Dalam artikel ini saya ingin menunjukkan secara rinci seberapa banyak masing-masing teknologi lebih atau kurang efektif hanya dalam hal biaya energi untuk pergerakan. Ini tidak mempengaruhi ekonomi atau komponen lain dari biaya produksi transportasi pada drive, layanan, infrastruktur dan banyak lagi.
Jadi mari kita mulai dengan bensin. Apa yang kita tahu Satu liter memiliki berat ~ 750g. dan sekitar 10kWh energi yang tersimpan. Tetapi berapa banyak energi yang dibutuhkan untuk mendapatkan 1 liter bensin di tangki kendaraan? Kami menghilangkan hal-hal seperti transportasi, penyimpanan, dll., Kami hanya membahas produksi dan pemrosesan. Rata-rata EROI (
pengembalian energi atas investasi - rasio energi yang diterima untuk dibelanjakan, profitabilitas energi. Sumber Wikipedia ) produksi minyak dan pengilangan menjadi bensin adalah 5, yaitu kami memberikan bagian ke-5, yaitu 20%. Ini berarti bahwa sekitar 2 kWh energi akan dihabiskan untuk setiap liter bensin. Tetapi ia juga memiliki sekitar 10 kWh energi yang tersimpan, tampaknya menguntungkan, tetapi dengan mempertimbangkan efisiensi mesin pembakaran internal, transmisi, dll. efisiensi total jika itu akan menjadi 20% sama itu sudah akan baik. Ternyata semacam kegilaan, pada awalnya mereka menghabiskan 2 kWh energi untuk produksi dan pemrosesan, kemudian mereka hanya menggunakan 2 kWh untuk bergerak, dan sisanya hilang dalam bentuk panas ke atmosfer ... Akan lebih menarik lagi ketika kita membandingkan konsumsi dua model, satu dengan IC bensin dan yang lainnya dengan baterai .
Misalnya, Ford Focus. Dalam versi bensin, konsumsi sebenarnya akan sekitar 7l / 100km, dan dalam versi listrik akan sekitar 14kWh / 100km dari baterai (bukan dari jaringan, kami akan kembali ke ini). Apa yang akhirnya kita miliki:
- bensin Ford belum menggerakkan meter, tetapi untuk 7 liter bensin di dalam tangki, sudah dihabiskan dari 14 kWh energi;
- Ford listrik dengan jumlah energi yang sama akan menempuh jarak 100 km!
Tetapi dengan mobil listrik Anda harus tepat ke detail terakhir, saya tidak menyentuh pada bagian lingkungan dalam artikel ini, tetapi kita juga perlu membicarakannya dalam kasus EM. Yaitu, charger (pengisi daya) juga memiliki kerugian untuk mengisi ulang EM dari jaringan. Efisiensi rata-rata pengisi daya dan baterai tegangan tinggi (VVB) adalah sekitar 90%. Yaitu dengan konsumsi 14kWh / 100km dari jaringan, Anda membutuhkan sekitar 15.5kWh untuk lari 100km. Di musim dingin, tentu saja, bahkan lebih, karena Konsumsi tumbuh secara signifikan karena kompor listrik, meskipun banyak EM menggunakan pompa panas, konsumsi bisa lebih dari 20 kWh / 100 km dari jaringan, tetapi mobil di ICE juga mengkonsumsi lebih banyak bahan bakar di ...
Tetapi dapatkah ini berakhir? Tidak! Transmisi listrik dalam jaringan juga memiliki kerugian, sangat sulit untuk menentukannya, tetapi perlu dikatakan tentang hal itu. Dalam kasus yang berbeda, kami memiliki beberapa transformasi listrik ke tegangan tinggi untuk mentransmisikannya dari jarak jauh, kemudian menurunkan tegangan untuk pengguna akhir. Saya tidak berani mengungkapkan angka rata-rata apa pun dengan kerugian, tetapi saya akan menunjukkan satu gambar yang menunjukkan bahwa kerugian pada saluran listrik overhead ~ 64%, mis. hampir 2/3 dari semua kerugian. Yaitu semakin jauh pembangkit listrik berasal dari konsumen, semakin besar kerugian alaminya ...
Jadwal kerugian statistik rata-rata dari perusahaan listrik biasa. Sumber asutpp.ruEnergi lokal melembutkan indikator ini, dan jika itu masih merupakan sumber energi terbarukan (RES) itu bahkan lebih baik, tetapi tentang lingkungan di lain waktu. Ternyata dengan mobil listrik, sangat sulit untuk mengatakan berapa banyak energi yang dihabiskan untuk bergerak, tetapi jika kita mengesampingkan kerugian pada transmisi listrik, sama seperti kita tidak memperhitungkan biaya tambahan untuk mengangkut minyak dan bensin, kita mendapatkan kesimpulan yang disebutkan di atas: "EM akan lulus kira-kira jarak yang sama pada jumlah energi yang sama yang dikeluarkan untuk menghasilkan bensin X liter untuk mobil ICE. ”
Jika sejenak kita terganggu dan ingat berapa lama biaya EM dan jarak tempuh pada satu biaya tidak selalu cocok untuk semua orang, tetapi seberapa cepat dan jauh semuanya pada mobil dengan ICE, Anda ingin mencari tahu apakah mobil hidrogen dapat menyelesaikan semua masalah?
Saya sedang mempertimbangkan mobil yang menggunakan sel bahan bakar hidrogen (FCs), di mana hidrogen dicampur dengan oksigen dalam sel bahan bakar dan energi listrik yang dihasilkan digunakan untuk bergerak menggunakan motor listrik, saya tidak mengambil opsi untuk menyuntikkan hidrogen ke mesin pembakaran internal seperti mobil dengan HBO (metana) sebagai contoh.
Jika ini sangat singkat, sebuah mobil di sel bahan bakar: ia dapat dengan cepat mengisi bahan bakar (meskipun sejauh ini tidak banyak pengisian bahan bakar), sebuah "tangki penuh" dalam ~ 5 menit dan memiliki jangkauan yang layak sekitar 400-500 km. Meskipun misalnya Tesla mahal dan tidak hanya juga memiliki cadangan daya 400-500km (model 400km sejak 2012), tetapi paling baik mereka mengenakan biaya 120km dalam 5 menit, tetapi mobil pada sel bahan bakar juga tidak murah. Maaf untuk retret saya.
Tetapi seberapa efektif mobil pada sel bahan bakar. Rata-rata, konsumsi riil per 100 km adalah dalam batas 1 kg hidrogen per 100 km. Dan berapakah 1 kg hidrogen? Pertama, mari kita bicara tentang fakta bahwa rata-rata untuk 1 kg hidrogen dalam sebuah tangki, sebuah mobil perlu dihabiskan, menurut informasi dari berbagai sumber, sekitar 50 kWh energi. Jika ini masalahnya, maka 2-3 kali lebih efisien daripada bergerak di BEV, mobil listrik dengan baterai, karena mobil pada sel bahan bakar pada dasarnya adalah mobil listrik, yang juga memiliki penyangga kecil VVB.
Mari kita periksa apakah energi sebanyak 50 kWh per 1 kg hidrogen. Karena satu liter hidrogen memiliki berat 0,09 g, maka dalam 1 kg hidrogen kita memiliki sekitar 11,111 liter. Sebagai contoh, untuk menghasilkan 1000 liter hidrogen dengan elektrolisis air pada skala industri, dibutuhkan sekitar 4 kWh energi, kita mendapatkan 44,444 kWh untuk 11,111 liter. Tetapi untuk memasukkan lebih dari 11 ribu liter gas ke dalam tangki dengan ukuran yang masuk akal, hidrogen dicairkan dengan pendinginan multi-tahap, yang juga padat energi! Jadi 50kWh untuk 1kg hidrogen tampaknya benar.
Mungkin kemudian perkiraan konsumsi 1kg / 100km terlalu tinggi, tetapi sebenarnya jauh lebih rendah? Kami periksa. Selama reaksi hidrogen dengan oksigen, sekitar 3 kWh energi dilepaskan ketika menggunakan 1000 l hidrogen. Efisiensi sel bahan bakar modern, sayangnya, adalah sekitar 50%, yang berarti bahwa dari 1 kg atau 11,111 liter hidrogen, bukannya 33,33 kWh energi potensial, hanya setengahnya yang "ditangkap", mis. ~ 16.67kWh. Yaitu ada kerugian, Anda juga harus cukup keren. Ada kerugian pada biaya buffered VVB dan, sebagai hasilnya, kita mendapatkan tentang konsumsi baterai Ford yang sama ... Fisika tidak bisa dibodohi dan konsumsi 1 kg hidrogen per 100 km juga mirip dengan kebenaran. Untuk semua jenis mobil ada ulasan panjang, tes, pengukuran dan konsumsi bensin / listrik / hidrogen belum menjadi rahasia untuk waktu yang lama.
Seperti yang Anda lihat, tidak ada yang ideal hari ini:
- mobil pada mesin pembakaran internal tetap sejauh ini yang paling nyaman, tetapi yang paling tidak efisien;
- mobil bertenaga baterai adalah yang paling efisien, tetapi bukan yang paling nyaman;
- kendaraan sel bahan bakar hampir senyaman kendaraan gas, jika ada banyak pompa bensin hidrogen, tetapi di suatu tempat di tengah dalam hal efisiensi.
Mari kita berpikir sedikit tentang prospek masa depan.
ICE telah diperas dalam potensinya hingga maksimum, efisiensi motor listrik dan kontrolnya (pengontrol) berada pada level yang cukup tinggi, 90-95% dan peningkatan efisiensi tidak akan mengarah pada peningkatan nyata dalam efisiensi energi. Misalnya, mobil listrik Tesla Model S, ketika beralih ke jenis mesin dan bahan yang berbeda untuk pengontrol, mencapai peningkatan kecil dalam jarak tempuh dengan sekali pengisian daya dengan kapasitas baterai yang sama, mis. konsumsi sedikit berkurang, saya pikir tidak ada tempat untuk meningkatkan lebih lanjut dan perbaikan lebih lanjut akan di bidang kimia baterai. Tetapi mobil pada sel bahan bakar masih memiliki potensi. Pertama, pengurangan biaya produksi hidrogen dari 4ex hingga 3ex kWh per 1000l. Kedua, meningkatkan efisiensi sel bahan bakar, misalnya, menjadi setidaknya 75%, kemudian pada output yang kami dapatkan dari sekitar 39 kWh biaya per 1 kg hidrogen (34 kWh untuk elektrolisis + sekitar 5 kWh untuk pencairan), yang memungkinkan untuk bepergian sejauh 150 km, mis. dengan laju aliran 26kWh / 100km sekarang, bukan 50kWh / 100km hari ini.
Selain semua ini, dunia setiap hari semakin banyak membutuhkan teknologi penyimpanan energi yang efektif dan terjangkau, tetapi topik ini adalah untuk artikel lain.
Terima kasih atas perhatian anda