sorotokin: (Default)
[personal profile] sorotokin
Некоторое время назад мы купили новую машину, которая может ездить на электричестве (plug-in hybrid). Давно собирался про нее написать, но все руки не доходили.

Executive summary: в настоящее время, смысл покупать такие машины есть только в очень особых ситуациях. Все же, при ближайшем рассмотрении, они более перспективны, чем кажется на первый взгляд.


Plug-in hybrid - машина в которая может использовать как бензин, так и электричество в качестве источника энергии. Ее самое большое достоинство - что это, во многом, - просто обычная машина, на которой можно ездить на работу, а можно, скажем, поехать из Сан-Франциско в Нью-Йорк.

Сначала стоит поговорить об электрической составляющей. Обсуждая обычные машины, обычно уделяют особое внимание двигателю; никому не придет в голову серьезно обсуждать бензобак. В электрической машине ситуация обратная. Электромотор - вещь важная, но, подобно бензобаку в обычной машине, в электрической машине не основная. Электрическая машина - это не столько мотор, сколько аккумулятор на колесах.

Аккумулятор в электрической машине должен, в первую очередь, иметь достаточную емкость. Наша машина проезжает где-то 3 мили (5км) на одном киловат-часе электричества. Чтобы доехать до работы мне нужно 5-6 кВт-часа. Кроме емкости, он должен обеспечивать достаточную мощность. Скажем, довольно-таки хилый мотор в 120 лошадиных сил - это 90 киловатт. При напряжении в 300 вольт - это 300 ампер. (Обычная розетка - это 10-20 ампер). Это, конечно, предельная мощность, но даже просто езда на 70 милях в час (110 км/ч) требует где-то 20 кВт. Ну и, естественно, хотелось бы, чтобы аккумулятор имел разумный размер, вес и стоимость, достаточно быстро заряжался, не терял бы емкость со временем, был безопасен в использовании и экологически чист в производстве и утилизации.

Таких аккумуляторов, конечно, пока не придумали. Если бы они были, никто бы уже давно не пользовался бензиновыми машинами. С идеальным аккумулятором электрическая машина была бы гораздо выгоднее бензиновой: электрический двигатель надежнее, эффективнее чище и дешевле бензинового. Даже если жечь то же самое топливо, КПД электростанции выше, чем КПД автомобильного двигателя (поскольку можно работать на больших температурах), но, кроме того, естественнее заряжать электрическую машину ночью, когда электроэнергия мало кому нужна и стоит дешевле. Это особенно хорошо подходит там, где заметная часть энергии вырабатывается атомными станциями (т.е. к Калифорнии именно это не относится).

Это можно проиллюстрировать в долларах. Самый дешевый калифорнийский тариф - 4 цента за кВт-час - с 12 ночи до 7 утра. Для сравнения: будни летом с 2 дня до 9 вечера - 31 цент и остальное время - 10 центов. Грубо говоря, это соответствует таким ценам за галлон бензина - $0.50, $1.30, $4.10. Цена на заправке сейчас - $3.50. Нужно сказать, что сравнивать эти цифры один к одному не вполне корректно: электроэнергия не включает в себя дорожный налог; ну и тариф на электроэнергию в Калифорнии "прогрессивный" и если тратить больше 12 кВт-час в день, цены растут.

В чем же проблема с аккумуляторами? Гальванический аккумулятор даже теоретически не может конкурировать с бензином. И двигатели внутреннего сгорания, и аккумуляторы производят энергию используя химическую реакцию окисления. Двигатель берет кислород из воздуха и туда же выкидывает продукты сгорания. Аккумулятор же должен иметь свой окислитель и не может выбрасывать в воздух продукты окисления. Даже самый эффективный окислитель (чистый кислород) гораздо тяжелее "топливной" компоненты, а аккумулятор, к тому же, должен хранить окислительную и топливную компоненты вместе, что требует нетривиальной химии и дополнительных атомов на электрон который можно "скормить" окислителю и снять с него энергию.

Что есть сейчас? Цена аккумулятора - порядка $800 и вес - 15 кг на 1 кВт-час емкости. Время заряда (220 вольтным шнуром) - час на каждые 3 кВт-часа емкости. Машине рассчитанной на 300 миль пробега нужен аккумулятор в 100кВт-час. Такой аккумулятор будет стоить $80k, весить полторы тонны и будет заряжаться 30 часов. Время заряда, вроде бы, можно заметно сократить (но не заряжая от розетки – мощности не хватит), остальные параметры - гораздо труднее.

Таким образом, обычную машину электрической пока что не сделаешь (можно сделать Tesla Model S, но "обычной машиной" ее не назовешь). Что же можно сделать?

Во-первых, можно сделать электрическую машину чтобы хватало на работу и обратно. Ограничиться, скажем, 60 милями, тогда имеем 20 кВт-часа, $16k и 300кг веса. Самая популярная машина этого типа - Nissan Leaf. Достоинство - простота. Недостаток - это не машина в обычном понимании этого слова. Скажем, для нашей семьи важно чтобы мы вдвоем независимо могли доехать хотя бы до Сан-Франциско (50 миль в один конец), поэтому такую машину мы могли бы иметь третьей, но не первой или второй. Но для многих - это вполне вариант второй машины в семье.

Во-вторых, можно поставить на электрическую машину дополнительный бензиновый двигатель (или на бензиновую - аккумулятор и мотор). Оставить минимальный электрический пробег. На 30 миль нужно всего 10 кВт-часов, это уже $8k и 150 кг. Недостаток - сложность конструкции. Достоинство, как я уже говорил, что это "просто машина". Самая популярная сейчас - Chevy Volt и наша из этой же категории.

Мы купили нашу Ford C-Max Energi в январе. Сейчас ее пробег - 20000 миль, из них половина - на электричестве. Аккумулятор у нее - как раз мне до работы - 7.5 кВт-часа, но на работе тоже можно заряжаться (причем бесплатно). На работу и обратно я доезжаю в чисто электрическом режиме. В Сан-Франциско приходится ехать на бензине.

Меньше чем в нашей машине аккумулятор уже не поставишь: не хватит мощности чтобы ехать даже 70 миль в час. (Можно сделать как Prius Hybrid, когда электромотор "помогает" бензиновому. Я ее попробовал и мне не очень понравилось).

Наконец, зачем ввязываться в это дело? Базовая цена Energi - $33k. Toyota Corolla, которая у нас была до этого, стоила нам меньше $30k вместе со всем бензином который она сожгла за 10 лет и мы продали ее за $6k с пробегом 100k миль. Конечно, федеральное и штатное правительства вместе приплачивают около $5k, но это погоды не делает. Основная причина - что я могу ездить на работу один по car pool lane и, таким образом, в какой-то мере избегать пробки. Других рациональных причин покупать такие машины, по-моему, пока нет, но, вполне возможно, что это только пока.

Date: 2013-12-16 08:09 am (UTC)
From: [identity profile] peter-s.livejournal.com
Так аккумуляторы еще и менять придется, когда емкость их упадет(а она упадет). А они не копеечные. Как-то ты это упустил. Или сразу машину менять? :-)

Date: 2013-12-16 04:40 pm (UTC)
From: [identity profile] sorotokin.livejournal.com
Сложно сказать. Они утверждают, что менять не нужно. У аккумулятора гарантия на 100 тысяч миль и пока ничего не заметно.

Date: 2013-12-16 04:54 pm (UTC)
From: [identity profile] peter-s.livejournal.com
Ну вот фиг его знает. Мож у тебя там какиенть чудесные аккумы стоят. У меня фотик профессиональный например показывает не только уровень заряда, но и эффективную емкость. Через 2 года(сейчас) показывает 64%.
Понятно, что он отщелкает на этом аккуме условно говоря 150 тыщ кадров по гарантии, но если раньше на полной зарядке он снимал чуть более 700 кадров, то сейчас около 300(+- лапоть). Просто придется чаще заряжать.

Date: 2013-12-17 05:59 am (UTC)
From: [identity profile] sorotokin.livejournal.com
Ну, они не совсем такие как в электронике. Скажем, такой аккумулятор можно разрядить с 7кВт-часов до нуля за 10 минут в штатном режиме. Но я совсем не удивлюсь, если емкость заметно упадет через год-два. Погоды мне это не сделает: мне важнее пробки объезжать, а не бензин экономить.

Date: 2013-12-16 11:13 pm (UTC)
From: [identity profile] ditour.livejournal.com
А приемистости хватает ? От светофора перестроиться с опережением, в поток без разгонной полосы вписаться...

Date: 2013-12-16 11:37 pm (UTC)
From: [identity profile] sorotokin.livejournal.com
В чисто электрическом режиме на маленьких скоростях вполне ничего, а на больших заметно хуже. В автоматическом режиме - как обычная машина.

Иногда хочется обратно ручную коробку.

Date: 2013-12-17 12:17 am (UTC)
From: [identity profile] ditour.livejournal.com
"Обычные машины" разные бывают ;))) Я вот страдаю слегка по этому поводу, когда после форестера в элантру сажусь. А элантра это ещё далеко не худший вариант. Я ж помню, как ты ручник ценил...

Date: 2013-12-17 06:13 am (UTC)
From: [identity profile] sorotokin.livejournal.com
Ну обычная машина, типа той же короллы но с с автоматической коробкой или что там дают когда машину напрокат берешь.

В полноприводных, кстати, на светофоре похоже лучше стартовать, чем даже с ручной коробкой: во всяком случае, ручная королла на старте лимитировалась шинами, а не двигателем или трансмиссией. На хайлендере я такого не замечаю.

В энерджи прямо на старте чувствуется электромотор и это приятно, но все-таки он слишком маломощный (и батарейка маловата - не уверен что она даже те же 90кВт выжимает). Вольт в этом смысле получше.

Ваш Гибрид

Date: 2015-05-11 02:55 pm (UTC)
From: [identity profile] zel-dol.livejournal.com
Здравствуйте,

У Вашего (может быть уже бывшего) гибрида двигатель 2 литра и бесступенчатая трансмиссия?
А как Вы думаете, может ли часть американских потребителей отказаться от 2-х литрового двигателя в пользу меньшего ,например, сейчас есть 3-х цилиндровые двигатели с турбонаддувом) объемом 1-1.5 литра, а также вместо бесступенчатой трансмиссии выбрать простой 5-ти ступенчатый мех привод с роботом, а нужна ли задняя передача в коробке передач. если аккумулятор имеет емкость всегда?
Это все, как мне кажется, уменьшило бы стоимость, расход топлива и вес авто

Re: Ваш Гибрид

Date: 2015-05-11 07:22 pm (UTC)
From: [identity profile] sorotokin.livejournal.com
Я не особо интересуюсь автопромом и автомобильными пристрастиями американцев. Вроде, люди серьёзно смотрят на мощность и мягкость разгона машины когда покупают. Можно ли это сделать маленьким двигателем и более простой коробкой - я не знаю.

Езда задом, мне кажется, во многих ситуациях необходима более чем на 10 метров по ровной дороге. Скажем, когда 2 машины встречаются на однополосной горной дороге, "пятиться" нужно в гору, пока не будет место разъехаться.

Re: Ваш Гибрид

Date: 2015-05-11 07:51 pm (UTC)
From: [identity profile] zel-dol.livejournal.com
Может быть вопрос неправильно задал.

Как я понял Вам хватает электроэнергии аккумуляторов, чтобы добраться до работы.
При этом немаленький двигатель (2 литра) и дорогая бесступенчатая коробка передач - дополнительные деньги при покупке.
Вам было бы выгоднее купить такое же авто на 2-3 тысячи дешевле с меньшим двигателем и самой простой автоматической коробкой передач?
При этом машина при работе на бензиновом двигателе на шоссе была бы скорее экономичнее.
У гибридов батарея не разряжается полностью, например у Шеви Вольт образца 2014 полная емкость 16 Квт-часов, доступная 9.6 квт часов, то есть полностью "разряженная" батарея имеет еще запас энергии. Поэтому двигаться задним ходом этот заряд позволит не одну сотню метров.
А в обычной коробке передач передача заднего хода - это всегда дополнительный расход топлива.
как сторонник электрических авто, интересуюсь данными вопросами в надежде на распространение использования аккумуляторов на транспорте.

Для вашей информации Шкода Superb сегодня предлагается и с двигателем 1.2 литра, WV Caddy планируют предагать и с трехцилиндровым 1-литровым мотором. По весу эти две модели с нагрузкой весят 2200 кг.
Edited Date: 2015-05-11 07:54 pm (UTC)

Profile

sorotokin: (Default)
Peter Sorotokin

August 2015

S M T W T F S
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
2324 2526272829
3031     

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Jul. 23rd, 2017 08:32 pm
Powered by Dreamwidth Studios