Электромобиль

редактировать

Tesla Semi 5.jpg Maglev in Daejeon 05.jpg
Electric trolleybus in São Paulo, Brazil Electric tram in Vienna
Nissan LEAF (4055945788).jpg BYD K9, an electric bus powered with onboard iron-phosphate battery
The Shatabdi Express in India Solar Impulse, an electric aircraft circumnavigation the globe in 2015
Spanish-made electric scooter, Torrot Muvi Electric bicycle in Manhattan, New York
Электромобили по всему миру (слева вверху):

электромобиль (EV), также называемый электрикой, - это транспортное средство, в котором используется один или подробнее электродвигатели или тяговые двигатели f или движитель. Электромобиль может питаться от системы коллектора электричеством от внешних источников или может быть автономным с помощью батареи, солнечных панелей, топливных элементов или электрогенератор для преобразования топлива в электричество. Электромобили включают, помимо прочего, автомобильные и железнодорожные транспортные средства, надводные и подводные суда, электрические самолеты и электрические космические аппараты.

. Впервые электромобили появились в середине XIX века, когда электричество был одним из предпочтительных методов приведения в движение моторных транспортных средств, обеспечивая уровень комфорта и простоты эксплуатации, недостижимый для бензиновых автомобилей того времени. Современные двигатели внутреннего сгорания были доминирующим методом приведения в движение для автотранспортных средств в течение почти 100 лет, но электроэнергия оставалась обычным явлением для других типов транспортных средств, таких как поезда и небольшие транспортные средства всех типов..

Обычно термин EV используется для обозначения электромобиля. В 21 веке электромобили возродились благодаря технологическим разработкам и повышенному вниманию к возобновляемым источникам энергии. Появился большой спрос на электромобили, и небольшое ядро ​​инженеров «сделай сам» (DIY) начали делиться техническими деталями для преобразования электромобилей. Государственные стимулы для увеличения числа усыновлений были введены, в том числе в Соединенных Штатах и ​​Европейском союзе.

Ожидается, что доля электромобилей увеличится с 2% мировой доли в 2016 году до 22% в 2030 году.

Содержание

  • 1 История
    • 1.1 Эксперименты
    • 1.2 Повторное внедрение
  • 2 Источники электроэнергии
    • 2.1 Подключение к генераторным установкам
    • 2.2 Бортовые генераторы и гибридные электромобили
    • 2.3 Бортовой накопитель
  • 3 Литий-ионный аккумулятор
  • 4 Электродвигатель
  • 5 Типы транспортных средств
    • 5.1 Наземные автомобили
      • 5.1.1 Электромобили
      • 5.1.2 Гибридные электромобили
      • 5.1.3 Электромобиль с подзарядкой от сети
      • 5.1.4 Электромобиль с увеличенным запасом хода
      • 5.1.5 Дорожные и внедорожные электромобили
      • 5.1.6 Рельсовые электромобили
      • 5.1.7 Космические вездеходы
    • 5.2 Бортовые электромобили
    • 5.3 Seaborne EVs
    • 5.4 Космические аппараты с электрическим приводом
  • 6 Энергия и двигатели
  • 7 Записи
  • 8 Свойства
    • 8.1 Компоненты
    • 8.2 Источники энергии
    • 8.3 Батареи
    • 8.4 КПД
    • 8.5 Электромагнитное излучение
    • 8.6 Зарядка
      • 8.6.1 Емкость сети
      • 8.6.2 Зарядные станции
      • 8.6.3 Замена батарей
      • 8.6.4 Замена шасси
    • 8.7 Другие технологии, находящиеся в разработке
    • 8.8 Безопасность
    • 8.9 Преимущества и недостатки электромобилей
      • 8.9.1 Экологические
      • 8.9.2 Социально-экономические
      • 8.9.3 Механические
      • 8.9.4 Энергетическая устойчивость
      • 8.9.5 Энергоэффективность
      • 8.9.6 Стоимость подзарядки
      • 8.9.7 Стабилизация сети
      • 8.9.8 Диапазон
      • 8.9.9 Нагрев электромобилей
  • 9 Эффективность электрического общественного транспорта
  • 10 Стимулы и продвижение
  • 11 Будущее
    • 11.1 Улучшенные аккумуляторные батареи
    • 11.2 Управление аккумуляторными батареями и промежуточное хранение
    • 11.3 Электрические грузовики
    • 11.4 Водородные поезда
  • 12 См. Также
  • 13 Ссылки
  • 14 Дополнительная литература
  • 15 Внешние ссылки

История

Эдисон и модель 47 Detroit Electric 1914 года выпуска (любезно предоставлено Национальным музеем американской истории ) Электромобиль и старинный автомобиль, выставленные в Автосалон 1912 года

Электродвигатель начался в 1827 году, когда венгерский завод st Ányos Jedlik построил первый примитивный, но жизнеспособный электродвигатель, снабженный статором, ротором и коммутатором, и год спустя он использовал его для питания крошечной машины. Несколько лет спустя, в 1835 году, профессор Сибрандус Стратинг из Университета Гронингена, Нидерланды, построил небольшой электромобиль, и между 1832 и 1839 годами (точный год неизвестен) Роберт Андерсон из Шотландия изобрела первый примитивный электрический вагон, работающий от неперезаряжаемых первичных элементов. Примерно в то же время по рельсам двигались и первые экспериментальные электромобили. Американский кузнец и изобретатель Томас Дэвенпорт построил игрушечный электровоз, приводимый в движение примитивным электродвигателем, в 1835 году. В 1838 году шотландец по имени Роберт Дэвидсон построил электровоз, который развивал скорость четыре мили в час (6 км / ч). В Англии в 1840 году был выдан патент на использование рельсов в качестве проводников электрического тока, и аналогичные американские патенты были выданы Лилли и Колтен в 1847 году.

Первые серийные электромобили появились в Америке в 1847 году. начало 1900-х гг. В 1902 году «Studebaker Automobile Company» вошла в автомобильный бизнес с электромобилями, хотя в 1904 году она также вышла на рынок бензиновых автомобилей. Однако с появлением дешевых сборочных автомобилей Ford, электромобили упали до на обочине

Из-за ограничений аккумуляторных батарей в то время электромобили не пользовались большой популярностью, однако электропоезда приобрели огромную популярность из-за их экономичности и достижимой высокой скорости. К 20 веку электрический рельсовый транспорт стал обычным явлением благодаря успехам в разработке электровозов. Со временем их коммерческое использование общего назначения сократилось до специализированных ролей, таких как грузовики с платформой, вилочные погрузчики, машины скорой помощи, тягачи и городские транспортные средства доставки, такие как культовые британские молоко. float ; на протяжении большей части 20-го века Великобритания была крупнейшим в мире пользователем электромобилей.

Электрифицированные поезда использовались для транспортировки угля, поскольку двигатели не использовали драгоценный кислород в шахтах.. Недостаток природных ископаемых ресурсов в Швейцарии вынудил быструю электрификацию их железнодорожной сети. Одна из самых первых аккумуляторных батарей - железо-никелевый аккумулятор - была одобрена Эдисоном для использования в электромобилях.

Электромобили были одними из самых первых автомобилей, и до того, как преобладали легкие, мощные двигатели внутреннего сгорания, электромобили в начале 1900-х годов установили множество рекордов наземной скорости и расстояния. Их производили Baker Electric, Columbia Electric, Detroit Electric и другие, и в какой-то момент в истории продавались автомобили с бензиновым двигателем больше, чем продавались. Фактически, в 1900 году 28 процентов автомобилей на дорогах США были электрическими. Электромобили были настолько популярны, что даже президент Вудро Вильсон и его агенты секретной службы совершили поездку по Вашингтону, округ Колумбия, на своем автомобиле Milburn Electrics, который проехал 60–70 миль (100–110 км) за одну зарядку.

Ряд разработок способствовал упадку электромобилей. Улучшенная дорожная инфраструктура требовала большего запаса хода, чем у электромобилей, а открытие больших запасов нефти в Техасе, Оклахоме и Калифорнии привело к широкая доступность доступного бензина / бензина, что делает автомобили с двигателем внутреннего сгорания более дешевыми для эксплуатации на большие расстояния. Кроме того, автомобили с двигателями внутреннего сгорания стали еще проще в эксплуатации благодаря изобретению Чарльзом Кеттерингом в 1912 году электростартера, который устранил необходимость в ручном кривошипе для запуска бензинового двигателя. а шум, издаваемый автомобилями с ДВС, стал более терпимым благодаря использованию глушителя, который Хирам Перси Максим изобрел в 1897 году. По мере улучшения дорог за пределами городских районов диапазон электромобилей мог не тягаться с ДВС. Наконец, начало массового производства автомобилей с бензиновым двигателем Генри Фордом в 1913 году значительно снизило стоимость бензиновых автомобилей по сравнению с электромобилями.

1930-е годы National City Lines, являвшаяся партнерством General Motors, Firestone и Standard Oil of California, приобрела много сетей электрического трамвая. по стране демонтировать их и заменить автобусами GM. Товарищество было признано виновным в сговоре с целью монополизировать продажу оборудования и материалов своим дочерним компаниям, но было оправдано в сговоре с целью монополизации предоставления транспортных услуг.

Эксперименты

На этой фотографии 1973 года зарядной станции в Сиэтле показан AMC Gremlin, модифицированный для использования электроэнергии; он имел дальность действия около 50 миль на одном заряде.

Появление технологии металл-оксид-полупроводник (МОП) привело к развитию современных электромобилей. MOSFET (полевой МОП-транзистор или МОП-транзистор), изобретенный Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году, привело к разработке силового полевого МОП-транзистора компанией Hitachi в 1969 году и однокристального микропроцессора компанией Федерико Фаггин, Марсиан Хофф, Масатоши Шима и Стэнли Мазор в Intel в 1971 году. Мощный MOSFET и микроконтроллер, тип однокристального микропроцессора, привел к значительному прогрессу в технологии электромобилей. MOSFET преобразователи мощности позволяли работать на гораздо более высоких частотах переключения, упрощали управление, снижали потери мощности и значительно снижали цены, в то время как однокристальные микроконтроллеры могли управлять всеми аспектами управления приводом и обладали мощностью для управление батареей. Эта технология IGBT сделала возможным использование синхронного трехфазного двигателя переменного тока путем создания синтетического трехфазного переменного тока из номинального блока тяговых аккумуляторных батарей постоянного тока на 400 Вольт, и все это внутри контроллера двигателя "Дельфин". Это усовершенствование было разработано Hughes и GM и использовалось в их US Electricar в 1995 году, но по-прежнему использовались свинцово-кислотные батареи с тяжелой нагрузкой (26 отсчетов, 12 В), все соединенные последовательно. Позже GM разработала электрический грузовик PU, а затем и EV1. Этот двигатель и контроллер сохранились и использовались в переоборудованных автомобилях компанией AC Propulsion, где они представили литиевую батарею, и позже Илон Маск увидел и принял. Еще одна важная технология, которая сделала возможным создание современных электромобилей, способных работать на шоссе, - это литий-ионный аккумулятор, изобретенный Джоном Гуденафом, Рашидом Язами и Акирой Йошино в 1980-х, который отвечал за разработку электромобилей, способных путешествовать на большие расстояния.

В январе 1990 года президент General Motors представил свой концепт двухместного электромобиля "Impact" на автосалон в Лос-Анджелесе. В сентябре того же года Калифорнийский совет по воздушным ресурсам санкционировал продажу электромобилей крупными автопроизводителями поэтапно, начиная с 1998 года. С 1996 по 1998 год GM произвела 1117 EV1, 800 из которых были предоставлены в аренду на три года <. 243>

Chrysler, Ford, GM, Honda и Toyota также выпустили ограниченное количество электромобилей для водителей из Калифорнии. В 2003 году, по истечении срока аренды GM EV1, GM прекратила их действие. Прекращение производства по-разному объясняется:

  • успешным федеральным судом автомобильной промышленностью, оспаривающим требование Калифорнии автомобиль с нулевым уровнем выбросов,
  • федеральным постановлением, требующим от GM производство и обслуживание запасных частей для нескольких тысяч электромобилей EV1 и
  • успех кампании в средствах массовой информации нефтяной и автомобильной промышленности по снижению общественного признания электромобилей.
General Motors EV1 электромобиль (1996–1998)), история рассказана в фильме Кто убил электромобиль?

Фильм, снятый на эту тему в 2005–2006 гг., назывался Кто убил электромобиль? и выпущен в кинотеатрах Sony Pictures Classics в 2006 году. Фильм исследует роли производителей автомобилей, нефтяной промышленности, США. правительство, аккумуляторы, водородные автомобили и потребители, и каждая из их ролей в ограничении развертывания и принятия этой технологии.

Ford выпустил на рынок несколько своих грузовых автомобилей Ford Ecostar. Honda, Nissan и Toyota также конфисковали и раздавили большинство своих электромобилей, которые, как и GM EV1, были доступны только на условиях закрытой аренды. После публичных протестов Toyota продала 200 своих электромобилей RAV нетерпеливым покупателям; позже они были проданы по цене выше сорока тысяч долларов. Этот урок не остался незамеченным; BMW из Канады продала несколько электромобилей Mini, когда их испытания в Канаде закончились.

Производство Citroën Berlingo Electrique остановлено в сентябре 2005 года.

Реинтродукция

В течение последних нескольких десятилетий воздействие на окружающую среду нефтяной транспортной инфраструктуры, наряду с опасениями пика добычи нефти, привели к возобновлению интереса к инфраструктуре электротранспорта. Электромобили отличаются от транспортных средств на ископаемом топливе тем, что потребляемая ими электроэнергия может быть произведена из широкого спектра источников, включая ископаемое топливо, ядерную энергию и возобновляемые источники, такие как приливная энергия, солнечная энергия, гидроэнергетика и энергия ветра или любое их сочетание. углеродный след и другие выбросы электромобилей варьируются в зависимости от топлива и технологий, используемых для производства электроэнергии. Затем электричество может храниться на борту транспортного средства с помощью аккумулятора, маховика или суперконденсаторов. Транспортные средства, в которых используются двигатели, работающие по принципу сгорания, обычно могут получать энергию только из одного или нескольких источников, обычно из невозобновляемых ископаемых видов топлива. Ключевым преимуществом гибридных или подключаемых к электросети электромобилей является рекуперативное торможение, которое восстанавливает кинетическую энергию, обычно теряемую во время фрикционного торможения в виде тепла, когда электричество восстанавливается в бортовой батарее.

По состоянию на январь 2018 года двумя самыми продаваемыми в мире полностью электрическими автомобилями в истории были Nissan Leaf (слева) с 300000 мировых продаж и Tesla Model S ( справа), с более чем 200000 мировых продаж.

По состоянию на март 2018 года в разных странах было доступно около 45 серийных транспортных средств полностью электрических автомобилей. По состоянию на начало декабря 2015 года Leaf, продано 200 000 единиц по всему миру, был самым продаваемым в мире полностью электрическим автомобилем всех времен, за которым следовала Tesla Model S с глобальными поставками около 100 000 единиц. Мировые продажи Leaf достигли отметки в 300 000 единиц в январе 2018 года.

По состоянию на май 2015 года, с 2008 года по всему миру было продано более 500 000 полностью электрических легковых автомобилей и легких грузовых автомобилей, из общего числа мировых продаж. около 850 000 легких электромобилей. По состоянию на май 2015 года в Соединенных Штатах был самый большой в мире парк подключаемых к сети электромобилей с возможностью подключения к магистралям: с 2008 года в стране было продано около 335 000 электромобилей, разрешенных к подключению на шоссе, что составляет около 40% мирового рынка. склад. Калифорния является крупнейшим региональным рынком электромобилей в стране: в период с декабря 2010 года по март 2015 года было продано почти 143 000 единиц, что составляет более 46% всех электромобилей, проданных в США. Совокупные глобальные продажи полностью электрических автомобилей и фургонов. преодолела рубеж в 1 миллион единиц в сентябре 2016 года.

Норвегия - это страна с самым высоким проникновением на рынок на душу населения в мире, с четырьмя подключаемыми электромобилями на 1000 жителей в 2013 году. В марте 2014 года Норвегия стала первой страной, где более 1 из каждых 100 легковых автомобилей на дорогах является подключаемым к электросети. В 2016 году 29% всех продаж новых автомобилей в стране приходилось на аккумуляторные или подключаемые гибриды. Норвегия также имела самую большую в мире долю рынка электрических подключаемых модулей в общем объеме продаж новых автомобилей, 13,8% в 2014 году по сравнению с 5,6% в 2013 году. В июне 2016 года Андорра стала второй страной в этом списке, с 6% доли рынка электромобилей и подключаемых гибридов благодаря сильной государственной политике, обеспечивающей множество преимуществ. К концу 2016 года в Норвегии был продан стотысячный автомобиль с батарейным питанием.

В апреле 2019 года компания Китай BYD Auto выпустила первый автомобиль Biarticulated Автобус мира, BYD K12A, который будет работать в качестве теста в системе BRT из Богота, Колумбия TransMilenio в августе 2019 года. По оценкам, к концу 2030 года продажи электромобилей могут составить почти треть продаж новых автомобилей.

Источники электроэнергии

Существует множество способов производства электроэнергии с различной стоимостью, эффективностью и экологической целесообразностью.

Пассажирский поезд, питающийся по третьему рельсу с возвращением по тяговым рельсам электровоз в Бриг, Швейцария МАЗ-7907 использует бортовой генератор для питания колесных электродвигателей Электробуса в Санта-Барбаре, Калифорния

Подключение к генераторным установкам

бортовых генераторов и гибридных электромобилей

(информацию о электромобилях, использующих также двигатели внутреннего сгорания, см. Статьи о дизель-электрическом и бензиново-электрическом гибридном ).

Это также возможно иметь гибридные электромобили, которые получают электроэнергию из нескольких источников. Такие как:

  • бортовая аккумуляторная система хранения электроэнергии (RESS) и прямое постоянное соединение с наземными генерирующими установками для подзарядки на шоссе с неограниченным радиусом действия шоссе
  • бортовое аккумуляторное хранилище электроэнергии система и топливная силовая установка (двигатель внутреннего сгорания): подключаемый гибрид

Для особенно больших электромобилей, таких как подводные лодки, химическая энергия дизель-электрического двигателя может быть заменена на ядерный реактор. Ядерный реактор обычно вырабатывает тепло, которое приводит в действие паровую турбину , которая приводит в действие генератор, который затем подается в двигательную установку. См. Ядерная морская двигательная установка

Несколько экспериментальных транспортных средств, таких как некоторые автомобили и несколько самолетов, используют солнечные батареи для производства электроэнергии.

Хранение на борту

Использование топлива в конструкции транспортных средств
Тип транспортного средстваИспользуемое топливо
Полностью бензиновый автомобиль Наиболее часто используется бензин
Обычный гибрид. электромобиль Меньше бензина,., но невозможно подключить
Подключаемый гибридный автомобиль Меньше потребление бензина,. остаточное потребление электроэнергии
Полностью электрический автомобиль. (BEV, AEV)Наиболее частое использование электроэнергии
  • v
  • t

Эти системы получают питание от внешнего генератора (почти всегда в стационарном состоянии), а затем отключаются до того, как произойдет движение, и электричество хранится в автомобиле до тех пор, пока он не понадобится.

батареях, электрических двухслойных конденсаторах и маховик накопителя энергии - это разновидность перезаряжаемой бортовой аккумуляторной системы накопления электроэнергии. Избегая промежуточного механического этапа, можно повысить эффективность преобразования энергии по сравнению с уже обсужденными гибридами, избегая ненужных преобразований энергии. Кроме того, преобразование электрохимических батарей легко изменить, что позволяет хранить электроэнергию в химической форме.

Литий-ионный аккумулятор

Аккумуляторный электрический автобус с питанием от литий-ионных батарей Электрический грузовик e-Force One

В большинстве электромобилей используются литий-ионные батареи (Li-Ion или LIB). Литий-ионные батареи имеют более высокую плотность энергии, более длительный срок службы и более высокую плотность мощности, чем у большинства других практичных батарей. К усложняющим факторам относятся безопасность, долговечность, термический пробой и стоимость. Литий-ионные аккумуляторы следует использовать в безопасных диапазонах температур и напряжений для безопасной и эффективной работы.

Увеличение срока службы аккумулятора снижает эффективные затраты. Один из методов состоит в том, чтобы управлять подмножеством аккумуляторных элементов за один раз и переключать эти подмножества.

В прошлом никель-металлогидридные батареи использовались в электромобилях, например, произведенных General Motors. Эти типы батарей считаются устаревшими из-за их склонности к саморазряду в жару. Также патент на батареи был у Chevron, что создало проблему для их широкого развития. Эти недоброжелатели в сочетании с их высокой стоимостью привели к тому, что литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы стали преобладающими аккумуляторами для электромобилей.

Цена литий-ионных аккумуляторов постоянно снижается, что делает электромобили более доступными. и привлекательный на рынке.

Электродвигатель

Мощность электродвигателя транспортного средства, как и в других транспортных средствах, измеряется в киловаттах (кВт). 100 кВт примерно равно 134 лошадиным силам, но электродвигатели могут обеспечивать максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов. Это означает, что характеристики транспортного средства с электродвигателем мощностью 100 кВт превышают характеристики транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания мощностью 100 кВт, который может развить свой максимальный крутящий момент только в ограниченном диапазоне оборотов двигателя.

Энергия теряется в процессе преобразования электрической энергии в механическую. Приблизительно 90% энергии от аккумулятора преобразуется в механическую энергию, потери в двигателе и трансмиссии.

Обычно электричество постоянного тока (DC) подается в DC / Инвертор переменного тока, в котором он преобразуется в электричество переменного тока (AC), и это электричество переменного тока подключается к трехфазному двигателю переменного тока.

Для электропоездов, вилочных погрузчиков и некоторых электромобилей часто используются двигатели постоянного тока. В некоторых случаях используются универсальные двигатели , а затем можно использовать переменный или постоянный ток. В последних серийных автомобилях были реализованы различные типы двигателей, например: асинхронные двигатели в автомобилях Tesla Motor и машины с постоянными магнитами в Nissan Leaf и Chevrolet Bolt.

Типы автомобилей

Как правило, можно оборудовать любой вид транспорта электроприводом.

В 2014 году в ЕС продано около 1 325 000 электронных велосипедов: 77 500 во Франции, 480 000 в Германии.

Наземные автомобили

исключительно электрические автомобили

Электромобиль или полностью электромобиль приводится в движение исключительно посредством электродвигателей. Электричество может поступать от батареи (электромобиль ), солнечной панели (солнечного транспортного средства ) или топливного элемента (транспортного средства на топливных элементах ).

Гибридные электромобили

A гибридные электромобили сочетают в себе обычную трансмиссию (обычно двигатель внутреннего сгорания ) с электрическим двигателем. По состоянию на апрель 2016 года во всем мире было продано более 11 миллионов гибридных электромобилей с момента их появления в 1997 году. Япония является лидером рынка с более чем 5 миллионами проданных гибридов, за ней следуют Соединенные Штаты с совокупными продажами более 4 миллионов единиц с 1999 года. и Европа, где с 2000 года было поставлено около 1,5 миллионов гибридов. Япония занимает первое место на мировом рынке гибридов. К 2013 году на долю рынка гибридов приходилось более 30% проданных новых стандартных легковых автомобилей и около 20% продаж новых легковых автомобилей, включая kei cars. Норвегия занимает второе место с долей рынка гибридных автомобилей в 6,9% продаж новых автомобилей в 2014 году, за ней следуют Нидерланды с 3,7%.

Мировые продажи гибридных автомобилей занимают Toyota Motor Company с более чем 9 млн гибридов Lexus и Toyota, проданных по состоянию на апрель 2016 г., за которым следует Honda Motor Co., Ltd. с совокупными глобальными продажами более 1,35 млн гибридов по состоянию на июнь 2014 г. Ford Motor Corporation с более чем 424000 гибридов, проданных в США до июня 2015 года, и Hyundai Group с совокупными глобальными продажами 200000 гибридов по состоянию на март 2014 года, включая оба Hyundai Motor Company и Гибридные модели Kia Motors. По состоянию на апрель 2016 года мировые продажи гибридных автомобилей возглавляются лифтбэком Toyota Prius, совокупный объем продаж которых превысил 3,7 миллиона единиц. До апреля 2016 года с фирменной табличкой Prius было продано более 5,7 миллионов гибридов.

Электромобиль с подзарядкой от сети

Chevrolet Volt был самой продаваемой вилкой в ​​мире. -в гибриде всех времен. В октябре 2015 года глобальные продажи семейства Volt / Ampera превысили отметку в 100 000 единиц.

Подключаемый электромобиль (PEV) - это любой автомобиль, который можно заряжать от любого внешнего источника электроэнергии, например розетки, а электричество, хранящееся в аккумуляторной батарее, накапливает энергию или способствует движению колес. PEV - это подкатегория электромобилей, которая включает аккумуляторные электромобили (BEV), гибридные автомобили с подзарядкой от электросети (PHEV) и преобразование электромобилей из гибридных электромобилей и обычные двигатели внутреннего сгорания.

В сентябре 2016 года совокупные мировые продажи легких электромобилей, предназначенных для работы на шоссе, превысили один миллион единиц. подключаемых к сети автомобилей и грузовых фургонов к концу 2016 года составило более 2 миллионов, из которых 38% были проданы в 2016 году, а рубеж в 3 миллиона был достигнут в ноябре 2017 года.

По состоянию на январь 2018 года самым продаваемым в мире электромобилем с подзарядкой от сети является Nissan Leaf, с мировыми продажами более 300 000 единиц. По состоянию на июнь 2016 года за ним последовала полностью электрическая Tesla Model S, продано около 129 400 единиц по всему миру, подключаемый гибрид Chevrolet Volt, который вместе со своим братом Opel / Vauxhall Ampera объединил во всем мире. было продано около 117 300 единиц, Mitsubishi Outlander P-HEV - около 107 400 единиц и Prius Plug-in Hybrid - более 75 400 единиц.

Расширенный диапазон электромобиль

Электромобиль с увеличенным запасом хода (REV) - это транспортное средство, приводимое в действие электродвигателем и подключаемым аккумулятором. Вспомогательный двигатель внутреннего сгорания используется только для зарядки аккумулятора, а не в качестве основного источника энергии.

Дорожные и внедорожные электромобили

Электрическая трансмиссия, используемая Power Vehicle Innovation для грузовиков или автобусов

Электромобили используются в дороге во многих сферах, включая электромобили, электрические троллейбусы, электрические автобусы, аккумуляторные электрические автобусы, электрические грузовики, электровелосипеды, электрические мотоциклы и скутеры, личные автовозы, электромобили, тележки для гольфа, молоковозы и вилочные погрузчики. Внедорожники включают электрифицированные вездеходы и тракторы.

Рельсовые электромобили

A трамвай (или трамвай), питающие ток от единственного контактного провода через пантограф.

Фиксированный характер рельсового пути позволяет относительно легко запитать электромобили через постоянные воздушные линии или электрифицированные третьи рельсы, что устраняет необходимость в тяжелых бортовых батареи. Электровозы, электрические трамваи / трамваи / троллейбусы, электрические системы легкорельсового транспорта и электрические скоростные перевозки сегодня широко используются, особенно в Европе и Азии.

Поскольку в электропоездах не обязательно перевозить тяжелый двигатель внутреннего сгорания или большие батареи, они могут иметь очень хорошее соотношение мощности к весу. Это позволяет высокоскоростным поездам, таким как французские двухэтажные TGV, работать со скоростью 320 км / ч (200 миль / ч) или выше, а электровозам - имеют гораздо более высокую выходную мощность, чем тепловозы . Кроме того, они имеют более высокую кратковременную импульсную мощность для быстрого ускорения, а использование рекуперативных тормозов может вернуть мощность торможения в электрическую сеть, а не тратить ее впустую..

Поезда Маглев также почти всегда являются электромобилями.

Существуют также аккумуляторные электрические пассажирские поезда, курсирующие на неэлектрифицированных железнодорожных линиях.

Космические вездеходы

Пилотируемые и беспилотные аппараты использовались для исследования Луны и других планет в солнечной системе. В последних трех миссиях программы Аполлон в 1971 и 1972 годах астронавты проехали на батареях из оксида серебра лунные вездеходы на расстояние до 35,7 км (22,2 км). mi) на поверхности Луны. Беспилотные луноходы на солнечных батареях исследовали Луну и Марс.

БДМ

С самого начала времен авиации электроэнергия для самолетов много экспериментов. В настоящее время летающие электрические самолеты включают пилотируемые и беспилотные летательные аппараты.

Электромобили Seaborne

Электромотор Oceanvolt SD8.6 с парусным приводом

Электрические лодки были популярны на рубеже 20-го века. Интерес к тихому и потенциально возобновляемому морскому транспорту неуклонно возрастает с конца 20 века, поскольку солнечные элементы дали моторным лодкам бесконечный диапазон парусных лодок. Электродвигатели также могут использоваться в парусных лодках вместо традиционных дизельных двигателей. Electric ferries operate routinely.Submarines use batteries (charged by diesel or gasoline engines at the surface), nuclear power, fuel cells or Stirling engines to run electric motor-driven propellers.

Electrically poweredкосмический корабль

Электроэнергия уже давно используется в космическом корабле. Источниками энергии, используемыми для космических кораблей, являются батареи, солнечные батареи и ядерная энергия. Текущие методы приведения космического корабля в движение электричеством включают дуговую ракету, электростатический ионный двигатель, двигатель на эффекте Холла и полевую электрическую тягу. Был предложен ряд других методов с разными уровнями осуществимости.

Энергия и двигатели

A троллейбус использует два воздушных провода для подачи электрического тока и возврата к источник питания Hess Swisstrolley 3 в St. Gallen Аккумуляторный электробус от BYD в Нидерландах

Большинство крупных систем электротранспорта питаются от стационарных источников электроэнергии, которые напрямую связаны с транспортными средствами через провода. Электрическая тяга позволяет использовать рекуперативное торможение, при котором двигатели используются в качестве тормозов и становятся генераторами, которые обычно преобразуют движение поезда в электрическую энергию, которая затем возвращается в линии. Эта система особенно полезна при работе в горах, поскольку спускающиеся машины могут производить большую часть мощности, необходимой для поднимающихся. Эта регенеративная система жизнеспособна только в том случае, если система достаточно велика для использования энергии, вырабатываемой спускающимися транспортными средствами.

В вышеупомянутых системах движение обеспечивается вращающимся электродвигателем . Однако можно «развернуть» двигатель, чтобы он двигался прямо по специальной согласованной гусенице. Эти линейные двигатели используются в поездах на магнитной подвеске, которые плавают над рельсами, поддерживаемыми магнитной левитацией. Это обеспечивает практически полное отсутствие сопротивления качению транспортного средства и отсутствие механического износа поезда или пути. Помимо требуемых высокопроизводительных систем управления, переключение и искривление путей становится затруднительным с линейными двигателями, которые на сегодняшний день ограничивают свои операции высокоскоростными двухточечными услугами.

Рекорды

  • В июле 2019 года Бьёрн Ниланд установил новый рекорд расстояния на Tesla Model 3. Он проехал 2781 км (1728 миль) за 24 часа.
  • В марте 2020 года швейцарский комик Майкл v. Телль установил новый мировой рекорд в автоспорте с E-Harley LiveWire. За 24 часа он проехал 1723 км (1070 миль) в стандартных условиях с одним водителем. Рекорд был зарегистрирован во всем мире.

Свойства

Компоненты

Тип батареи, тип тягового двигателя и контроллер мотора конструкция различается в зависимости от размера, мощности и предлагаемого применения, от моторизованной тележки или инвалидной коляски до педелек, электрические мотоциклы и скутеры, местные электромобили, промышленные вилочные погрузчики и многие гибридные автомобили.

Источники энергии

Несмотря на то, что у электромобилей мало прямых выбросов, все они зависят от энергии, вырабатываемой посредством производства электроэнергии, и обычно выделяют загрязнение и производят отходы, если только они возобновляемые источники электростанции. Поскольку электромобили используют любую электроэнергию, поставляемую их электроэнергетической компанией / оператором сети, электромобили можно сделать более или менее эффективными, загрязняющими окружающую среду и дорогими в эксплуатации, путем модификации электростанций. Это будет делать электроэнергетическая компания в соответствии с государственной энергетической политикой в ​​сроки, согласованные между коммунальными предприятиями и правительством.

Ископаемое топливо Эффективность транспортных средств и стандарты загрязнения окружающей среды проходят годы, чтобы просочиться через парк транспортных средств страны. Новые стандарты эффективности и загрязнения зависят от покупки новых транспортных средств, часто по мере того, как существующие транспортные средства, уже находящиеся на дороге, достигают конца срока службы. Лишь несколько стран установили возраст выхода на пенсию для старых автомобилей, например Япония или Сингапур, вынуждая периодически обновлять все автомобили, уже находящиеся на Дорога.

Электромобили воспользуются всеми преимуществами для окружающей среды, когда будет запущена станция возобновляемой энергии, электростанция на ископаемом топливе будет выведена из эксплуатации или модернизирована. И, если государственная политика или экономические условия заставят производителей вернуться к использованию более загрязняющих ископаемых видов топлива и транспортных средств сгорания внутреннего сгорания (ICEV) или более не эффективных источников, может произойти обратное. Даже в такой ситуации электромобили по-прежнему более эффективны, чем сопоставимое автомобилей, работающих на ископаемом топливе. В регионах с дерегулируемым рынком электроэнергии владелец электрических транспортных средств может выбирать, использовать ли его электромобиль от источников электроэнергии или строго от возобновляемых источников электроэнергии (предположительно за дополнительную плату), подталкивая других потребителей к традиционным источникам, и переключаться между ними в любое время.

Батареи

литий-ионные полимерные батареи прототипы. Более новые литий-полимерные элементы до 130 Втч / кг и груз в течение тысяч циклов зарядки.

Аккумуляторная батарея электромобиля (EVB) в дополнение к специальным системам тяговых аккумуляторов, используемым для промышленных (или развлекательных) транспортных средств, представляет собой аккумуляторы. используется для питания силовой установки аккумуляторного электромобиля (BEV). Эти батареи обычно являются вторичными (перезаряжаемыми) батареями и обычно представляют собой литий-ионные батареи. Тяговые батареи, специально разработанные с высокой емкостью в ампер-часах, используются в вилочных погрузчиках, электрических тележках для гольфа, скрубберах для верховой езды, электрических мотоциклах, электромобилях, грузовиках, фургонах и других электромобилях.

КПД

Электромобили преобразуют более 59–62% энергии сети в колеса. Обычные автомобили с бензиновым двигателем преобразуют только около 17–21%.

Электромагнитное излучение

Электромагнитное излучение от высокоэффективных электродвигателей, как утверждается, связано с некоторыми человеческими недугами, но такие утверждения в степени необоснованны за исключением очень высоких выдержек. Электродвигатели могут быть экранированы металлической клеткой Фарадея, но это снижает эффективность из-за увеличения веса транспортных средств, хотя нельзя утверждать, что все электромагнитное излучение может быть ограничено.

Зарядка

Пропускная способность сети

Если бы большая часть частных средств была преобразована в электрическую сеть, это увеличило бы спрос на генерацию и передачу и, как следствие, выбросы. Однако общее потребление энергии и выбросы уменьшатся из-за более высокой эффективности электромобилей в течение всего цикла. В США, по оценкам, уже имеется почти достаточное количество используемых электростанций и инфраструктуры передачи, предполагая, что большая часть зарядки будет происходить в течение ночи с использованием наиболее эффективных непиковых источников нагрузки.

Однако в Великобритании дела обстоят иначе. Хотя система высоковольтной передачи электроэнергии National Grid может удовлетворить спрос на 1 миллион электромобилей, Стив Холлидей (генеральный директор National Grid PLC) сказал, что «проникновение все больше и больше становится реальной проблемой. Местные распределительные сети в таких городах, как Лондон, могут столкнуться с трудностями. чтобы сбалансировать свои сети, если водители решат подключать все автомобили одновременно ».

Зарядные станции

BYD e6 Электрический автобус Sunwin в Шанхае на зарядной станции A аккумуляторный электрический автобус зарядная станция в Женеве, Швейцария

Электромобили обычно заряжаются от обычной энергии розетки или специальные зарядные станции, процесс, который обычно использует часы, но может быть выполнен за ночь и часто дает заряд, достаточного для нормального повседневного использования.

Однако, с повсеместным внедрением сетей электромобилей в крупных городах Великобритании и Европы, пользователи электромобилей могут подключать свои автомобили во время работы и оставлять их заряжаться в течение дня, расширение возможного диапазона поездок и устранение беспокойства по поводу дальности.

Система подзарядки, которая позволяет избежать необходимости в кабеле, - это Curb Connect, запатентованная в 2012 году доктором Гордоном Дауэром. В этой электрической сети устанавливаются на бордюрах, такие как угловые парковочные места на городских улицах. Когда автомобиль, имеющий соответствующее разрешение, припаркован так, что его передняя часть нависает над бордюром, контакты бордюра активируются и происходит зарядка.

Другое предлагаемое решение для ежедневной подзарядки - это стандартизированная система индуктивной зарядки, такая как Plugless Power Evatran. Преимущества заключаются в парковках над зарядной станцией и минимальном количестве кабелей и инфраструктуры подключения. Qualcomm испытывает такую ​​систему в Лондоне в начале 2012 года.

Еще одно предлагаемое решение для обычно менее частых, дальних поездок - это «быстрая зарядка», например линия Aerovironment PosiCharge (до 250 кВт) и линия Norvik MinitCharge ( до 300 кВт). Установляет зарядные станции и сотрудничает с Nissan в нескольких установках. Предлагается также замена аккумулятора в качестве альтернативы, хотя ни у одного производителя оборудования, включая Nissan / Renault, нет по производству автомобилей. Обмен требует стандартизации платформ, моделей и производителей. Для также замены требуется, чтобы в системе было во много раз больше аккумуляторных блоков.

Согласно исследованию Министерства энергетики, проведенному в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, 84% используемых транспортных средств можно было бы переключить на подключаемые гибриды без необходимости в новой сетевой инфраструктуре. С точки зрения транспорта, чистым результатом будет 27% -ное общее выбросы парниковых газов двуокиси углерода, метана и закиси азота., общее сокращение оксидов азота на 31%, уменьшение выбросов закиси азота, выбросов твердых частиц, то же диоксида серы выбросы, а также почти полное прекращение выбросов моноксида углерода и летучих соединений (уменьшение содержания монооксида углерода на 98% и уменьшение количества летучих соединений на 93%). Выбросы будут перемещены с улицы, где они имеют «серьезные последствия для здоровья».

Замена батарей

Вместо подзарядки электромобилей от электрической розетки, батареи могут быть заменены механически в станции за пару минут (замена батареи ).

Батареи с наибольшей плотностью энергии, например, металл-воздушные топливные элементы, обычно нельзя перезарядить чисто электрическим способом. Вместо этого необходим какой-то металлургический процесс, например выплавка алюминия и т.п.

Силиконово-воздушные, алюминиево-воздушные и другие металл-воздушные топливные элементы выглядят многообещающие кандидатами на замену батарейки. Любой источник энергии, возобновляемый или невозобновляемый, может быть использован для переделки использованных металлических топливных элементов с относительно высокой эффективностью. Потребуются инвестиции в инфраструктуру. Стоимость таких батарей может быть проблемой, хотя они могут быть изготовлены со сменными анодами и электролитом.

Замена шасси

Вместо замены батарейки можно заменить все шасси (включая батареи, электродвигатель и колеса) электрическое модульное транспортное средство.

Такая система была запатентована в 2000 году доктором Гордоном Дауэром, и три лицензированных прототипа построены корпорацией Ridek Corporation в Пойнт-Робертс, Вашингтон. Дауэр предположил, что физическое лицо может владеть только кузовом (или, возможно, использовать кузовами другого типа) для своего автомобиля и арендовать шасси у пула, тем самым самым сниженным амортизационным расходам, связанным с владением транспортным средством.

Другие технологии, находящиеся в стадии разработки

Обычные электрические двухслойные конденсаторы Разработаны для достижения плотности энергии литий-ионных аккумуляторов, предлагая практически неограниченный срок службы и никаких проблем с окружающей средой. Электрические двухслойные конденсаторы High-K, такие как EESU EEStor, могут в несколько раз повысить плотность энергии прежде лития, если их можно будет повторить. Литий-серные батареи предоставляются 250 Втч / кг. Натрий-ионные аккумуляторы обещают 400 Втч / кг с минимальным расширением / сжатием во время зарядки / разрядки и очень большой площадью поверхности. Исследователи из одного из украинских государственных университетов утверждают, что они изготовили образцы псевдоконденсатора на основе процесса интеркаляции литий-ионных аккумуляторов с удельной энергией 318 Втч / кг, что, по-видимому, является улучшением как минимум в два раза по сравнению с типичными литий-ионными аккумуляторами.

Безопасность

Организационное соединение в Женеве (ЕЭК ) обеспечивает первый международный регламент (Правило 100) по безопасности как полностью, так и гибридных электромобилей с целью обеспечения того, чтобы автомобили с высоковольтной силовой передачей, такие как гибридные и полностью электромобили, были такими же безопасными, как автомобили с двигателем внутреннего сгорания. ЕС и Япония уже указали, что они намерены включить новые ЕЭК в свои соответствующие правила по техническим правилам для транспортных средств.

Существует растущая электрическая уязвимость по поводу безопасности, наиболее перспективный для использования в электромобилях из-за его высокой плотности энергии, перегревается, что может привести к пожару или взрыву, особенно при повреждении в в результате аварии. Национальное управление безопасности дорожного движения США начало расследование неисправностей автомобиля Chevy Volt 25 ноября 2011 года на фоне опасений по поводу риска возгорания аккумулятора при аварии. В то время автомобильная консалтинговая компания CNW Marketing Research сообщила о снижении интереса потребителей к Volt, сославшись на то, что пожары повлияли на восприятие потребителей. Реакция потребителей улучшила GM к повышению аккумуляторной системы в декабре, и 20 января 2012 года НАБДД завершило расследование, обнаружив, что вопрос решен удовлетворительно, и «тенденция кию заметных дефектов» осталась. Агентство также объявило, что разработало временное руководство для служб безопасности и определения соответствующих мер безопасности в электромобилей для служб экстренного реагирования, сотрудников правоохранительных органов, операторов эвакуаторов, складских помещений и потребителей.

Преимущества и недостатки электромобилей.

Экология

ЭМ не выделяют загрязняющие вещества в из выхлопной трубы в том месте, где они эксплуатируются. Электромобили заряжаются электричеством, которое генерируется средства, которые оказывают влияние на здоровье и среду, и выбросы в атмосферу, связанные с производством электромобиля. В целом, выбросы в атмосферу при производстве и эксплуатации электромобиля могут быть меньше или больше, чем выбросы при производстве и эксплуатации обычного автомобиля, в зависимости от региональной структуры электросетей, времени зарядки электромобиля, режима движения, климата и набора в атмосферу. Конструктивно. Предполагается, что электромобили лучше обычных транспортных средств, которые вызывают ухудшение или что ответ зависит от различных факторов. В целом, электрические электромобили могут снизить затраты на здоровье и окружающую среду в атмосфере; однако, поскольку электроэнергией осуществляется в разных регионах, различные производители в области электросети и рынка, могут быть трудно однозначно определить предельные выбросы, генерируемые электростанциями, когда электромобиль заряжается.

Социально-экономический

С момента своего первого коммерческого выпуска в 1991 году литий-ионные системы стали технологией для создания транспортных систем с низким выбросом углерода. Электродвигатели внутреннего более экологичными, чем традиционно используемые двигатели сгорания. Устойчивость процесса производства батарей не полностью оценена ни с экономической, ни с социальной, ни с экологической точки зрения.

Ресурсы считаются собственностью общества в целом. Однако на практике бизнес-процессы добычи сырья поднимают вопросы прозрачности и подотчетности управления добывающими ресурсами. В сложной цепочке поставок литиевой технологии есть различные заинтересованные стороны, представляющие корпоративные интересы, социальные интересы и политические элиты, которые обеспечивают результаты производства и использования технологий. Одной из возможностей достижения сбалансированных процессов производительности может быть установление общепринятых стандартов управления технологиями во всем мире.

Соответствие этим стандартам можно оценить с помощью оценки устойчивости в рамках цепочек поставок (ASSC). Таким образом, качественная оценка состоит из изучения корпоративного управления, социальных и экологических обязательств. Индикаторами для количественной оценки системы управления и стандартов, соответствия, социальные и экологические показатели.

Механическое

Tesla Model S шасси с приводным двигателем Вид в разрезе модели Tesla S часто приводной двигатель

Электродвигатели очень просты с механической точки зрения и достигают 90% эффективности преобразования энергии во всем диапазоне скоростей и выходной мощности и могут точно контролироваться. Их также можно комбинировать с системами рекуперативного торможения, которые могут преобразовывать энергию движения обратно в накопленную электроэнергию. Это можно использовать для уменьшения износа тормозных систем (как следствие, образования пыли на тормозных колодках) и уменьшения общих затрат энергии на поездку. Регенеративное торможение особенно при трогании с места в городе.

Их можно точно регулировать и обеспечивать высокий крутящий момент в состоянии покоя, в отличие от двигателей внутреннего сгорания, и им не требуется несколько передач для соответствия кривым мощности. Это устраняет необходимость в коробках передач и преобразователях крутящего момента.

, электромобили обеспечивают тихую и плавную работу и, следовательно, имеют меньше шума и вибрации, чем двигатели внутреннего сгорания. Хотя это желательный атрибут, он также вызвал обеспокоенность тем, что отсутствие обычных звуков приближающегося транспортного средства представляет опасность для слепых, пожилых и очень молодых пешеходов. Чтобы смягчить эту ситуацию, автопроизводители и отдельные компании разрабатывают системы, которые издают предупреждающие звуки, когда электромобили двигаются медленно, вплоть до скорости, при которой становится обычным шум движения и вращения (дороги, подвески, электродвигателя и т. Д.). слышно.

Электродвигателям не нужен кислород, в отличие от двигателей внутреннего сгорания; это полезно для подводных лодок и для космических вездеходов.

Энергетическая устойчивость

Электроэнергия может производиться из различных источников, поэтому дает наибольшую энергию устойчивость.

Энергоэффективность

Эффективность электромобилей «бак-колеса » примерно в 3 раза выше, чем у автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Энергия не потребляется, когда автомобиль неподвижен, в отличие от двигателей внутреннего сгорания, которые потребляют топливо на холостом ходу. Однако, если посмотреть на эффективность электромобилей между колесами, их общие выбросы, хотя и ниже, ближе к эффективному бензину или дизельному топливу в большинстве стран, где выработка электроэнергии зависит от ископаемого топлива.

Эффективность электромобиля между колесами меньше связана с самим автомобилем, а больше с методом производства электроэнергии. Конкретный электромобиль мгновенно стал бы вдвое эффективнее, если бы производство электроэнергии было переключено с ископаемого топлива на основной источник энергии ветра или приливов. Таким образом, когда упоминается «хорошо для колес», следует иметь в виду, что речь идет уже не о транспортном средстве, а, скорее, обо всей инфраструктуре энергоснабжения - в случае ископаемого топлива это также должно включать энергию, потраченную на разведка, добыча, переработка и распределение.

Анализ жизненного цикла электромобилей показывает, что даже при питании от наиболее углеродоемкой электроэнергии в Европе они выделяют меньше парниковых газов, чем обычные дизельные автомобили.

Стоимость перезарядки

Стоимость эксплуатации электромобиля сильно различается в зависимости от местоположения. В некоторых частях мира электромобиль стоит меньше в управлении, чем сопоставимый газовый автомобиль, если не учитывается более высокая начальная цена покупки. В США, в штатах, где существует многоуровневая шкала тарифов на электроэнергию, "топливо «Сегодня электромобили обходятся владельцам значительно дороже, чем топливо для сопоставимого газового автомобиля. Исследование 2011 года, проведенное Университетом Пердью, показало, что в Калифорнии большинство пользователей уже ежемесячно достигают третьего ценового уровня на электроэнергию, и добавление электромобиля может подтолкнуть их к четвертому или пятому (самому высокому, самому дорогому) уровню, а это означает, что они будут платить свыше 0,45 доллара США за кВтч на электроэнергию для подзарядки автомобиля. По этой цене, которая выше, чем средняя цена на электроэнергию в США, ездить на чистом электромобиле значительно дороже, чем на традиционном автомобиле, работающем на чистом газе. «Целью многоуровневой системы ценообразования является сдерживание потребления. Она предназначена для того, чтобы заставить вас задуматься о выключении света и экономии электроэнергии. В Калифорнии непреднам еренным последствием является то, что подключаемые гибридные автомобили не будут экономичными в рамках этой системы. ", - сказал Тайнер (автор), выводы которого были опубликованы в онлайн-версии журнала Energy Policy.

Стабилизация сети

File:What Is the Smart Grid-.webmВоспроизвести медиа Видео о стабилизации интеллектуальная сеть с электромобилем.

Поскольку электромобили могут быть подключены к электросети, когда они не используются, у транспортных средств с батарейным питанием есть возможность даже сократить потребность в электроэнергии за счет подавать электроэнергию в сеть от своих аккумуляторов в периоды пиковой нагрузки (например, при использовании кондиционера в полдень), при этом большая часть заряда выполняется ночью, когда генерирующая мощность остается неиспользованной. Это соединение автомобиль-сеть (V2G) может снизить потребность в новых электростанциях, если владельцы транспортных средств не возражают против сокращения срока службы своих батарей за счет разряда их энергокомпанией. во время пикового спроса. Также доказано, что парковка для электромобилей могла хорошо играть роль агента, который обеспечивает реакцию на спрос.

Кроме того, нашей нынешней инфраструктуре электроснабжения, возможно, потребуется справиться с увеличением доли источников энергии с регулируемой мощностью, таких как как ветровые и солнечные фотоэлектрические. Эта изменчивость может быть устранена путем регулировки скорости, с которой аккумуляторные батареи электромобиля заряжаются или, возможно, даже разряжаются.

Некоторые концепции предполагают замену аккумуляторов и станции зарядки аккумуляторов, очень похожие на сегодняшние заправочные станции. Ясно, что для этого потребуются огромные потенциалы хранения и зарядки, которыми можно было бы управлять, чтобы изменять скорость зарядки и выходную мощность в периоды нехватки, подобно тому, как дизельные генераторы используются на короткие периоды времени для стабилизации некоторых национальных сетей.

Диапазон

Электромобили могут иметь меньший запас хода по сравнению с двигателями внутреннего сгорания, однако цена за милю электромобилей падает, поэтому эта проблема может исчезнуть в будущем. Большинство владельцев предпочитают заряжать свои автомобили в основном у себя дома, когда они не используются, из-за обычно более медленного времени зарядки и дополнительного удобства.

Нагрев электромобилей

В холодном климате требуется значительная энергия для обогрева салона автомобиля и размораживания окон. В двигателях внутреннего сгорания это тепло уже существует в виде отработанного тепла сгорания, отводимого от контура охлаждения двигателя. Этот процесс компенсирует внешние затраты на парниковые газы. Если это делается с аккумуляторными электромобилями, обогрев салона требует дополнительной энергии от аккумуляторных батарей автомобиля. Хотя некоторое количество тепла может быть получено от двигателя или двигателей и батареи, их более высокая эффективность означает, что не так много тепла, которое доступно, как от двигателя внутреннего сгорания.

Однако для транспортных средств, подключенных к электросети, аккумуляторные электромобили могут быть предварительно нагреты или охлаждены с минимальной потребностью в энергии аккумулятора или без нее, особенно для коротких поездок.

Новые конструкции ориентированы на использование супер- изолированных кабин, которые могут обогревать автомобиль, используя тепло тела пассажиров. Однако в более холодном климате этого недостаточно, поскольку мощность нагрева от драйвера составляет всего около 100 Вт. Система с тепловым насосом, способная охлаждать кабину летом и нагревать ее зимой, кажется наиболее практичным и многообещающим способом решения проблемы управления температурой электромобиля. Рикардо Арбоикс представил (2008 г.) новую концепцию, основанную на принципе сочетания терморегулирования аккумуляторной батареи с терморегулятором кабины с помощью системы теплового насоса. Это достигается путем добавления третьего теплообменника, термически связанного с ядром батареи, к традиционной системе теплового насоса / кондиционирования воздуха, использовавшейся в предыдущих моделях электромобилей, таких как GM EV1 и Toyota RAV4 EV. Доказано, что эта концепция дает ряд преимуществ, таких как продление срока службы батареи, а также повышение производительности и общей энергоэффективности электромобиля.

Эффективность электрического общественного транспорта

Переход с частного на общественный транспорт (поезд, троллейбус, личный скоростной транспорт или трамвай) потенциально может значительно повысить эффективность с точки зрения пройденного расстояния на 1 кВтч.

Исследования показывают, что люди действительно предпочитают трамваи, потому что они тише и удобнее и считаются имеющими более высокий статус. Таким образом, можно сократить потребление жидкого ископаемого топлива в городах за счет использования электрических трамваев. Трамваи могут быть наиболее энергоэффективным видом общественного транспорта, при этом транспортные средства на резиновых колесах потребляют на 2/3 больше энергии, чем эквивалентный трамвай, и работают на электричестве, а не на ископаемом топливе.

С точки зрения чистой приведенной стоимости, они также являются самыми дешевыми - трамваи Блэкпула все еще ходят спустя 100 лет, а автобусы внутреннего сгорания служат всего около 15 лет..

Стимулы и продвижение

В мае 2017 года Индия первой объявила о планах продавать только электромобили к 2030 году. Премьер-министр Правительство Нарендры Моди дало старт амбициозной планируют объявить тендер на закупку 10 000 электромобилей, названных «крупнейшей в мире инициативой по закупкам электромобилей». Наряду с удовлетворением насущной необходимости контролировать загрязнение воздуха, правительство Индии стремится сократить расходы на импорт нефти и эксплуатационные расходы транспортных средств. Норвегия является мировым лидером по внедрению электромобилей и продвигает к 2030 году продажу только электрических или гибридных автомобилей, где в 2017 году было продано почти треть всех новых автомобилей, полностью электрических или гибридных. Остальные страны последовали за лидером. Франция и Великобритания объявили о плане запретить продажу бензиновых и дизельных автомобилей к 2040 году. Австрия, Китай, Дания, Германия, Ирландия, Япония, Нидерланды, Португалия, Корея и Испания также установили официальные цели по продажам электромобилей.

Многие правительства предлагают стимулы для поощрения использования электромобилей с целью снижения загрязнения воздуха и потребления нефти. Некоторые стимулы предназначены для увеличения закупок электромобилей за счет компенсации покупной цены грантом. Другие стимулы включают более низкие налоговые ставки или освобождение от некоторых налогов, а также инвестиции в зарядную инфраструктуру.

В некоторых штатах автомобильные компании вступили в партнерские отношения с местными частными коммунальными предприятиями, чтобы предоставить большие стимулы для некоторых электромобилей. Например, в штате Флорида Nissan и местная энергетическая компания NextEra Energy вместе предлагают льготы в размере 10 000 долларов США на полностью электрический Nissan Leaf 2017 года. Кроме того, правительство предлагает льготы для электромобилей в размере до 7500 долларов для людей, которые соответствуют требованиям, установленным Федеральной налоговой льготой на электромобили. Стандартный Nissan Leaf 2017 года стоит около 30000 долларов. В результате жители Флориды могли купить новый Leaf менее чем за половину его рыночной стоимости.

Местное частное предприятие Сан-Диего, San Diego Gas and Electric (SDG E), предлагает своим клиентам поощрение за использование электромобилей в размере 10 000 долларов за BMW i3 2017 года.

Sonoma Clean Power, коммунальное предприятие, обслуживающее как Сонома, так и Мендосино, предлагает своим клиентам стимулы для электромобилей до 2 000 долларов на Volkswagen e-Golf. Кроме того, Volkswagen предлагает поощрение в размере 7000 долларов на покупку электронного гольфа. В дополнение к этим местным льготам и федеральной налоговой льготе жители Калифорнии могут получать льготы штата до 2500 долларов США в виде льгот штата. Таким образом, клиенты Sonoma Clean Power могут сэкономить до 19 000 долларов на e-Golf.

В марте 2018 года NPR сообщило, что спрос на электроэнергию в США начал снижаться. Управление долины Теннесси прогнозировало 13-процентное падение спроса среди семи обслуживаемых штатов, что является «первым стойким спадом за 85-летнюю историю этого федерального агентства». Для борьбы с этим компании коммунального сектора запустили программы по более активному участию на рынке электромобилей. Например, коммунальные предприятия начали инвестировать в инфраструктуру зарядки электромобилей и объединиться с производителями автомобилей, чтобы предлагать скидки людям, покупающим электромобили.

В Великобритании Управление по автомобилям с низким уровнем выбросов (OLEV), работая в Департаменте транспорта и Департаменте бизнеса, энергетики и промышленной стратегии, предлагает гранты на установку до двух точек зарядки как в частных домах, так и до 20 для коммерческих организации. Законодательство в Великобритании быстро меняется, хотя это не всегда так заметно. Правительство Великобритании обязалось обеспечить НУЛЕВОЕ НУЛЕВОЕ УГЛЕРОДА К 2050 году. Одной из политик, связанных с этим обязательством, является введение ЧИСТЫХ ВОЗДУШНЫХ ЗОН в 5 городах и 23 местных органах власти в течение следующих 12 месяцев. Транспортные средства, не соответствующие требованиям, будут предъявлены обвинения.

Будущее

Rimac Concept One, электрический суперкар, с 2013 года. От 0 до 100 км / ч за 2,8 секунды, с общей мощностью 800 кВт (1073 л.с.) Tesla Model S, с 2012 года. От 0 до 100 км / ч за 2,5 секунды, подзарядка за 30 минут до 80 процентов, запас хода 600 км

В 2008 году Фердинанд Дуденхёффер, руководитель Центр автомобильных исследований при Университете прикладных наук Гельзенкирхена в Германии предсказал, что «к 2025 году все легковые автомобили, продаваемые в Европе, будут электрическими или гибридными электрическими». 243>

Улучшенные аккумуляторы

Достижения в литий-ионных аккумуляторах, которые вначале были вызваны промышленностью бытовой электроники, позволяют полноразмерным электромобилям с возможностью проезда по шоссе почти столько же одноразовая зарядка, как и обычные автомобили, ездят на одном баке бензина. Литиевые батареи стали безопасными, их можно заряжать за минуты, а не за часы (см. время зарядки ), и теперь они служат дольше, чем у обычного автомобиля (см. срок службы ). Стоимость производства этих более легких литиевых батарей с большей емкостью постепенно снижается по мере развития технологии и увеличения объемов производства (см. история цен ).

Многие компании и исследователи также работают над новыми технологиями батарей, включая твердотельные батареи и альтернативные технологии.

Управление батареями и промежуточное хранение

Еще одно усовершенствование - это разъединение электродвигателя от батареи посредством электронного управления с использованием суперконденсаторов для компенсации больших, но непродолжительных энергозатрат и регенеративное торможение энергия. Разработка новых типов ячеек в сочетании с интеллектуальным управлением ячейками улучшила оба упомянутых выше слабых места. Управление ячейками включает не только мониторинг состояния ячеек, но и конфигурацию резервных ячеек (еще один ячейки, чем необходимо). С помощью сложной коммутируемой проводки можно привести одну ячейку в рабочее состояние, пока остальные находятся в рабочем состоянии.

Электрические грузовики

Электрические Renault Midlum, используемый Nestlé.

Небольшие электрические грузовики десятилетиями использовались для определенных и / или ограниченных целей, например, поплавки для молока или электрические Renault Maxity.

В 2010-х были созданы более крупные электрические грузовики, такие как прототипы электрического Renault Midlum, испытанные в реальных условиях, и грузовики E-Force One и Emoss. Mercedes-Benz, подразделение Daimler, в сентябре 2018 года начала поставки клиентам десяти устройств eActros для двухлетних испытаний в реальных условиях. DAF, подразделение Paccar, доставило свой первый сочлененный грузовик CF компании Jumbo для испытаний в декабре 2018 года.

Fuso, подразделение Daimler начала поставки eCanter в 2017 году. Freightliner, другое подразделение Daimler, начало поставки грузовиков e-M2 в Penske в декабре 2018 г., а в 2019 г. начнет коммерциализацию своего более крупного e-Cascadia. MAN, подразделение Volkswagen AG, поставлено первый грузовик с шарнирно-сочлененной рамой e-TGM будет выпущен на Porsche в декабре 2018 года, крупномасштабное производство планируется начать в 2019 году.

Renault и Volvo надеялась запустить свои первые серийные электрические грузовики в начале 2019 года.

Объявленный в 2017 году, Tesla Semi должен был поступить в производство. nes в 2019 году.

Водородные поезда

В частности, в Европе электрические поезда на топливных элементах становятся все более популярными, чтобы заменить дизель-электрические агрегаты. В Германии несколько земель заказали комплекты поездов Alstom Coradia iLINT, эксплуатируемые с 2018 года, при этом Франция также планирует заказать комплекты поездов. В равной степени заинтересованы Великобритания, Нидерланды, Дания, Норвегия, Италия, Канада и Мексика. Во Франции SNCF планирует заменить все оставшиеся дизель-электрические поезда на водородные поезда к 2035 году. В Великобритании Alstom объявила в 2018 году о своем плане дооснащения поездов British Rail класса 321 топливными элементами. 243>

См. Также

  • icon Портал энергетики
  • icon Портал возобновляемой энергии
  • Портал технологий
  • Портал автомобилей
  • icon Портал окружающей среды

Ссылки

Дополнительная литература

External links

Wikimedia Commons has media related to Electrically powered vehicles.
Wikiquote has quotations related to: Electric vehicle
Последняя правка сделана 2021-05-18 11:22:26
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте