CC BY
0УДК 621.31:629.331-047.37 Галиев И.Р., Грибанов А.А.
Галиев И.Р.
студент кафедры энергетического факультета Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (г. Барнаул, Россия)
Грибанов А.А.
канд. тех. наук, доцент кафедры энергетического факультета Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (г. Барнаул, Россия)
АКТУАЛЬНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ В БАРНАУЛЕ
Аннотация: в данной статье проводится сравнение эффективности двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и электродвигателей, а также рассматриваются перспективы перехода на электромобили. Анализируются потери энергии на различных этапах производства, передачи и использования электроэнергии, а также преобразования энергии в ДВС. Далее обсуждаются проблемы, связанные с переходом на электромобили, такие как отсутствие зарядной инфраструктуры, проблемы с производством аккумуляторов, их утилизацией и другие. Также рассматриваются преимущества электромобилей, такие как экономия на ремонте и заправке.
Ключевые слова: двигатели внутреннего сгорания, электродвигатели, электроэнергия, коэффициент полезного действия, потери энергии, электромобили.
Есть мнение, что КПД двигателей внутреннего сгорания уступает КПД электродвигателей. Давайте разберёмся в этом вопросе и сравним автомобили, оснащённые ДВС и электродвигателями.
Около 85% потребляемой нами электроэнергии производится путём сжигания различных видов топлива. КПД выработки электроэнергии на электростанциях составляет в среднем 35-38% [1]. Однако на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) тепловая энергия, которая выделяется в процессе производства электроэнергии, используется для отопления и водоснабжения, поэтому общий коэффициент полезного действия (КПД) электростанции можно принять равным 70% [2]. После этого энергия поступает на повышающую трансформаторную подстанцию, где мы теряем около 2% энергии. Рассмотрим процесс передачи электроэнергии: он осуществляется по линиям электропередачи высокого напряжения, и потери в них составляют примерно 1,5%. Однако мы не можем подключиться к высоковольтной ЛЭП, поэтому требуется использование понижающих трансформаторных подстанций. При этом потери в процессе понижения напряжения составят около 2-3%. В процессе передачи электроэнергии от трансформатора до конечного потребителя потери составят около 6%. Из этого следует, что из 70% энергии, полученной при сжигании топлива, до потребителя доходит примерно 60%. Кроме того, нельзя не учитывать потери, которые будут происходить при зарядке аккумулятора. В современных литий-ионных аккумуляторах потери составляют примерно 10% и в процессе эксплуатации этот процент будет только увеличиваться.
Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую, при этом потери составляют около 15%, что намного меньше, чем у ДВС. В итоге мы получаем около 25% потерь энергии, начиная от ТЭЦ и заканчивая электродвигателем.
Для производства одного литра бензина необходимо затратить 3 МДж энергии - включая разведку, добычу, переработку нефти и доставку топлива до конечного потребителя. Это примерно 8-10% от энергии, выделяемой при сгорании этого литра бензина.
При сжигании одной условной единицы топлива ДВС преобразует примерно 37,5%. Однако, если учесть энергию, потраченную на изготовление топлива, эффективность преобразования снижается примерно до 34%.
Таким образом, с точки зрения потери энергии, электродвигатели выгоднее на 10%, чем ДВС.
Рассмотрим, с какими проблемами мы столкнемся, если все автомобили с ДВС на дорогах Барнаула заменить на электрокары.
Во-первых, возникнет проблема с производством высоковольтной аккумуляторной батареи, ведь она должна быть мощной, недорогой и экологически безопасной [3]. Кроме того, в Барнауле нет условий для покупки и эксплуатации электромобиля, так как отсутствуют зарядные станций. Также существует проблема утилизации старых аккумуляторных батарей, содержащих токсичные вещества. Если люди начнут одновременно заряжать электромобили, может возникнуть перегрузка электросети. Наконец, у электромобилей на данный момент очень небольшой запас хода на одном заряде. Этого будет достаточно для городской эксплуатации, но для дальних поездок придется рассматривать другие варианты [3].
Однако, несмотря на эти недостатки, у электромобилей есть несколько преимуществ - это меньшие расходы на ремонт, экономия на заправке. Электромобилю без ДВС необходимо лишь менять масло в редукторе, а также салонный фильтр.
В 2020 г. Продажи электромобилей в мире составили 4,2% от общего объема глобального рынка легкового транспорта — 3,1 млн машин. Технологические прорывы в будущем могут привести к тому, что отрасль перейдет к стадии массового потребления [4].
Из вышесказанного следует, что электромобили имеют большие перспективы, так как АКБ на основе наноматериалов и заправочные станции работающие на "зелёной" энергии уже строятся и разрабатываются. Поэтому в ближайшем будущем мы можем отказаться от ДВС и перейти на электромобили.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Неведин Н.А. Что такое электромобили и почему все машины еще не электромобили? // Сборник конференций // Орловский государственный аграрный университет, 2015. - С. 3438;
2. Тепловая энергетика России - обзор отрасли. URL: https://energoseti.ru/articles/teploenergetika-rossii;
3. Акопджанян Н.А. Экономика и экология: Электромобиль VS авто с ДВС // Материалы конференции «Студенческий научный форум» // URL: https://scienceforum.ru/2024/article/2018035290;
4. Перспективы развития рынка электротранспорта и зарядной инфраструктуры в России: экспертно-аналитический доклад. СПб.: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2021. - 44 с.
Galiev I.R., Gribanov A.A.
Galiev I.R.
Altai State Technical University named after I.I. Polzunov
(Barnaul, Russia)
Gribanov A.A.
Altai State Technical University named after I.I. Polzunov
(Barnaul, Russia)
RELEVANCE OF USE OF ELECTRIC VEHICLES IN BARNAUL
Abstract: this article compares the efficiency of internal combustion engines (ICE) and electric motors, and discusses the prospects for switching to electric vehicles. Energy losses at various stages of production, transmission and use of electricity, as well as energy conversion into internal combustion engines, are analyzed.
Keywords: internal combustion engines, electric motors, electric power, efficiency, energy loss, electric vehicles.
