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.
From:
Anonymous( )Anonymous This account has disabled anonymous posting.
OpenID( )OpenID You can comment on this post while signed in with an account from many other sites, once you have confirmed your email address. Sign in using OpenID.
User
Account name:
Password:
If you don't have an account you can create one now.
Subject:
HTML doesn't work in the subject.

Message:

 
Notice: This account is set to log the IP addresses of everyone who comments.
Links will be displayed as unclickable URLs to help prevent spam.

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 08:43 pm
Powered by Dreamwidth Studios