Dans cet article, je voudrais montrer en détail combien chaque technologie est plus ou moins efficace uniquement en termes de coûts énergétiques pour le mouvement. Il n'affecte pas la composante économique ou autre du coût de production du transport sur un tel lecteur, service, infrastructure et bien plus encore.
Commençons donc avec l'essence. Que savons-nous? Un litre a un poids de ~ 750g. et environ 10 kWh d'énergie stockée. Mais combien d'énergie faut-il pour mettre 1 litre d'essence dans le réservoir du véhicule? Nous omettons des éléments tels que le transport, le stockage, etc., nous discutons uniquement de la production et de la transformation. La moyenne EROI (
retour d'énergie sur investissement - le rapport entre l'énergie reçue et dépensée, la rentabilité énergétique. Source Wikipedia ) la production de pétrole et le raffinage en essence est de 5, c'est-à-dire nous donnons la 5ème partie, soit 20%. Cela signifie qu'environ 2 kWh d'énergie seront dépensés pour chaque litre d'essence. Mais il dispose également d'environ 10 kWh d'énergie stockée, il semble être rentable, mais en tenant compte de l'efficacité du moteur à combustion interne, de la transmission, etc. efficacité totale si ce sera les mêmes 20% ce sera déjà bon. Il se révèle une sorte de folie, ils ont d'abord dépensé 2 kWh d'énergie pour l'extraction et le traitement, puis ils n'ont utilisé que 2 kWh pour le mouvement, et le reste a été perdu sous forme de chaleur dans l'atmosphère ... Ce sera encore plus intéressant lorsque nous comparerons la consommation de deux modèles, l'un avec un ICE à essence et l'autre avec des batteries .
Par exemple, Ford Focus. Dans la version essence, la consommation réelle sera d'environ 7l / 100km, et dans la version électrique elle sera à environ 14kWh / 100km de la batterie (pas du réseau, nous y reviendrons). Ce que nous avons finalement:
- l'essence Ford n'a pas encore roulé un mètre, mais pour 7 litres d'essence dans le réservoir, elle a déjà été dépensée à partir de 14 kWh d'énergie;
- Ford électrique avec la même quantité d'énergie parcourra environ 100 km!
Mais avec les voitures électriques, vous devez être précis dans les moindres détails, je ne touche pas à la partie environnementale de cet article, mais nous devons également en parler dans le cas de l'EM. À savoir, le chargeur (chargeur) présente également des pertes pour recharger l'EM à partir du réseau. L'efficacité moyenne du chargeur et de la batterie haute tension (VVB) est d'environ 90%. C'est-à-dire avec une consommation de 14 kWh / 100 km du réseau, vous avez besoin d'environ 15,5 kWh pour une course de 100 km. En hiver, bien sûr, encore plus, car La consommation augmente considérablement en raison des cuisinières électriques, bien que de nombreux EM utilisent une pompe à chaleur, la consommation peut être supérieure à 20 kWh / 100 km du réseau, mais les voitures dans ICE consomment également plus de carburant en hiver ...
Mais cela peut-il finir? Non! Le transport d'électricité dans le réseau a également des pertes, il est très difficile de les déterminer, mais cela vaut la peine d'en parler. Dans différents cas, nous avons plusieurs transformations de l'électricité en haute tension pour la transmettre sur de longues distances, puis en abaissant la tension pour l'utilisateur final. Je n'ose exprimer aucun chiffre même moyen avec des pertes, mais je vais montrer une image qui montre que les pertes sur les lignes électriques aériennes sont ~ 64%, c'est-à-dire près des 2/3 de toutes les pertes. C'est-à-dire plus la centrale électrique est éloignée du consommateur, plus la perte naturelle est décente ...
Le calendrier de pertes statistiques moyen d'une compagnie d'électricité typique. Source asutpp.ruL'énergie locale adoucit cet indicateur, et s'il s'agit encore d'une source d'énergie renouvelable (SER) c'est encore mieux, mais pour l'environnement une autre fois. Il s'avère qu'avec une voiture électrique, il est très difficile de dire combien d'énergie a été dépensée pour se déplacer, mais si nous mettons de côté les pertes sur le transport de l'électricité, tout comme nous n'avons pas pris en compte les coûts supplémentaires de transport du pétrole et de l'essence, nous obtenons la conclusion mentionnée ci-dessus: «EM passera à peu près la même distance sur la même quantité d'énergie dépensée pour produire X litres d'essence pour une voiture ICE. »
Si pendant un moment nous sommes distraits et nous souvenons du temps que prennent les charges EM et le kilométrage sur une charge ne convient pas toujours à tout le monde, mais à quelle vitesse et à quelle distance tout se trouve sur une voiture avec ICE, vous voulez savoir si une voiture à hydrogène peut résoudre tous les problèmes?
Je pense à une voiture utilisant des piles à combustible à hydrogène (FC), où l'hydrogène est mélangé à de l'oxygène dans une pile à combustible et l'énergie électrique résultante est utilisée pour se déplacer à l'aide d'un moteur électrique, je ne prends pas l'option d'injecter de l'hydrogène dans un moteur à combustion interne comme une voiture avec HBO (méthane) comme exemple.
Si elle est très courte, une voiture à pile à combustible: elle peut faire le plein rapidement (bien qu'il n'y ait pas beaucoup de ravitaillement jusqu'à présent), un «réservoir plein» en ~ 5 minutes et a une autonomie décente d'environ 400-500 km. Bien que par exemple Tesla cher et non seulement ont également une réserve de marche de 400 à 500 km (modèles 400 km depuis 2012), mais au mieux, ils chargent à 120 km en 5 minutes, mais les voitures à piles à combustible ne sont pas non plus bon marché. Désolé pour ma retraite.
Mais quelle est l'efficacité des voitures sur les piles à combustible. En moyenne, la consommation réelle aux 100 km est dans la limite de 1 kg d'hydrogène aux 100 km. Et qu'est-ce que 1 kg d'hydrogène? Tout d'abord, parlons du fait qu'en moyenne pour 1 kg d'hydrogène dans un réservoir, une voiture doit dépenser, selon des informations provenant de différentes sources, environ 50 kWh d'énergie. Si tel est le cas, il est 2-3 fois moins efficace que de se déplacer sur un BEV, une voiture électrique avec des batteries, car une voiture à pile à combustible est essentiellement une voiture électrique, qui a d'ailleurs également un petit tampon VVB.
Vérifions s'il s'agit de 50 kWh d'énergie pour 1 kg d'hydrogène. Parce que un litre d'hydrogène pèse 0,09 g, puis dans 1 kg d'hydrogène nous avons environ 11,111 litres. Par exemple, pour produire 1000 litres d'hydrogène par électrolyse de l'eau à l'échelle industrielle, environ 4 kWh d'énergie sont nécessaires, nous obtenons 44.444 kWh pour 11.111 litres. Mais pour mettre plus de 11 mille litres de gaz dans un réservoir de taille raisonnable, l'hydrogène est liquéfié par un refroidissement à plusieurs étages, qui est également énergivore! Donc, 50 kWh pour 1 kg d'hydrogène semblent être vrais.
Peut-être que la consommation approximative de 1 kg / 100 km est surestimée, mais en fait, elle est beaucoup plus faible? Nous vérifions. Lors de la réaction de l'hydrogène avec l'oxygène, environ 3 kWh d'énergie sont libérés lors de l'utilisation de 1 000 l d'hydrogène. L'efficacité des piles à combustible modernes est malheureusement d'environ 50%, ce qui signifie que sur 1 kg ou 11,111 litres d'hydrogène au lieu de 33,33 kWh d'énergie potentielle, seule la moitié est «capturée», c'est-à-dire ~ 16,67 kWh. C'est-à-dire il y a des pertes, vous devez également refroidir décemment. Il y a des pertes sur la charge du VVB tamponné et par conséquent nous obtenons environ la consommation du même Ford sur batteries ... La physique ne peut pas être trompée et la consommation de 1 kg d'hydrogène aux 100 km est également similaire à la vérité. Pour tous les types de voitures, il y a de longs examens, tests, mesures et la consommation d'essence / électricité / hydrogène n'est pas un secret.
Comme vous pouvez le voir, il n'y a rien d'idéal aujourd'hui:
- la voiture sur le moteur à combustion interne reste jusqu'à présent la plus pratique, mais la plus inefficace;
- une voiture à batterie est la plus efficace, mais pas la plus pratique;
- un véhicule à pile à combustible est presque aussi confortable qu'un véhicule à essence, s'il y avait autant de stations-service à hydrogène, mais quelque part au milieu en termes d'efficacité.
Réfléchissons maintenant un peu aux perspectives d'avenir.
ICE est déjà au maximum de son potentiel, l'efficacité du moteur électrique et de sa commande (contrôleur) sont à un niveau assez élevé, 90-95% et l'amélioration de l'efficacité n'entraînera pas une amélioration notable de l'efficacité énergétique. Par exemple, la voiture électrique Tesla Model S, lors du passage à un autre type de moteur et de matériaux pour le contrôleur, a obtenu une petite augmentation du kilométrage sur une seule charge avec la même capacité de batterie, c'est-à-dire consommation légèrement réduite, je pense qu'il n'y a nulle part où s'améliorer davantage et de nouvelles améliorations seront apportées dans le domaine de la chimie des batteries. Mais les voitures à pile à combustible ont encore du potentiel. Tout d'abord, une réduction du coût de production d'hydrogène de 4ex à 3ex kWh pour 1000l. Deuxièmement, l'augmentation de l'efficacité de la pile à combustible, par exemple, à au moins 75%, puis à la sortie, nous obtenons d'environ 39 kWh de coûts pour 1 kg d'hydrogène (34 kWh pour l'électrolyse + environ 5 kWh pour la liquéfaction), sur lesquels il sera possible de parcourir déjà 150 km, soit avec un débit de 26 kWh / 100 km aujourd'hui au lieu de 50 kWh / 100 km aujourd'hui.
En plus de tout cela, le monde a chaque jour de plus en plus besoin d'une technologie de stockage d'énergie efficace et abordable, mais ce sujet est pour un autre article.
Merci de votre attention.