गैसोलीन, बैटरी और हाइड्रोजन पर परिवहन की क्षमता

इस लेख में मैं विस्तार से बताना चाहूंगा कि प्रत्येक तकनीक आंदोलन के लिए ऊर्जा लागत के मामले में पूरी तरह से कम या ज्यादा प्रभावी है। यह इस तरह के ड्राइव, सेवा, बुनियादी ढांचे और अधिक पर परिवहन के उत्पादन की लागत के आर्थिक या अन्य घटक को प्रभावित नहीं करता है।

तो चलिए शुरुआत करते हैं पेट्रोल से। हम क्या जानते हैं? एक लीटर का वजन ~ 750 ग्राम है। और संग्रहीत ऊर्जा के बारे में 10kWh। लेकिन वाहन के टैंक में 1 लीटर गैसोलीन प्राप्त करने में कितनी ऊर्जा लगती है? हम परिवहन, भंडारण आदि जैसी चीजों को छोड़ देते हैं, हम केवल उत्पादन और प्रसंस्करण पर चर्चा करते हैं। औसत ईआरओआई ( निवेश पर ऊर्जा वापसी - खर्च करने के लिए प्राप्त ऊर्जा का अनुपात, ऊर्जा लाभप्रदता। स्रोत विकिपीडिया ) तेल उत्पादन और गैसोलीन में परिशोधन 5 है, अर्थात। हम 5 वाँ भाग देते हैं, अर्थात् 20%। इसका मतलब है कि गैसोलीन के प्रत्येक लीटर के लिए लगभग 2 kWh ऊर्जा खर्च की जाएगी। लेकिन इसमें लगभग 10 kWh की संचित ऊर्जा भी होती है, यह लाभदायक लगता है, लेकिन आंतरिक दहन इंजन, पारेषण, आदि की दक्षता को ध्यान में रखता है। कुल दक्षता अगर यह समान 20% होगी तो यह पहले से ही अच्छा होगा। यह किसी प्रकार के पागलपन का पता लगाता है, पहले तो उन्होंने उत्पादन और प्रसंस्करण के लिए 2 kWh ऊर्जा खर्च की, फिर उन्होंने आंदोलन के लिए केवल 2 kWh का उपयोग किया, और शेष गर्मी के रूप में वायुमंडल में खो गया ... यह और भी दिलचस्प होगा कि हम दो मॉडलों की खपत की तुलना करते हैं, एक गैसोलीन ICE के साथ और दूसरा बैटरी के साथ। ।

उदाहरण के लिए, फोर्ड फोकस। गैसोलीन संस्करण में, वास्तविक खपत लगभग 7l / 100km होगी, और इलेक्ट्रिक संस्करण में यह बैटरी से लगभग 14kWh / 100km होगा (नेटवर्क से नहीं, हम इस पर वापस लौटेंगे)। आखिरकार हमारे पास क्या है:

• गैसोलीन फोर्ड ने अभी तक एक मीटर नहीं चलाया है, लेकिन टैंक में 7 लीटर गैसोलीन के लिए, यह पहले से ही ऊर्जा के 14 kWh से खर्च किया गया है;
• ऊर्जा की एक ही राशि पर इलेक्ट्रिक फोर्ड लगभग 100 किमी की यात्रा करेगी!

लेकिन इलेक्ट्रिक कारों के साथ आपको अंतिम विवरण के लिए सटीक होना चाहिए, मैं इस लेख में पर्यावरण के हिस्से पर नहीं छूता हूं, लेकिन हमें ईएम के मामले में भी इसके बारे में बात करने की आवश्यकता है। अर्थात्, चार्जर (चार्जर) को नेटवर्क से EM रिचार्ज करने के नुकसान भी हैं। चार्जर और उच्च वोल्टेज बैटरी (वीवीबी) की औसत दक्षता लगभग 90% है। यानी नेटवर्क से 14kWh / 100km की खपत के साथ, आपको 100 किमी चलाने के लिए लगभग 15.5kWh की आवश्यकता होती है। सर्दियों में, ज़ाहिर है, और भी, क्योंकि बिजली के स्टोव के कारण खपत काफी बढ़ जाती है, हालांकि कई ईएम एक हीट पंप का उपयोग करते हैं, खपत नेटवर्क से 20kWh / 100 किमी से अधिक हो सकती है, लेकिन आईसीई में कारें सर्दियों में अधिक ईंधन की खपत करती हैं ...

लेकिन क्या यह खत्म हो सकता है? नहीं! नेटवर्क में बिजली के ट्रांसमिशन में भी नुकसान हैं, उन्हें निर्धारित करना बहुत मुश्किल है, लेकिन इसके बारे में कहने योग्य है। अलग-अलग मामलों में, हमारे पास लंबी दूरी पर संचारित करने के लिए उच्च वोल्टेज के लिए बिजली के कई परिवर्तन होते हैं, फिर अंत उपयोगकर्ता के लिए वोल्टेज को कम करते हैं। मैं घाटे के साथ किसी भी औसत आंकड़े को व्यक्त करने की हिम्मत नहीं करता, लेकिन मैं एक तस्वीर दिखाऊंगा जिसमें दिखाया गया है कि ओवरहेड बिजली लाइनों पर नुकसान ~ 64% है, अर्थात। सभी नुकसान के लगभग 2/3। यानी पॉवर स्टेशन उपभोक्ता से दूर है, स्वाभाविक रूप से प्राकृतिक नुकसान अधिक से अधिक ...


एक ठेठ बिजली कंपनी की औसत सांख्यिकीय हानि अनुसूची। स्रोत asutpp.ru

स्थानीय ऊर्जा इस संकेतक को नरम करती है, और अगर यह अभी भी एक अक्षय ऊर्जा स्रोत (आरईएस) है तो यह और भी बेहतर है, लेकिन पर्यावरण के बारे में एक और समय है। यह एक इलेक्ट्रिक कार के साथ निकलता है, यह कहना बहुत मुश्किल है कि ऊर्जा को स्थानांतरित करने में कितना खर्च किया गया था, लेकिन अगर हम बिजली के संचरण पर एक तरफ नुकसान डालते हैं, जैसे कि हमने तेल और गैसोलीन के परिवहन की अतिरिक्त लागतों को ध्यान में नहीं रखा, तो हम ऊपर उल्लिखित निष्कर्ष प्राप्त करते हैं: “ईएम पास होगा ऊर्जा की समान मात्रा पर लगभग समान दूरी जो एक ICE कार के लिए X लीटर गैसोलीन का उत्पादन करने के लिए खर्च की गई थी। "

अगर एक पल के लिए हम विचलित हो जाते हैं और याद करते हैं कि ईएम चार्ज कितना समय लेता है और एक चार्ज पर माइलेज हमेशा सभी को सूट नहीं करता है, लेकिन आईसीई के साथ कार पर कितना तेज और दूर का सब कुछ है, तो आप यह पता लगाना चाहते हैं कि क्या हाइड्रोजन कार सभी समस्याओं को हल कर सकती है?

मैं हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं (एफसी) का उपयोग कर एक कार पर विचार कर रहा हूं, जहां हाइड्रोजन को ईंधन सेल में ऑक्सीजन के साथ मिलाया जाता है और जिसके परिणामस्वरूप विद्युत ऊर्जा का उपयोग इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग करने के लिए किया जाता है, मैं हाइड्रोजन को आंतरिक दहन इंजन में एचबीओ (मीथेन) के रूप में एक कार के रूप में इंजेक्ट करने का विकल्प नहीं लेता।

यदि यह बहुत छोटा है, तो ईंधन सेल पर एक कार: यह जल्दी से ईंधन भर सकता है (हालांकि अब तक कई ईंधन भरने वाले नहीं हैं), ~ 5 मिनट में एक "पूर्ण टैंक" और लगभग 400-500 किमी की एक सभ्य शक्ति आरक्षित है। हालांकि महंगे टेस्ला के लिए और न केवल 400-500 किमी (2012 के बाद से 400 किमी मॉडल) का पावर रिजर्व है, लेकिन सबसे अच्छा वे 5 मिनट में 120 किमी पर चार्ज करते हैं, लेकिन ईंधन कोशिकाओं पर कारें भी सस्ती नहीं हैं। मेरे रिट्रीट के लिए क्षमा करें।

लेकिन ईंधन कोशिकाओं पर कार कितनी प्रभावी है। औसतन, प्रति 100 किमी में वास्तविक खपत 1 किलो हाइड्रोजन प्रति 100 किमी की सीमा में है। और 1 किलो हाइड्रोजन क्या है? सबसे पहले, इस तथ्य के बारे में बात करते हैं कि टैंक में 1 किलोग्राम हाइड्रोजन के लिए औसतन, एक कार को विभिन्न स्रोतों से जानकारी के अनुसार खर्च करने की आवश्यकता होती है, लगभग 50 kWh ऊर्जा। यदि ऐसा है, तो यह बीईवी पर चलने से 2-3 गुना कम कुशल है, बैटरी के साथ एक इलेक्ट्रिक कार, क्योंकि ईंधन सेल पर एक कार अनिवार्य रूप से एक इलेक्ट्रिक कार भी है, जिस तरह से एक छोटी बफर वीवीबी भी है।

आइए देखें कि क्या यह 1 किलो हाइड्रोजन प्रति 50 kWh ऊर्जा जितना है। क्योंकि एक लीटर हाइड्रोजन का वजन 0.09 ग्राम होता है, तो 1 किलोग्राम हाइड्रोजन में हमारे पास लगभग 11.111 लीटर होता है। उदाहरण के लिए, औद्योगिक पैमाने पर पानी के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा 1000 लीटर हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए लगभग 4 kWh ऊर्जा की आवश्यकता होती है, हमें 11.111 लीटर के लिए 44.444 kWh मिलता है। लेकिन 11 हजार लीटर से अधिक गैस को उचित आकार के टैंक में डालने के लिए, हाइड्रोजन को मल्टी-स्टेज कूलिंग द्वारा तरलीकृत किया जाता है, जो ऊर्जा-गहन भी है! तो 1 किलो हाइड्रोजन के लिए 50kWh सच लगता है।

हो सकता है कि तब 1kg / 100km की अनुमानित खपत अधिक हो, लेकिन वास्तव में यह बहुत कम है? हम जांच करते हैं। ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रिया के दौरान, 1000 लीटर हाइड्रोजन का उपयोग करने पर लगभग 3 kWh ऊर्जा निकलती है। आधुनिक ईंधन कोशिकाओं की दक्षता, दुर्भाग्यवश, लगभग 50% है, जिसका मतलब है कि संभावित ऊर्जा के 33.33 kWh के बजाय 1 किलो या 11.111 लीटर हाइड्रोजन से केवल आधा "कैप्चर" किया जाता है, अर्थात ~ 16.67kWh यानी नुकसान हैं, आपको शालीनता से शांत होने की जरूरत है। बफ़र किए गए VVB के चार्ज पर नुकसान होते हैं और परिणामस्वरूप हमें बैटरी पर समान फोर्ड की खपत के बारे में मिलता है ... भौतिकी को धोखा नहीं दिया जा सकता है और प्रति 100 किमी में 1 किलो हाइड्रोजन की खपत भी सच्चाई के समान है। सभी प्रकार की कारों के लिए लंबे समय से समीक्षा, परीक्षण, माप और गैसोलीन / बिजली / हाइड्रोजन की खपत लंबे समय से एक रहस्य नहीं है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, आज कुछ भी आदर्श नहीं है:

• आंतरिक दहन इंजन पर कार अब तक सबसे सुविधाजनक है, लेकिन सबसे अक्षम है;
• बैटरी से चलने वाली कार सबसे कुशल है, लेकिन सबसे सुविधाजनक नहीं है;
• एक ईंधन सेल वाहन लगभग एक गैस वाहन के रूप में आरामदायक है, अगर वहाँ कई हाइड्रोजन गैस स्टेशन थे, लेकिन दक्षता के मामले में कहीं बीच में।

आइए अब हम भविष्य की संभावनाओं के बारे में थोड़ा सोचते हैं।

ICE को पहले से ही अधिकतम क्षमता में निचोड़ लिया गया है, इलेक्ट्रिक मोटर की दक्षता और इसका नियंत्रण (नियंत्रक) काफी उच्च स्तर पर है, 90-95% और दक्षता में सुधार से ऊर्जा दक्षता में एक ठोस सुधार नहीं होगा। उदाहरण के लिए, टेस्ला मॉडल एस इलेक्ट्रिक कार, जब नियंत्रक के लिए एक अलग प्रकार के इंजन और सामग्रियों पर स्विच किया जाता है, तो एक ही बैटरी क्षमता के साथ एकल चार्ज पर माइलेज में एक छोटी सी वृद्धि प्राप्त की, अर्थात्। खपत कम होने से मुझे लगता है कि बैटरी रसायन के क्षेत्र में और सुधार होगा। लेकिन ईंधन कोशिकाओं पर कारों में अभी भी क्षमता है। सबसे पहले, 4x से 3ex kWh प्रति 1000l तक हाइड्रोजन के उत्पादन की लागत में कमी। दूसरे, ईंधन सेल की दक्षता को बढ़ाते हुए, उदाहरण के लिए, कम से कम 75% तक, फिर आउटपुट पर हमें 39 किलोवाट प्रति 1 किलोग्राम हाइड्रोजन (इलेक्ट्रोलिसिस के लिए 34 kWh + के लिए 5 kWh के लिए लगभग 5 किलोवाट) की लागत मिलती है, जिस पर पहले से ही 150 किमी की यात्रा करना संभव होगा, अर्थात। 50kWh / 100km के बजाय 26kWh / 100km की प्रवाह दर के साथ आज।

इस सब के अलावा, दुनिया को हर दिन अधिक से अधिक प्रभावी और सस्ती ऊर्जा भंडारण तकनीक की आवश्यकता होती है, लेकिन यह विषय एक अन्य लेख के लिए है।

आपका ध्यान के लिए धन्यवाद।