува.
Се повеќе електрична енергија е зелена
Во 2007 година само 14 проценти од електричната енергија во Германија доаѓала од обновливи извори како што се соларна енергија, ветер и вода, во 2015 година таа изнесувала 30 проценти. Пред сè, учеството на тврд јаглен и нуклеарна енергија во мешавината на електрична енергија е намалено.
Од историски причини, учеството на обновливите извори на енергија во Баден-Виртемберг е нешто помало. Додека во 2007 година југо-запад сè уште беше на исто ниво со федералната влада со 14 проценти, процентот се искачи на нешто помалку од 24 проценти во 2015 година. Ова се должи и на фактот дека Баден-Виртемберг започна да ја развива енергијата на ветерот многу доцна.
Направете сопствена енергетска транзиција
Со либерализацијата на пазарот на електрична енергија, секој може да даде свој придонес во енергетската транзиција. Секој може слободно да го избере својот снабдувач на електрична енергија. Постои скоро неконтролиран опсег на различни тарифи. Ова исто така вклучува многу тарифи за зелена електрична енергија. Тука, сепак, не целата зелена електрична енергија е иста како зелената електрична енергија.
Вистинска зелена електрична енергија е достапна само од даватели на услуги кои, од една страна, самите произведуваат обновлива електрична енергија и, од друга страна, активно ги прошируваат обновливите извори на енергија. Најпознати претставници се Energiewerke Schönau (EWS), Lichtblick, Naturstrom, Greenpeace Energy и Bürgerwerke. Без оглед на тоа дали имате електричен автомобил или не - секој што сака да управува со енергетската транзиција треба да се префрли на некој од овие провајдери.
Се разбира, енергетската транзиција е уште подиректна од вашиот сопствен покрив со вашиот соларен систем. Оние што немаат сопствен покрив можат да учествуваат во електрани на ветер или соларни паркови преку соработка на граѓаните. Вака инвестирате одржливо во енергетската транзиција и имате корист од споделувањето профит.