Часто откладываемое в сторону и мало принимаемое во внимание, сравнение эффективности электромобилей и тепловых автомобилей не так карикатурно, как можно было бы подумать… Действительно, вещи обычно выставляются грубо и упрощенно, с одной стороны, 90% для электромобилей. двигатель и 40% для тепловой машины.
Если на этом остановиться, то тепловая машина кажется архаичной и устаревшей (что отчасти правда, скажем прямо). Однако мы увидим, что этот уровень сравнения является полностью ложным и предвзятым. А чтобы поставить вещи в равные условия, начнем сравнение с бочки с нефтью, точнее сразу после ее переработки (что мы добыли бензин и мазут (=дизель).
К сожалению, существует целая куча различных технологий, влияющих на показатели производительности. Однако ограничимся основными: бензиновым (36%) и дизельным (42%).
КПД здесь неполный термин, потому что, если быть точным, мы будем говорить о механическом КПД… На самом деле КПД любого топлива равен 100%! Действительно, ничего не появляется и не исчезает, все трансформируется. 36%, которые у нас остались на бензиновом двигателе, означают, что из 100% энергии, содержащейся в топливе, 36% будут вызывать движение моих колес, остальное будет потеряно в тепле (50% в материале двигателя). в двигателе и 50% в выхлопе), в различных трениях и инерционности деталей (двигателя и трансмиссии).
Следует также отметить, что это максимальный КПД, т.е. когда двигатель находится в оптимальном диапазоне оборотов: когда он предлагает максимальный крутящий момент при минимально возможной частоте вращения, потому что чем выше вы поднимаете обороты, тем больше частота впрыска (количество впрысков топлива за период) высокий = более высокий расход и более низкая эффективность.
Такой максимальный КПД достигается редко, и тогда скорее следует ожидать среднего КПД в 20% при реальном использовании. Обратите внимание, что трансмиссия CVT немного больше способствует эффективности двигателя, потому что не двигатель меняет скорость при каждом переключении передач, а трансмиссия (двигатель остается на своей оптимальной скорости при полной зарядке).
Фактическая эффективность использования будет тогда довольно близка к 20% (Википедия говорит о 15%, но это касается вождения в наименее благоприятных условиях, а именно в городе), зная, что это будет варьироваться в зависимости от водителя и
Максимальный КПД тепловой машины при этом снижается примерно наполовину, если мы имеем в виду указанные выше 36 и 42% КПД.
Когда холодно, производительность немного лучше (за исключением холодного двигателя, который только что запустился), потому что воздух более плотный (более плотный воздух = больше сгорания = лучшее наполнение цилиндров). С другой стороны, проникновение в воздух, конечно, сложнее.
В этом примере мы возьмем 100 кВт ч дизельного топлива, т. е. 9.3 литра Максимальный выход будет 100 х 0.42 = 42 кВт ч. (42%)
Фактический КПД при использовании (сильно варьируется, поэтому он немного шаткий и неточный) будет 100 X 0.2 = 20 кВтч. (20%)В любом случае, если моя машина потребляет 5 литров на 100 км, что вполне разумно со стандартным и среднекалиберным дизелем (150 л.с.), Я могу проехать 186 км с 9.3 л дизеля (100 кВтч).
Если я нажму 7.5 литров тогда будет скорее 124 км.
При спортивном вождении 9.5 литров (тебе действительно нужно идти) тогда 98 км.
Здесь производительность не ограничивается двигателем, как в случае с термической машиной. При этом будем считать, что моя силовая установка будет питаться от 9.3 литров дизеля, т.е. 100 кВтч (для сравнения со 100 кВтч топлива в моем тепловом автомобиле). Я предпочитаю оставаться реалистом и не воображать, что моя машина питается от возобновляемых источников энергии, что сегодня все еще слишком анекдотично (что должно измениться к 2050 году, если, конечно, не исчез западный образ жизни, что не так абсурдно, как вы могли бы подумайте, читая эти строки… История полна сюрпризов, и кажется, что самые большие из них нас ждут, но давайте двигаться дальше…) в электричестве. У меня тогда будет тепловой двигатель с КПД 45% (максимум 50% на мазуте, но давайте возьмем общее среднее, при довольно оптимистичной цифре КПД двигателя 45%. Также учтите, что КПД современных угольных электростанций -установки, работающие на мазуте, намного лучше, чем раньше, почти приближаясь к установкам, работающим на жидком топливе). Этот двигатель с КПД 45% будет запускать электрический генератор с КПД 90%, и поэтому в целом на преобразование моего топлива в электричество потребуется около 60% моей начальной энергии, содержащейся в топливе.
Мои 100 кВт ч уменьшаются до 40 кВт ч. Эти 40 кВт ч будут распределяться по линиям электропередач, на которых стоят трансформаторы. Потери тогда составляют около 10%, не меньше…
Затем мои 40 кВтч уменьшаются до 36 кВт, когда они прибывают ко мне домой.
От розетки до моей машины потери будут от 5 до 15% (некоторые иногда наблюдали немного больше), в среднем, что мне кажется больше около 12%.
Затем мои 36 кВтч уменьшаются до 31.7 кВтч, когда они переходят от моей розетки к моей литиевой батарее.
Моя доходность тогда 31.7% зная, что нет никакой разницы между максимальным КПД и реальным КПД в отличие от теплового (за исключением шоссе! Электрический видит, что его КПД падает из-за превышения скорости в сочетании с потерями обратной связи по ЭДС: противо-ЭДС).
Теперь осталось запитать мой электродвигатель, КПД которого явно около 93% (эта цифра мне кажется разумной, если принять во внимание, что большинство электродвигателей синхронные с постоянными магнитами), зная, что это резко падает от определенной скорости (как я уже говорил: электромагнитная обратная связь по силе [обратная ЭДС], связанная с ротором с постоянными магнитами, который, в свою очередь, генерирует ток в статоре, который создает противодействующую силу, замедляющую движение… Таким образом, электрический двигатель не движется быстрее вниз по склону в отличие от термика, как только достигается максимальная скорость, мы сдерживаемся и даже тормозим, если нас толкают).
К этому добавляются потери в батарее, как с эффектом Джоуля, так и с химическими потерями (любое преобразование энергии вызывает потери). Имейте в виду, что энергоэффективность батареи также зависит от скорости ее зарядки… Батарея, которая была быстро заряжена большой мощностью в кВт, будет давать немного меньшую выходную мощность, тогда у нас будут как минимум 15% потерь, которые затем приводит к уменьшению энергии до 27 кВтч, т. е. к механическому КПД 27%Читать: Сколько потерь при заправках Если у меня машина потребляет 15 кВтч на 100 км (что представляет собой очень прикладное эко-вождение на скорости ниже 90 км/ч), то У меня будет 180 км автономности.
Если я потребляю 20 кВтч через каждые 100 км (вождение, которое остается без превышения и избегание 130 км/ч по трассе) я буду в 135 км.
Если я потребляю 25 кВтч каждые 100 км (при движении по автомагистрали со скоростью 130 км/ч с температурой между двумя) я буду в 108 км.
Со своей стороны, у меня в среднем 21 кВтч на Model 3 Performance, используемой в основном при благоприятных температурах, включая рекуперацию энергии! Таким образом, без этого параметра доходность еще ниже…
Наконец, при спортивном вождении мы можем легко и разумно полагаться на 50 кВтч/100 км, т.е. 54 км. Буксировка также заключается в снижении автономности в два раза (и это несмотря на эко-вождение)… Разброс в потреблении на электромобиле может быть огромным, поверьте мне на слово.
Конечно, вы можете увеличить потребление зимой примерно на 20%, за исключением спортивного вождения, поскольку это вызывает быстрый нагрев батареи (вектор лучшей автономности). Если мои тепловые и электромобили работают на ископаемом топливе (что по-прежнему в основном так и есть), по-прежнему предпочтительнее вводить его непосредственно в тепловую машину, а не снабжать электростанцию, которая затем будет направлять электричество с потерями. последнее и предназначение: а именно электродвигатель вашего автомобиля. Также необходимо усвоить, что перед лицом усилий (или на холоде) электрический теряет много перьев … Таким образом, баланс тем более в пользу теплового, если ваши потребности ориентированы на увеличение веса. регулярно (дети, багаж) или при высокой средней скорости (автомагистраль).
Кроме того, дизельный двигатель остается лучшим, если учитывать СО2, бензиновый двигатель гораздо менее благоприятен (не считая этанола), что следует признать (наддув в сочетании с непосредственным впрыском под высоким давлением немного снижает поломку, но ненамного).
Однако баланс может быть в значительной степени изменен, если энергия поступает из другого источника, такого как, например, солнечная энергия, но тогда необходимо будет вычесть энергию, которая потребовалась для производства и распределения солнечных панелей. И без демонстрации, и из того, что я знаю, результаты были бы гораздо более положительными для электромобиля. Пока же это только теория, потому что для замены ископаемого топлива понадобился бы колоссальный (и даже головокружительный!) объем панелей.
