Автомобиль может быть прекрасной вещью. Он может доставить вас туда, куда вы хотите и когда хотите, даже если в эти места не ходит общественный транспорт. Фактически, большая часть современной жизни была бы невозможна без автомобилей. Они помогают нам добраться до работы, школы, продуктовых магазинов или даже до местного торгового центра. К сожалению, какими бы замечательными ни были автомобили, у них есть и серьезные недостатки. Два из этих недостатков заключаются в том, что их обслуживание часто стоит больших денег, и они загрязняют атмосферу ядовитыми газами. Загрязнение воздуха стало серьезной проблемой во многих городских районах, а при рекордно высоких ценах на бензин двигатель внутреннего сгорания вскоре может стать роскошью, которую общество просто не может себе позволить.
Мало кто станет выступать за полный отказ от автомобилей, но есть ли способ получить мощность и удобство автомобиля без загрязнения окружающей среды и расходов, вызванных сжиганием бензина? К счастью, есть. Многие думают, что автомобили не столь отдаленного будущего будут работать не на бензине, а на электричестве. На самом деле, эти электромобили, также известные как электромобили или электромобили, вовсе не футуристичны. Электромобили существуют с первой половины 19 века; однако даже сейчас, в 21 веке, двигатели внутреннего сгорания по-прежнему правят. Но почему электромобили не прижились?
Подробнее
|
Сердце электромобиля — аккумулятор. В отличие от аккумуляторов в большинстве автомобилей, которые в основном служат для запуска двигателя и питания таких аксессуаров, как радио или кондиционер, аккумулятор в электромобиле питает все. Самое главное, он управляет электродвигателем, или, точнее, управляет контроллером. который, в свою очередь, приводит в действие электродвигатель, поэтому он должен быть достаточно мощным и долговечным, чтобы доставлять водителей туда, куда им нужно, с минимальной подзарядкой. До недавнего времени не производились надежные серийно выпускаемые аккумуляторы, которые могли бы сделать электромобили конкурентоспособными по сравнению с автомобилями, работающими на бензине. Однако это начинает меняться. Электромобили не только стали возможными, теперь ожидается, что они начнут сходить с конвейеров крупных производителей автомобилей.
Прочтите следующую страницу, чтобы узнать, станут ли когда-нибудь аккумуляторы практичным источником энергии для автомобиля.
<центр>Содержание
Батарея — это устройство для хранения химической энергии и преобразования этой химической энергии в электричество. Аккумулятор состоит из одного или нескольких электрохимических элементов. , каждая из которых состоит из двух полуячеек или электродов . Одна полуячейка, называемая отрицательной электрод, имеет избыток крошечных отрицательно заряженных субатомных частиц, называемых электронами. . Другой, называемый положительным электрод, имеет дефицит электронов. Когда две половины соединены проводом или электрическим кабелем, электроны будут течь от отрицательного электрода к положительному электроду. Мы называем этот поток электронов электричеством. Энергия этих движущихся электронов может быть использована для выполнения работы — например, для запуска двигателя. Когда электроны переходят на положительную сторону, поток постепенно замедляется, и напряжение электричества, вырабатываемого батареей, падает. В конце концов, когда на положительной стороне столько же электронов, сколько и на отрицательной, батарея считается «разряженной» и больше не способна производить электрический ток.
Электроны генерируются в результате химических реакций, и существует множество различных химических реакций, которые используются в имеющихся на рынке батареях. Например, известные щелочные батареи, обычно используемые в фонариках и телевизионных пультах дистанционного управления, генерируют электричество в результате химической реакции с участием цинка и оксида марганца. Большинство щелочных батарей считаются одноразовыми батареями. . Как только они умирают, они бесполезны и должны быть переработаны. С другой стороны, автомобильные аккумуляторы необходимо перезаряжать, поэтому их не нужно постоянно менять. В перезаряжаемой батарее , электрическая энергия используется для перестановки отрицательной и положительной половин электрохимических элементов, перезапуская поток электронов.
Производители автомобилей определили три типа аккумуляторов, подходящих для использования в электромобилях. Эти типы являются свинцово-кислотными. батареи, никель-металлогидридные (NiMH) батареи и
литий-ионные (Li-ion) батареи.
Свинцово-кислотные батареи были изобретены в 1859 году и являются старейшей формой перезаряжаемой батареи, которая до сих пор используется. Они использовались во всех типах автомобилей, включая электромобили, с 19 века. Свинцово-кислотные аккумуляторы – это разновидность жидкостных аккумуляторов. и обычно содержат слабый раствор серной кислоты в открытом контейнере. Название происходит от комбинации свинцовых электродов и кислоты, используемых для выработки электроэнергии в этих батареях. Основным преимуществом свинцово-кислотных аккумуляторов является то, что после стольких лет использования они хорошо изучены и дешевы в производстве. Однако при использовании они выделяют опасные газы, и если аккумулятор перезаряжен, существует риск взрыва.
Никель-металлогидридные батареи стали использоваться в коммерческих целях в конце 1980-х годов. У них высокая плотность энергии. – то есть в относительно небольшую батарею можно поместить большое количество энергии – и она не содержит токсичных металлов, поэтому их легко утилизировать.
Литий-ионные аккумуляторы, которые начали использоваться в коммерческих целях в начале 1990-х годов, имеют очень высокую плотность энергии и менее склонны к потере заряда, чем большинство аккумуляторов, когда они не используются — свойство, называемое саморазрядом. . Из-за небольшого веса и низких требований к обслуживанию литий-ионные аккумуляторы широко используются в электронных устройствах, таких как портативные компьютеры. Некоторые эксперты считают, что литий-ионные батареи настолько близки, насколько наука еще подошла к разработке идеальной перезаряжаемой батареи, и этот тип батареи является лучшим кандидатом для питания электромобилей ближайшего будущего. Разновидность литий-ионных батарей, называемая литий-ионными полимерными батареями, также может оказаться полезной для будущего электромобилей. Эти батареи в конечном итоге могут стоить дешевле, чем литий-ионные батареи; однако в настоящее время литий-ионные полимерные батареи слишком дороги.
Возможно, самой большой проблемой, связанной с аккумуляторами электромобилей, является их перезарядка. Как заряжать аккумулятор электромобиля? Что еще более важно, где вы заряжаете аккумулятор электромобиля? Вы можете сделать это сами? Вы можете сделать это дома? Прочтите следующую страницу, чтобы узнать об этом.
Аккумуляторная батарея бесполезна, если у вас нет места для ее зарядки. Если у вас закончилась энергия в электромобиле, вы не можете просто сделать быструю остановку на местной заправке — если только на вашей местной заправке нет места, где вы можете подключить его. К сожалению, перезарядка большого массива батареи в электромобиле может занять несколько часов, и большинство заправочных станций предпочли бы, чтобы вы не перекрывали их полосы движения на
так долго.
Лучшее решение проблемы с подзарядкой — отвезти машину домой вечером и подключить ее к розетке, подобно тому, как вы подключаете ноутбук или цифровой музыкальный плеер, чтобы зарядить ее за ночь. Электромобили будут поставляться с системами зарядки, которые позволят им заряжаться от стандартной электрической розетки, чтобы на следующее утро вы снова были готовы отправиться в путь. Хотя по крайней мере одна компания утверждает, что разрабатывает системы, которые могут заряжать электромобиль за 10 минут, существующим зарядным устройствам требуется от
от 3 до 10 часов, чтобы зарядить аккумулятор электромобиля до полной мощности, используя обычное домашнее электричество.
[источник:Ференбахер].
После того, как электромобиль был перезаряжен, как далеко он проедет, прежде чем его снова нужно будет перезарядить? Это зависит от ряда факторов, в том числе от типа аккумулятора в автомобиле. Электромобили, использующие свинцово-кислотные батареи, имеют наименьший запас хода — около 80 миль (128,7 км) на одной зарядке. Аккумуляторы NiMH имеют лучшую производительность, их запас хода составляет около 120 миль (193,1 км) на одной зарядке. Именно здесь превосходны литий-ионные аккумуляторы с запасом хода более 220 миль (354,1 км) на одной зарядке — на примере родстера Tesla. Если расстояние вождения является наиболее важным соображением,
выберите литий-ионные батареи.
Запас хода электромобиля можно еще больше увеличить с помощью технологии, известной как рекуперативное торможение. , который использует кинетическую энергию тормозов автомобиля для подзарядки аккумулятора на лету. В оптимальных условиях вождения рекуперативное торможение может увеличить запас хода автомобиля до 50 %, хотя в большинстве ситуаций выигрыш в запасе хода будет меньше.
Но что, если вы хотите совершить более длительную поездку на электромобиле и не будете дома для ночной подзарядки? Будет ли где-то, что вы можете подключить его? Очень мало заправочных станций. существуют в настоящее время, но производители электромобилей планируют построить зарядные станции, чтобы инфраструктура была на месте, когда клиенты начнут водить электромобили. Компания Tesla Motors, производитель полностью электрического родстера Tesla, заключила сделку с крупной гостиничной сетью о предоставлении станций подзарядки для клиентов, которые хотят подзарядить свои родстеры за ночь. Одним из преимуществ заправочных станций является то, что они могут заряжать автомобили быстрее, чем домашняя система подзарядки, хотя маловероятно, что автомобили будут въезжать и выезжать так же быстро, как на заправочной станции. К сожалению, может пройти некоторое время, прежде чем будет доступно достаточно станций подзарядки, чтобы владельцы электромобилей могли заряжаться в длительных поездках. В ближайшем будущем электромобили будут лучше всего подходить для поездок на работу или в школу, а также для местных поездок и поездок за покупками. При таком использовании автомобиль каждый вечер будет безопасно стоять в гараже для подзарядки.
Далее узнайте о некоторых преимуществах и даже некоторых недостатках перехода на
полностью электрическое питание.
Наиболее очевидным преимуществом аккумуляторов для электромобилей является то, что они не производят вредных выбросов, характерных для двигателей внутреннего сгорания. Однако они по-прежнему несут экологические издержки. Электричество, используемое для подзарядки аккумуляторов электромобилей, должно откуда-то поступать, и сейчас большая часть электроэнергии вырабатывается за счет сжигания ископаемого топлива. Конечно, это приводит к загрязнению. Но насколько загрязнение, вызванное сжиганием ископаемого топлива для подзарядки аккумуляторов электромобилей, соотносится с загрязнением, производимым двигателями внутреннего сгорания? По данным Ассоциации электромобилей Канады, или EVAC, даже электромобили, заряжаемые от электрогенераторов, работающих на угле, сокращают выбросы углерода примерно вдвое. Электромобили, заряжаемые от более чистых форм производства электроэнергии, таких как гидроэлектростанции и атомные электростанции, могут сократить выбросы углерода до менее чем одного процента от выбросов, производимых в настоящее время двигателями внутреннего сгорания. Таким образом, даже в худшем случае автомобили, работающие от аккумуляторов электромобилей, чище, чем автомобили, работающие на бензине.
<центр>
Еще одним важным преимуществом двигателей с батарейным питанием по сравнению с бензиновыми двигателями является более низкая стоимость топлива, то есть электроэнергии для электромобилей и газа для двигателей внутреннего сгорания. Министерство энергетики США подсчитало, что типичный электромобиль может проехать 43 мили на электроэнергии стоимостью в один доллар. Только существенное снижение стоимости бензина могло позволить автомобилям с бензиновым двигателем иметь такую низкую стоимость за милю.
Еще одним преимуществом этих перезаряжаемых батарей является то, что они хорошо перерабатываются. Почти 100 % этих аккумуляторов можно переработать, что позволяет избежать проблем с утилизацией старых аккумуляторов.
Основным недостатком автомобилей с батарейным питанием, как мы упоминали в предыдущем разделе, является время, необходимое для перезарядки батарей. Благодаря технологии литий-ионных аккумуляторов полностью заряженный электромобиль может проехать расстояние, сравнимое с автомобилем с двигателем внутреннего сгорания с полным баком бензина, но по истечении этого времени его все равно необходимо поставить на зарядное устройство. В настоящее время это означает, что разряженный электромобиль не будет работать в течение нескольких часов, прежде чем он будет полностью заряжен. Конечно, это серьезный недостаток. В будущем может стать доступна технология более быстрой подзарядки, но в ближайшем будущем электромобили не будут предпочтительным транспортным средством для дальних поездок. Тем не менее, большая часть вождения осуществляется относительно недалеко от дома, и по этой причине питание от батареи будет служить так же, как и от бензина. Возможным решением ситуации с подзарядкой могут стать станции замены аккумуляторов, где вместо подзарядки вашего электромобиля вы можете просто заменить разряженный аккумулятор на полностью заряженный. Эта система позволит заряжать аккумуляторы вне транспортных средств и значительно сократит время, необходимое для повторного запуска электромобиля после полной разрядки аккумулятора.
Еще одним недостатком аккумуляторов для электромобилей является их вес. Поскольку они должны делать больше, чем традиционные автомобильные аккумуляторы, аккумуляторы электромобилей должны быть связаны вместе в массивы или аккумуляторные блоки для обеспечения дополнительной мощности. Эти наборы батареек тяжелые. Литий-ионный аккумулятор в Tesla Roadster весит около 1000 фунтов (453,6 кг). Это большой вес для перевозки, и это может значительно уменьшить запас хода автомобиля. Однако конструкторы родстера компенсировали этот вес аккумуляторов легкой рамой и панелями кузова. Весь автомобиль весит всего 2690 фунтов (1220,2 кг) — не так уж и много, если учесть, что более трети этого веса приходится на батарею.
Учитывая важность батареи для электромобиля, вы можете задаться вопросом, что произойдет, когда эта батарея станет старше. Как долго он сможет питать машину? А когда он окончательно сдохнет, можно ли его заменить или просто выгоднее купить новый автомобиль? Читайте дальше, чтобы узнать.
В
Как долго прослужит аккумулятор электромобиля? По прогнозам, срок службы литий-ионного аккумулятора в родстере Tesla составляет около 5 лет или 100 000 миль. По истечении этого времени упаковку необходимо будет заменить, что обойдется примерно в 10 000 долларов. Конечно, это дорого, но сам родстер будет стоить почти 100 000 долларов, что делает стоимость аккумуляторной батареи доступной. Многие, а возможно, и большинство владельцев, несомненно, предпочтут заменить аккумуляторную батарею, а не покупать новый родстер.
<центр>
По общему признанию, затраты на обслуживание батареи добавятся к расходам на эксплуатацию любого электромобиля. Аккумуляторы, которые используются в электромобилях, будут храниться плотно, поэтому вам, скорее всего, придется доставить электромобиль в дилерский центр для обслуживания аккумулятора. Еще один момент, который следует учитывать, заключается в том, что в настоящее время это относительно новая технология. По мере того как электромобили становятся все более распространенными на дорогах, некоторые связанные с ними высокие цены будут снижаться. Но прямо сейчас аккумулятор Tesla Roadster стоимостью 10 000 долларов является одним из наших единственных ориентиров. Будут ли батареи в других электромобилях стоить дороже? Будут ли они стоить меньше? Будет ли стоимость замены батареи в некоторых электромобилях превышать стоимость простой покупки нового автомобиля? Только время покажет.
| 1966 Electrovair II (Дженерал Моторс) | серебряно-цинковые батареи |
| Электроветта 1976 года (Дженерал Моторс) | свинцово-кислотные аккумуляторы |
| Volvo 3CC 2005 г. (Вольво) | литий-ионные батареи |
| Шевроле Вольт 2007 года (Дженерал Моторс) | литий-ионные батареи |
| Nissan Mixim 2007 г. (Ниссан) | литий-ионные батареи |
| Континентальный округ Колумбия, 2008 г. (Бентли Моторс) | свинцово-кислотные аккумуляторы |
| Subaru Stella 2008 г. (Субару) | литий-ионные батареи |
| Nissan Denki Cube 2008 г. (Ниссан) | литий-ионные батареи |
AutoHybrid CarsКак работают электромобилиAutoHybrid CarsФото электромобилейAutoЭкономичные автомобилиБуду ли я шокирован, если проеду на электромобиле по большой луже?AutoЭкономичные автомобилиКак работают батареи электромобилейAutoHybrid CarsЧто такое потенциометр в электромобиле? Автомобильная гонка с Taycan 2020 годаАвтоДругие марки и моделиМогут ли переоборудование электродвигателей спасти классические автомобили?АвтоНеобычные автомобилиКак работает электромобиль G-WizАвтоГибридные автомобилиКак работают сети зарядки электромобилейАвтоГибридная технологияМогу ли я купить электромобиль в Sam's Club?АвтоГибридные автомобилиЕсть ли способ создать полностью электромобиль, который вам не нужно подключать?AutoHybrid TechnologyКак работают комплекты для переоборудования электромобилейAutoHybrid TechnologyКакова история электромобилей?AutoUnusual CarsНасколько велик самый маленький в мире электромобиль?AutoFuel РасходКак может лежачий полицейский собирать электроэнергию?AutoFuel-efficient VehiclesThis Woman's Работа до F Выясните, почему люди не покупают электромобилиАвтоГибридные автомобилиЯвляется ли полностью электрический автомобиль плохой инвестицией?АвтоТипы двигателейКакую пользу приносит электрическая водяная помпа вашему двигателю? Все новые автомобили на электромобили к 2030 годуAutoTech и транспортОбщие электрические скутеры:решение для пригородных поездов или городской кошмар?Автогибридные автомобилиМожно ли утилизировать аккумуляторы электромобилей?Автогибридные автомобилиПотребуют ли электромобили больше обслуживания? Электромобили дешевле в эксплуатации?АвтоАвтопроизводствоСколько лет электромобилю?AutoConcept CarsНовейший электрический концепт-кар Toyota сделан из дереваAutoЭкономичные автомобилиЗарядка электромобилей становится сверхбыстройAutoHybrid CarsЭлектромобили против автомобилей на водородных топливных элементахAutoHybrid CarsTop 10 Часто задаваемые вопросы об электромобиляхAutoHybrid CarsКак зависит мощность лошадиных сил Рисунок В электромобили?АвтоТопливосберегающие автомобилиНовая модель 3 Tesla нацелена прямо на массовое распространение электромобилейАвтоэкономия топливаБудут ли все автомобили в конечном итоге полностью электрическими? Электромобиль?АвтоГибридные автомобилиСколько стоит зарядить электромобиль?АвтоГибридные автомобили12 мифов об электромобиляхАвтоКонцепт-карыПредставлены на выставке CES:электромобиль, надеющийся превзойти Tesla в своей игре ЭлектромобильАвтоГибридные автомобилиКонверсия - Преобразование электромобилейАвтоГибридная технологияПервый электромобильАвтоГибридные автомобилиПример электромобиляАвтоГибридные автомобилиДвигатели и аккумуляторы для электромобилейАвтоКонцептуальные автомобилиКак работает Tesla Roadster
Статьи по теме HowStuffWorks
Другие полезные ссылки
Источники
Как работает автомобильная оклейка?
Как работает аренда электромобиля?
Как работают электромобили:полный анализ
Как работают налоговые льготы на электромобили?
Как точно управлять автомобилем