Hur stor är "bränsletanken" i ett elfordon?

Opening

Entusiaster av elfordon ställer ofta två helt rimliga frågor: "Varför har de flesta elfordon elektroniskt begränsade topphastigheter?" och "Varför är räckvidden lägre jämfört med en liknande bil med förbränningsmotor?".

Att ta itu med dessa frågor kräver att man undersöker energitätheten för de olika framdrivningsbränslena och, naturligtvis, den jämförbara energin som lagras i högspänningsbatteripaketet som vanligtvis driver ett elfordons motor(er).

Energiinnehåll i bensin och diesel

Låt oss börja med energiinnehållet i de två mest populära bränslena i världen idag. En liter bensin har ett energiinnehåll på 9 kWh medan en liter diesel har nästan 10 kWh. För att sätta dessa data i perspektiv, en typisk kompaktbil med blygsamma 40 liters bränsletank, om det är bensin, betyder det att den bär 360 kWh energi och om det är diesel är motsvarande 400 kWh.

Högspänningsbatteriets energiinnehåll

Ett typiskt högspänningsbatteri i ett kompakt fordon bär numera mellan 50-80 kWh nettoenergiinnehåll. Net är nyckelordet här, eftersom det totala energiinnehållet i högspänningsbatteriet inte är tillgängligt för drivlinan. Det finns en nödvändig topp- och bottenbuffert i förpackningen. Den övre bufferten är alltid lägre än den nedre bufferten eftersom djupurladdningen av ett högspänningsbatteri kan vara katastrofal, så tillverkarna är lite mer generösa med den nedre bufferten. I allmänhet ju högre buffert – desto längre räcker batteriet. Detta är en mycket svår fråga för tillverkarna att ta itu med eftersom en större buffert innebär att mindre nettoenergi finns tillgänglig för att flytta fordonet, så de tvingas öka den med fler moduler, vilket i sin tur ökar vikten och utrymmeskraven i bilen. Buffertfrågan är mycket viktig, det är därför tillverkarna föreslår att batteriets laddning för varje dag ska hållas mellan 20-80%. På så sätt kan vi öka topp- och bottenbufferten bara genom att justera våra laddningsvanor.

Jämföra framdrivningsmetoderna

I följande tabell jämför vi tre framdrivningsmetoder i samma bil - bensin, diesel och el och motsvarande energiinnehåll mellan "bränslena". Vi använde Peugeot 208 som ett exempel, men siffrorna är liknande med andra bilar som finns tillgängliga i flera bränsleversioner. Vi omvandlade alla bränslen till kWh för enklare direkt jämförelse.

Wrap-up

Med dagens batteriteknologi bär en typisk bränsletank i ett fordon med förbränningsmotor nästan tio gånger mer energi än ett vanligt batteri. Å andra sidan hjälper den vida överlägsna effektiviteten elfordonet. Vi kan enkelt se i tabellen ovan att elbilen behöver nästan tre gånger mindre energi än motsvarande förbränningsmotorbil för samma tillryggalagda sträcka, vilket kan förväntas eftersom elmotorn kan nå en verkningsgrad på upp till 94 % medan de moderna turboladdade och direktbränsleinsprutade, bensin- och dieselmotorerna når upp till 38-40 % verkningsgrader. Så hur mycket energi behöver elbilar för att ha en jämförbar räckvidd? Med tabellen ovan som referens behöver vi 128 kWh för att matcha bensinmodellen och 158 kWh för att uppnå samma räckvidd som dieselmodellen. Det verkliga antalet är ännu högre, eftersom om vi har den här typen av batteri i bilen kommer viktstraffet att bli enormt och elförbrukningen kommer att öka. Så att ha samma räckvidd som ett ICE-fordon är praktiskt taget omöjligt med den nuvarande batteritekniken. Tidiga bevis tyder dock på att solid state-batterier avsevärt kan överbrygga det gapet. De bör också avsevärt hjälpa till med ett annat relaterat problem – laddning.

Du kan se jämförelsen av laddningseffekten mellan bränslena i tabellen nedan.

Dagens mest avancerade elfordon kan ladda med upp till 270 kW effekt. Motsvarande "laddnings" effekt för en 50 liters tank är 13 500 kW för bensinen och 15 000 kW för dieseln. Det beror på att "laddningstiden" är cirka 2 minuter för ICE-fordonet. Återigen är skillnaden i "laddningshastighet" enorm till förmån för ICE-fordonet.

Uppenbarligen kan detta mildras till en viss grad genom att ladda elfordonet över natten, när du inte använder bilen - något du inte kan göra med en ICE-bil. Dessutom, på grund av det faktum att "tanken" på elbilar är så mycket mindre, är den faktiska skillnaden i laddningstider inte så stor som skillnaden i laddningshastigheter antyder. Ändå behöver vi uppenbarligen ännu snabbare laddningsalternativ, och det är bra att de inte är långt borta.