In diesem Artikel möchte ich im Detail zeigen, wie viel jede Technologie allein in Bezug auf die Energiekosten für die Bewegung mehr oder weniger effektiv ist. Es hat keinen Einfluss auf die wirtschaftliche oder andere Komponente der Produktionskosten des Transports auf einem solchen Antrieb, Service, Infrastruktur und vielem mehr.
Fangen wir also mit Benzin an. Was wissen wir Ein Liter hat ein Gewicht von ~ 750 g. und etwa 10 kWh gespeicherte Energie. Aber wie viel Energie wird benötigt, um 1 Liter Benzin in den Fahrzeugtank zu bekommen? Wir lassen solche Dinge wie Transport, Lagerung usw. weg, wir diskutieren nur Produktion und Verarbeitung. Der durchschnittliche EROI (
Energy Return on Investment - Verhältnis von erhaltener Energie zu verbrauchter Energie, Rentabilität der Energie. Quelle Wikipedia ) Ölproduktion und Raffination zu Benzin beträgt 5, d. H. Wir geben den 5. Teil, nämlich 20%. Dies bedeutet, dass pro Liter Benzin etwa 2 kWh Energie verbraucht werden. Es hat aber auch ungefähr 10 kWh gespeicherte Energie, es scheint rentabel zu sein, aber unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades des Verbrennungsmotors, des Getriebes usw. Gesamteffizienz, wenn es die gleichen 20% sein wird, wird es bereits gut sein. Es stellt sich als eine Art Wahnsinn heraus, zuerst verbrauchten sie 2 kWh Energie für Produktion und Verarbeitung, dann verbrauchten sie nur 2 kWh für Bewegung und der Rest ging in Form von Wärme an die Atmosphäre verloren ... Noch interessanter wird es, wenn wir den Verbrauch von zwei Modellen vergleichen, eines mit einem Benzin-ICE und das andere mit Batterien .
Zum Beispiel Ford Focus. In der Benzinversion beträgt der tatsächliche Verbrauch etwa 7 l / 100 km und in der elektrischen Version etwa 14 kWh / 100 km von der Batterie (nicht vom Netzwerk, wir werden darauf zurückkommen). Was wir letztendlich haben:
- Der Benziner Ford hat noch keinen Meter gefahren, aber für 7 Liter Benzin im Tank wurde er bereits ab 14 kWh Energie verbraucht;
- Elektro-Ford mit der gleichen Energiemenge wird etwa 100 km fahren!
Bei Elektroautos muss man jedoch bis ins kleinste Detail präzise sein. Ich gehe in diesem Artikel nicht auf den Umweltbereich ein, aber wir müssen auch im Fall von EM darüber sprechen. Das Ladegerät (Ladegerät) hat nämlich auch Verluste zum Aufladen der EM aus dem Netzwerk. Der durchschnittliche Wirkungsgrad des Ladegeräts und der Hochvoltbatterie (VVB) beträgt ca. 90%. Das heißt, Bei einem Verbrauch von 14 kWh / 100 km vom Netz benötigen Sie etwa 15,5 kWh für einen 100 km langen Lauf. Im Winter natürlich noch mehr, weil Der Verbrauch steigt aufgrund von Elektroherden erheblich an. Obwohl viele EM eine Wärmepumpe verwenden, kann der Verbrauch mehr als 20 kWh / 100 km vom Netz entfernt sein, aber Autos im ICE verbrauchen auch im Winter mehr Kraftstoff ...
Aber kann das enden? Nein! Die Stromübertragung im Netz hat ebenfalls Verluste, es ist sehr schwierig, sie zu bestimmen, aber es lohnt sich, darüber zu sprechen. In verschiedenen Fällen haben wir mehrere Umwandlungen von Elektrizität in Hochspannung, um sie über große Entfernungen zu übertragen und dann die Spannung für den Endbenutzer zu senken. Ich wage es nicht, auch nur gemittelte Zahlen mit Verlusten auszudrücken, aber ich werde ein Bild zeigen, das zeigt, dass die Verluste auf Freileitungen ~ 64% betragen, d. H. fast 2/3 aller Verluste. Das heißt, Je weiter das Kraftwerk vom Verbraucher entfernt ist, desto anständiger ist der natürliche Verlust ...
Der durchschnittliche statistische Verlustplan eines typischen Energieversorgungsunternehmens. Quelle asutpp.ruLokale Energie mildert diesen Indikator, und wenn es sich immer noch um eine erneuerbare Energiequelle (RES) handelt, ist es noch besser, aber ein anderes Mal um die Umwelt. Es stellt sich heraus, dass es bei einem Elektroauto sehr schwierig ist zu sagen, wie viel Energie für die Bewegung aufgewendet wurde. Wenn wir jedoch Verluste bei der Übertragung von Elektrizität beiseite legen, da wir die zusätzlichen Kosten für den Transport von Öl und Benzin nicht berücksichtigt haben, erhalten wir die oben genannte Schlussfolgerung: „EM wird bestehen ungefähr die gleiche Entfernung mit der gleichen Energiemenge, die für die Herstellung von X Litern Benzin für ein ICE-Auto aufgewendet wurde. “
Wenn wir uns für einen Moment ablenken lassen und uns daran erinnern, wie lange die EM-Ladung und die Laufleistung einer einzelnen Ladung nicht immer für alle geeignet sind, aber wie schnell und weit alles bei einem Auto mit Verbrennungsmotor ist, möchten Sie herausfinden, ob ein Wasserstoffauto alle Probleme lösen kann?
Ich denke an ein Auto mit Wasserstoff-Brennstoffzellen (FCs), bei dem Wasserstoff mit Sauerstoff in einer Brennstoffzelle gemischt wird und die resultierende Elektrizität zur Bewegung mit einem Elektromotor verwendet wird. Ich nehme nicht die Option, Wasserstoff in ein Verbrennungsmotor als Auto mit HBO (Methan) als Beispiel einzuspritzen.
Wenn es sehr kurz ist, ein Auto mit einer Brennstoffzelle: Es kann schnell tanken (obwohl es bisher nicht viele tankt), einen „vollen Tank“ in ~ 5 Minuten und hat eine anständige Gangreserve von ca. 400-500 km. Zum Beispiel teures Tesla und haben nicht nur eine Gangreserve von 400-500 km (400 km Modelle seit 2012), sondern laden bestenfalls 120 km in 5 Minuten auf, aber Autos mit Brennstoffzellen sind auch nicht billig. Entschuldigung für meinen Rückzug.
Aber wie effektiv sind Autos mit Brennstoffzellen? Im Durchschnitt liegt der tatsächliche Verbrauch pro 100 km bei 1 kg Wasserstoff pro 100 km. Und was ist 1 kg Wasserstoff? Lassen Sie uns zunächst über die Tatsache sprechen, dass ein Auto durchschnittlich 1 kg Wasserstoff in einem Tank nach Informationen aus verschiedenen Quellen etwa 50 kWh Energie verbrauchen muss. Wenn dies der Fall ist, ist es 2-3 mal weniger effizient als ein BEV, ein Elektroauto mit Batterien, weil ein Auto auf einer Brennstoffzelle im Wesentlichen ein Elektroauto ist, das übrigens auch einen kleinen Puffer VVB hat.
Überprüfen wir, ob es bis zu 50 kWh Energie pro 1 kg Wasserstoff sind. Weil Ein Liter Wasserstoff wiegt 0,09 g, dann haben wir in 1 kg Wasserstoff etwa 11,111 Liter. Um beispielsweise 1000 Liter Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser im industriellen Maßstab zu erzeugen, werden etwa 4 kWh Energie benötigt. Für 11,111 Liter erhalten wir 44,444 kWh. Um jedoch mehr als 11.000 Liter Gas in einen Tank angemessener Größe zu füllen, wird Wasserstoff durch mehrstufige Kühlung verflüssigt, was auch energieintensiv ist! 50 kWh für 1 kg Wasserstoff scheinen also zu stimmen.
Vielleicht ist dann der ungefähre Verbrauch von 1 kg / 100 km überbewertet, aber tatsächlich ist er viel niedriger? Wir prüfen. Bei der Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff werden bei Verwendung von 1000 l Wasserstoff ca. 3 kWh Energie freigesetzt. Der Wirkungsgrad moderner Brennstoffzellen liegt leider bei etwa 50%, was bedeutet, dass von 1 kg oder 11,111 Litern Wasserstoff anstelle von 33,33 kWh potentieller Energie nur die Hälfte "eingefangen" wird, d. H. ~ 16,67 kWh. Das heißt, Es gibt Verluste, Sie müssen auch anständig abkühlen. Es gibt Verluste bei der Ladung des gepufferten VVB und als Ergebnis erhalten wir ungefähr den Verbrauch des gleichen Ford für Batterien ... Die Physik kann nicht getäuscht werden und der Verbrauch von 1 kg Wasserstoff pro 100 km ist ebenfalls der Wahrheit ähnlich. Für alle Arten von Autos gibt es lange Überprüfungen, Tests, Messungen und der Verbrauch von Benzin / Strom / Wasserstoff war lange Zeit kein Geheimnis.
Wie Sie sehen, gibt es heute nichts Ideales:
- Das Auto mit Verbrennungsmotor bleibt bisher das bequemste, aber das ineffizienteste.
- Ein batteriebetriebenes Auto ist am effizientesten, aber nicht am bequemsten.
- Ein Brennstoffzellenfahrzeug ist fast so komfortabel wie ein Gasfahrzeug, wenn es so viele Wasserstoff-Tankstellen gäbe, aber in Bezug auf die Effizienz irgendwo in der Mitte.
Lassen Sie uns jetzt ein wenig über die Zukunftsaussichten nachdenken.
ICE hat sein Potenzial bereits maximal ausgeschöpft, der Wirkungsgrad des Elektromotors und seiner Steuerung (Steuerung) liegt mit 90-95% auf einem relativ hohen Niveau, und die Verbesserung des Wirkungsgrads führt nicht zu einer spürbaren Verbesserung der Energieeffizienz. Beispielsweise erzielte das Elektroauto Tesla Model S beim Umschalten auf einen anderen Motortyp und andere Materialien für die Steuerung eine geringfügige Erhöhung der Laufleistung mit einer einzelnen Ladung bei gleicher Batteriekapazität, d. H. Ich denke, es gibt keinen leicht zu reduzierenden Verbrauch, und es gibt keine weiteren Verbesserungen auf dem Gebiet der Batteriechemie. Autos mit Brennstoffzellen haben aber noch Potenzial. Erstens eine Reduzierung der Kosten für die Herstellung von Wasserstoff von 4x auf 3ex kWh pro 1000l. Zweitens, wenn der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle beispielsweise auf mindestens 75% erhöht wird, erhalten wir am Ausgang von etwa 39 kWh Kosten pro 1 kg Wasserstoff (34 kWh für die Elektrolyse + etwa 5 kWh für die Verflüssigung), auf denen bereits 150 km zurückgelegt werden können, d. H. mit einer Durchflussrate von 26 kWh / 100 km anstelle von 50 kWh / 100 km heute.
Darüber hinaus benötigt die Welt jeden Tag mehr und mehr effektive und erschwingliche Energiespeichertechnologie, aber dieses Thema ist für einen anderen Artikel.
Danke für die Aufmerksamkeit.