Насколько велик «топливный бак» в электромобиле?

Открытие

Энтузиасты электромобилей часто задают два вполне разумных вопроса: «Почему у большинства электромобилей максимальная скорость ограничена электроникой?» и «Почему запас хода ниже по сравнению с аналогичным автомобилем с двигателем внутреннего сгорания?».

Решение этих вопросов требует изучения плотности энергии различных видов топлива и, конечно же, сопоставимой энергии, запасенной в высоковольтной аккумуляторной батарее, которая обычно приводит в движение двигатель(и) электромобиля.

Энергетическая ценность бензина и дизельного топлива

Давайте начнем с энергосодержания двух самых популярных сегодня видов топлива в мире. Энергоемкость одного литра бензина составляет 9 кВтч, а одного литра дизельного топлива — почти 10 кВтч. Если представить эти данные в перспективе, типичный компактный автомобиль со скромным топливным баком емкостью 40 литров, если он бензиновый, это означает, что он несет 360 кВтч энергии, а если это дизельный двигатель, то эквивалент составляет 400 кВтч.

Энергетическая ценность батареи высокого напряжения

Типичная высоковольтная батарея в компактном автомобиле в настоящее время имеет полезную энергию 50–80 кВтч. Ключевое слово здесь — сеть, поскольку полная энергия высоковольтной батареи недоступна трансмиссии. В упаковке имеется необходимый верхний и нижний буфер. Верхний буфер всегда ниже нижнего, поскольку глубокий разряд высоковольтной аккумуляторной батареи может оказаться катастрофическим, поэтому производители немного более щедро относятся к нижнему буферу. Как правило, чем выше буфер, тем дольше работает батарея. Производителям очень сложно решить эту проблему, поскольку больший буфер означает, что для перемещения автомобиля доступно меньше полезной энергии, поэтому они вынуждены увеличивать его за счет большего количества модулей, что, в свою очередь, увеличивает вес и требования к пространству в автомобиле. Вопрос буфера очень важен, поэтому производители рекомендуют для повседневного использования поддерживать заряд аккумулятора в пределах 20-80%. Таким образом, мы можем увеличить верхний и нижний буферы, просто изменив наши привычки зарядки.

Сравнение методов движения

В следующей таблице мы сравниваем три метода движения в одном и том же автомобиле — бензиновый, дизельный и электрический, а также эквивалентное содержание энергии в разных «топливах». В качестве примера мы использовали Peugeot 208, но цифры аналогичны другим автомобилям, доступным в нескольких топливных версиях. Мы перевели все виды топлива в кВтч для облегчения прямого сравнения.

Подведение итогов

Благодаря современной аккумуляторной технологии типичный топливный бак автомобиля с двигателем внутреннего сгорания несет почти в десять раз больше энергии, чем обычная батарея. С другой стороны, гораздо более высокая эффективность помогает электромобилю. В приведенной выше таблице легко увидеть, что электромобилю требуется почти в три раза меньше энергии, чем эквивалентному автомобилю с двигателем внутреннего сгорания, на то же пройденное расстояние, чего и следовало ожидать, поскольку электродвигатель может достигать эффективности до 94%, в то время как современные бензиновые и дизельные двигатели с турбонаддувом и непосредственным впрыском топлива достигают эффективности до 38-40%. Так сколько же энергии нужно электромобилям, чтобы иметь сопоставимый запас хода? Используя приведенную выше таблицу в качестве справки, нам нужно 128 кВтч, чтобы соответствовать бензиновой модели, и 158 кВтч, чтобы достичь того же запаса хода, что и дизельная модель. Реальное число еще выше, поскольку если в автомобиле будет установлен такой аккумулятор, потеря веса будет огромной, а потребление электроэнергии возрастет. Таким образом, при нынешней технологии аккумуляторов практически невозможно иметь такой же запас хода, как у автомобиля с ДВС. Однако первые данные свидетельствуют о том, что твердотельные батареи могут значительно сократить этот разрыв. Они также должны значительно помочь в решении еще одного связанного с этим вопроса – зарядки.

Сравнение зарядной мощности различных видов топлива можно увидеть в таблице ниже.

Самые совершенные сегодня электромобили могут заряжаться мощностью до 270 кВт. Эквивалентная «зарядная» мощность 50-литрового бака составляет 13 500 кВт для бензина и 15 000 кВт для дизеля. Все потому, что время «зарядки» для автомобиля с ДВС составляет около 2 минут. Опять же, разница в скорости «зарядки» огромна в пользу автомобиля с ДВС.

Очевидно, что это можно в некоторой степени смягчить, заряжая электромобиль на ночь, когда вы им не пользуетесь, чего нельзя сделать с автомобилем с ДВС. Кроме того, из-за того, что «бак» электромобилей намного меньше, фактическая разница во времени зарядки не так велика, как предполагает разница в скорости зарядки. Тем не менее, нам, очевидно, нужны еще более быстрые варианты зарядки, и хорошо, что они не за горами.