ПРЕИМУЩЕСТВА И ПЕРСПЕКТИВЫ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»
Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Зезюлинская А.В.
В статье приводится краткая история развития электромобиля, рассматриваются главные преимущества электрического двигателя над традиционными дизельными и внутреннего сгорания, а так же перспективы развития электрокаров.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Зезюлинская А.В.
РЫНОК ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ — МАХОВИК РАСКРУТИЛСЯ
Газо- или электромобилизация?россия на обочине прогресса
Модернизации источников электроэнергии
КАКИМ БЫТЬ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОМУ ГОРОДСКОМУ АВТОМОБИЛЮ. (АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПЕРСПЕКТИВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОТЭ)
ЭЛЕКТРОМОБИЛИ: МИРОВЫЕ ТРЕНДЫ, ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
ADVANTAGES AND PERSPECTIVES OF THE ELECTRIC CAR
The article provides a brief history of the development of the electric car , discusses the main advantages of the electric motor over traditional diesel and internal combustion, as well as the prospects for the development of electric cars.
Текст научной работы на тему «ПРЕИМУЩЕСТВА И ПЕРСПЕКТИВЫ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ»
Зезюлинская А.В. студент магистратуры 2 курса факультет «Управление» Московский автомобильно-дорожный государственный
технический университет (МАДИ) научный руководитель: Александров С.Б., к.т.н.
доцент Россия, г. Москва ПРЕИМУЩЕСТВА И ПЕРСПЕКТИВЫ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ Аннотация: В статье приводится краткая история развития электромобиля, рассматриваются главные преимущества электрического двигателя над традиционными дизельными и внутреннего сгорания, а так же перспективы развития электрокаров.
Ключевые слова: аккумуляторная батарея, электромобиль, автомобиль, коэффициент полезного действия, источник энергии
Zezyulinskaya A. V.
2nd year, faculty of «Management» Moscow Automobile and Road Construction State Technical University
(MADI) Russia, Moscow Scientific adviser: Aleksandrov S.B.
Associate Professor, Ph.D.
ADVANTAGES AND PERSPECTIVES OF THE ELECTRIC CAR Annotation: The article provides a brief history of the development of the electric car, discusses the main advantages of the electric motor over traditional diesel and internal combustion, as well as the prospects for the development of electric cars.
Keywords: battery, electric car, car, efficiency, energy source
Электромобиль — это транспортное средство, ведущее колесо которого приводится в движение от электромотора, который питается от встроенной аккумуляторной батарей. Впервые использовали электричество для приведения в движение автомобиля еще до начала использования бензина в начале 80-х годов19 века. Но данный вид энергии не выдержал конкуренции с бензиновым двигателем внутреннего сгорания, поскольку для питания двигателя, мощность которого 20 киловатт в течение 1 часа, необходим был свинцовый аккумулятор, масса которого 1 тонна. Вернулись к данному источнику энергии только после возникновения серьёзных проблем с экологией. Так же одной из причин возврата к электромобилям является истощаемость нефтяных ресурсов, в то время как электрическая энергия имеет такое количество способов ее получения, что ее можно отнести ее к неиссякаемой, а так же ее добыча не наносит такого вреда природе, как
Использование электричества имеет как массу преимуществ перед двигателем внутреннего сгорания, так и некоторые недостатки.
Например, одним из главных преимуществ электромобиля является более дешевое топливо. Зачастую цена на нефть постоянно растет, поскольку не только увеличивается стоимость добычи, поскольку верхние слои литосферы уже истощены, а добраться до более глубоких хранилищ полезного ископаемого становиться все дороже, но и стоимость такого сырья стратегической важности сильно зависит от геополитической ситуации. В дальнейшем, с уменьшением мировых запасом нефти, ее стоимость так же будет увеличиваться. А поскольку бензина расходуется большое количество, но увеличение стоимости топлив сильно отразится на расходах потребителя.
В это время электроэнергия является более дешевым видом топлива. Добыча электрической энергии имеет столько разновидностей, что в любой климатической зоне с любым климатом есть свой способ добычи, что делает производство электричества повсеместным и сокращает затраты на транспортировку, а значит снижает себестоимость. А развитие технологий постоянно совершенствует методы добычи, что так же благоприятно влияет на цену на электроэнергию. Так же добыча электрической энергии приносит значительно меньший урон окружающей среде, а использование ее при эксплуатации электромобилей вообще снижает негативное действие такого транспортного средства на экологию практически до нуля. Помимо всего прочего, в настоящее время доступ к электричеству имеет почти 100 процентов населения земли, что сильно способствует развитию электромобилей.
В то время как топливо для электромобилей подразумевает значительную экономию средств, в настоящее время сами электромобили стоят значительно дороже автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Все крупнейшие автомобильные концерны имеют свои разработки в области развития электромобилей, а некоторые даже запустили серийное производство легковых машин на электрической тяге. Так же производятся автомобили с гибридным двигателем, где аккумулятор работает с дизельным двигателем, что в совокупности позволяет сократить количество вредных выбросов от данной единицы техники.
Так же многие автомобильные бренды работают над грузовыми автомобилями, работающими на электричестве, различной грузоподъёмности. Первые серийные электрогрузовики ожидаются на рынке в 2019 году. Замена двигателя внутреннего сгорания на машинах больного тоннажа особенно важно, поскольку именно от таких крупногабаритных автомобилей поступает значительная часть выбросов и сжигается больше всего горючего.
Поскольку массовое производство электромобилей по всему миру только набирает обороты, в ближайшие годы можно ожидать значительного удешевления, а значит и всеобщей доступности и распространения,
электромобилей, как и любой новой технологии.
Еще одним преимуществом электромобиля является значительное снижение уровня шума. Из-за отсутствия двигателя внутреннего сгорания, работа которого сопровождается не только выбросами переработанных нефтепродуктов, но и значительным шумовым загрязнением. Особенно эта большая проблема для больших городов, где уровень шума очень высок, что плохо влияет на качество жизни и здоровье горожан. Так же шум дорог распространяется на большие расстояния от дороги и нарушает привычную жизнедеятельность диких животных.
По сравнению с бензиновыми двигателями, электродвигатель позволяет машине совершить более плавный и быстрый разгон с места. Так же электромобиль имеет значительно больший коэффициент полезного действия, примерно 90-95%, в то время как у бензинового двигателя КПД составляет 20-40%.
Из-за различий в принципе работы двигателей, электромобиль не нуждается в радиаторе и других системах охлаждения, что позволяет уменьшить лобовое сопротивление.
Первые электромобили — это транспортные средства с высокой технической оснащенностью. Поскольку все работает на электронике, автомобиль является очень простым в эксплуатации и техническом обслуживании. Так же такие машины проходят все тестирования на ряду со всеми остальными представителями легкового транспорта, и по результатам имеют высокую степень безопасности. Так, например, электромобиль Tesla Model S в 2013 году получил наивысший рейтинг безопасности из всех автомобилей, когда-либо протестированных в США.
Так же благодаря своей конструкции электромобиль имеет меньше узлов и деталей, что повышает надежность, уменьшает риск мелких поломок и уменьшает затраты на ремонт и обслуживание.
Одним из главных недостатков электромобилей является высокая цена аккумуляторной батареи при невысокой энергоёмкости. Сравнительно невысокий запас хода у электромобиля возвращает нас во времена использования вьючных животных, которые в какой-то момент устают (разряжаются) и им необходимо время для отдыха (зарядки). Если массовое производство батарей позволяют снизить их стоимость, но с ёмкостью аккумуляторов разработки появляются не так быстро, как хотелось бы. В настоящее время электромобиль с большим запасом хода имеет батарею массой несколько десятков, а то и сотен, килограмм, что значительно утяжеляет конструкцию машины. Так же аккумулятору большой ёмкости необходимо больше времени на зарядку. Работа над увеличением скорости зарядки уже сократило время в несколько раз. Но все равно для решения этой проблемы используются гибридные автомобили.
Довольно часто встречаются транспортные средства, которые совмещают в своей конструкции аккумулятор и дизельный двигатель: в первую очередь автомобиль осуществляет движение за счет накопленного
электричества, а при разряде аккумулятора и отсутствии возможности его подзарядить, движение продолжается за счет сжигания дизельного топлива. Такое решение позволяет решить проблему с маленькой ёмкостью батареи и невозможностью ее подзарядки, при этом уменьшить негативное влияние двигателя, сжигающего топливо на окружающую среду.
Так же современные аккумуляторы имеют срок службы от 3 до 10 лет, и нуждаются в специализированной утилизации, но не везде есть необходимые условия для такого вида отходов.
Проблемы могут возникнуть и в северных странах, поскольку низкие температуры уменьшают ёмкость аккумулятора до 40% при и так не высоком запасе хода.
Поскольку электромобили начали развивать только недавно, даже у развитых стран нет нужной инфраструктуры для электромобилей, как есть для обычных автомобилей с ДВС. В Америке и Европе в настоящее время активно развивается сеть зарядных станций для электромобилей, чтобы их использование стало распространяться с большей скоростью. Инфраструктуру развивают не только в городах, но и решаются задачи по возможности использования электромобилей для междугородних путешествий и транспортировки грузов на большие расстояния.
1. Электромобиль и перспективы его развития [Электронный ресурс]. -Электрон. журн. — Режим доступа: ШрБ^/’^^^Шпёате^аЬ гевеагсЬ.ги/ги/агйс1е/у1е,№?1
Электромобили: достоинства, недостатки и перспективы
В последние годы электромобили получают все более широкое распространение. Совершенствуется их конструкция, расширяется предложение — мировые гранды автомобилестроения всерьез взялись за эту тему и предлагают новые, совершенные модели. Некоторые страны уже объявили сроки полного перехода на электрическую тягу. Но это вовсе не первое пришествие машин с электрическим мотором. На заре автомобилизации электродвигатель успешно конкурировал с ДВС.
История появления электромобилей
Первые электрические транспортные средства появились еще в девятнадцатом веке. Они уверенно конкурировали с несовершенными двигателями внутреннего сгорания и громоздкими паровыми машинами. Скорость в 100 км/ч впервые покорилась именно электромобилю. И только в двадцатые годы прошлого столетия ДВС, который совершенствовался быстрыми темпами, стал основным типом двигателя для автомобилей. Электромобили требовали длительной зарядки и имели ограниченный запас хода.
Очередная волна увлечения электрическими машинами началась в шестидесятые — семидесятые годы. Причина — энергетический кризис и развернувшаяся борьба за сохранение окружающей среды. И снова ДВС победил: стал совершеннее, экономичнее, чище. Электрокарам достались узкие ниши коротких городских перевозок, специального экологически чистого и бесшумного транспорта. Но массовыми они так и не стали. Причина та же — несовершенные аккумуляторы и ограниченный запас хода.
Сейчас мы переживаем третье пришествие электромоторов. И теперь у них есть реальные шансы потеснить ДВС. Ведь принципиально новые аккумуляторные батареи обеспечивают электромобилям солидный запас хода. Неужели главная проблема решена? Давайте разберемся.
Устройство современного электромобиля
Внешне электрический автомобиль мало отличается от собрата с двигателем внутреннего сгорания. Да и конструктивно они схожи: Кузов, подвеска, двигатель, трансмиссия. Но есть ряд серьезных отличий. Первое — аккумуляторы. Современные батареи относительно компактны, но все же занимают большой объем и имеют значительный вес. Их стараются размещать как можно ниже: в днище электрического авто, на полу багажника. У электрических авто нет коробки передач. Оптимальная характеристика крутящего моментам электромотора позволяет от нее отказаться. Да и полный привод можно реализовать с применением отдельных электромоторов для передней и задней осей, без сложной трансмиссии. На некоторых электромобилях сохранились. радиаторы. Электрический двигатель и батарея при работе сильно нагреваются и требуют эффективного жидкостного охлаждения.
Плюсы электромобилей
Электромобили имеют ряд важных преимуществ перед авто с бензиновыми двигателями. Рассмотрим некоторые из них:
Дешевизна электроэнергии
При сегодняшнем уровне цен стоимость электроэнергии, затраченной на километр пробега, заметно ниже затрат на бензин или дизельное топливо на тот же километр.
Экологичность
В электродвигателе не сгорает углеводородное топливо, а значит нет вредных выбросов. Но как вырабатывалась потребляемая машиной электроэнергия, насколько она «зеленая»? Тепловые, атомные, гидроэлектростанции с природой не очень дружат. Добыча и производство цветных металлов, которые используются в электродвигателе и аккумуляторной батарее, тоже не самый экологически чистый процесс.
Оптимальная характеристика двигателя
Именно она всегда привлекала инженеров. Чем ниже обороты, тем выше крутящий момент. Коробка передач не нужна. Кроме того, современные электромоторы имеют высокий КПД — более 90%. Тепловым машинам такое и не снилось! А система рекуперации при торможении позволяет получить КПД выше 100%.
Другие преимущества электромобилей
Можно отметить и другие плюсы электрокаров. Проще механическая часть, меньше движущихся и трущихся частей, не требуется специальное моторное масло. Их проще (и дешевле!) обслуживать, они не знают проблем зимнего пуска, не теряют мощность в горах. А еще не шумят и не создают вибраций при работе.
Минусы электромобилей
Недостатков у электромобилей, которые сдерживают их широкое распространение пока достаточно. Рассмотрим основные:
Ограниченный пробег
По-прежнему — основная проблема. Современные машины с электромотором проходят на одной зарядке 200. 400 километров. Но это в идеальных условиях. В морозы емкость батарей падает, и пробег сокращается. А еще и салон обогревать нужно — на это тоже электроэнергия расходуется.
Долгая зарядка
Заправить машину бензином — дело нескольких минут. Зарядка электрокара займет несколько часов. Существуют системы быстрой зарядки: час — другой и — готово. Но такой процесс не слишком полезен для батареи.
Отсутствие инфраструктуры
Необходима широкая сеть зарядных станций, что для России, с ее пространствами — серьезная проблема, решение которой потребует больших вложений. Без этого электромобили так и останутся экзотикой. Не от квартирной же розетки на десятом этаже заряжать машину?!
Другие недостатки электромобилей
Аккумуляторные батареи имеют свойство деградировать. Со временем их емкость падает, они плохо «держат» заряд. Замена батареи в электромобиле — дорогое удовольствие. Кроме морозов, аккумуляторы не любят и сильной жары — работают нестабильно. Электромобили дороже аналогичных бензиновых или дизельных машин. Их масса выше, за счет тяжелых батарей. Хотя статистика и говорит, что электрокары реже горят, но уж если загорелось. Тушение литиевых аккумуляторов — головная боль пожарных всего мира.
Пути совершенствования электромобилей
Электрическая часть, управляющая электроника, шасси современных электромобилей достаточно совершенны. По ходовым качествам они порой даже превосходят машины с ДВС.
Прежде всего необходимо увеличивать пробег на одной зарядке и уменьшать время зарядки батареи. Нужны компактные и относительно легкие аккумуляторы большой емкости. Батареи будущего должны быстро заряжаться, держать емкость на морозе и не бояться перегрева. Медленная деградация — еще одно важное требование. Именно прорыв на аккумуляторном фронте сможет уравнять возможности электрических авто и традиционных машин.
Сегодня применяются литий — ионные батареи со всеми их преимуществами и недостатками. Эксперименты с альтернативными типами аккумуляторов: литий — серными, алюминий — ионными, металл — воздушными и другими пока не дали нужного результата. Их достоинства полностью нивелируются недостатками. Одни боятся морозов, другие полностью деградируют за полсотни циклов заряд — разряд. Так что ждем прорыва на аккумуляторном фронте!
Перспективы применения в России
Норвежский путь — полный переход на электромобили к 2024 году — не для России. Электромобили у нас продаются давно. Сегодня у официального дилера можно купить электрокар люксовой марки: Порше, BMW, Мерседес, Ягуар. Особняком стоит китайский JAK. Это говорит о том, что электромобиль сегодня — удел состоятельных россиян. Попытка того же Рено продавать машины с электромотором давно и бесславно завершилась. Неофициальные продавцы предложат практически любую модель, как новую, так и подержанную. Новые электромобили дороги и приобретают их в основном люди состоятельные, которые и зарядку себе в частном доме организуют и. на обычный автомобиль пересядут, когда нужно.
Получается — электромобили в России не имеют перспектив? Вовсе нет. Если государство даст преференции потенциальным владельцам: налоговые льготы, субсидии, выгодные кредиты, бесплатные парковки, низкие расценки на электроэнергию, простимулирует создание широкой сети зарядных станций, то в больших городах, особенно южных, электрические авто вполне могут прижиться. Для совершения не очень далеких поездок по городу и окрестностям, без удаления от зарядных станций современный электромобиль вполне подходит.
А вот поездка на машине с электромотором из Москвы в Якутск пока выглядит фантастикой. Слишком страна у нас большая. А местами и очень холодная.
Пять преимуществ электрокаров перед автомобилями с ДВС
Главное преимущество электромобиля — это его экологичность. Но на этом плюсы «зеленого» транспорта не заканчиваются. Рассказываем о пяти других значимых преимуществах электрокаров.
- Простое техническое обслуживание
- Улучшенная динамика
- Оптимальный полный привод
- Просторный салон
- Тихое и комфортное вождение
«Соллерс Груп» совместно с «РусГидро» запускают совместный…
Сегодня электромобили на дороге — не редкость. Почему все больше людей делают выбор в пользу «зеленого» транспорта и в чем их неочевидные преимущества — делимся в этой статье.
Главное преимущество электромобиля — это его экологичность. Но на этом плюсы «зеленого» транспорта не заканчиваются. Владельцы электрокаров экономят на бензине и техническом обслуживании, не стоят в очередях на заправке и ездят с большим комфортом. А конструктивное превосходство электромобилей ощущается с выходом каждой новой модели.
Простое техническое обслуживание
Электрокары требуют меньшего объема технического обслуживания, чем машины с двигателем внутреннего сгорания.
Несмотря на то, что каждый автопроизводитель дает разные рекомендации касательно сроков планового ТО для своих машин, электрические системы нуждаются в меньшем вмешательстве технических специалистов. Дело в том, что в электрокарах минимальное количество обслуживаемых узлов и компонентов. Например, не нужно заменять моторное масло, трансмиссионную жидкость, свечи зажигания. Детали тормозной системы авто, работающих на электротяге, служат дольше благодаря функции рекуперации.
Стоит отметить, что электрокары, как и машины с ДВС, нуждаются в обслуживании световых приборов, шин, салонных фильтров и щеток стеклоочистителей.
Улучшенная динамика
Электрокары отличаются плавной динамикой и быстрым ускорением. Например, Nissan Leaf второго поколения разгоняется до «сотни» всего за 6,5 секунды. А звание самой быстрой машины в мире принадлежит Tesla Model S Plaid, которая набирает скорость 100 км/ч всего за две секунды.
Динамика — весомое преимущество электрокара. Крутящий момент достигается с малых оборотов, что позволяет водителю быстрее реагировать и действовать в непредвиденных ситуациях, при переходе между полосами или вырываться вперед на светофоре.
Оптимальный полный привод
Для обеспечения вращения всех четырех колес, автомобили с ДВС оснащаются сложными механическими трансмиссионными агрегатами, которые «съедают» свободное пространство салона. В электрокарах система полного привода создается более простым способом — для каждой оси используют отдельный электродвигатель.
Сегодня самым оптимальным вариантом обеспечения полного привода, является концепция двух электрических двигателей: передний привод приводит в движение передние колеса, а задний — задние. Эта концепция воплощена в полноприводном KIA EV6. Актуальные механические и программные решения позволяют немедленно распределять энергию и крутящий момент между осями, улучшая тягу и управляемость.
Просторный салон
Электрокар, с внешними габаритами компактного автомобиля с ДВС, имеет внутреннее пространство машины среднего размера. Все дело в особенностях конструкции.
Разрабатывая платформы для электрокаров, инженеры размещают колеса как можно дальше по углам авто. Еще «зеленый» транспорт оснащен более компактными электродвигателем и трансмиссией. Как результат, места в салоне остается больше. Также свободное пространство образуется за счет более рационального расположения элементов интерьера, которое возможно благодаря ровному полу.
Электромобиль может похвастаться большим количеством отсеков для хранения. Например, место под капотом часто используется как дополнительный багажник.
Тихое и комфортное вождение
Некоторым водителям нравится громко ревущий мотор, но многим он мешает сконцентрироваться на дороге. Электромобили не издают лишних шумов и вибраций, поэтому идеально подходят как для путешествий, так и для поездок в черте города.
Часто звук двигателя помогает водителю лучше чувствовать машину во время вождения. Но шум издает не только мотор, а и шины, которые лучше слышно при вождении электрокара. Также многие производители электромобилей оснащают машины «синтезированными звуками», которые делают их более «заметными».
Все преимущества электромобилей говорят об их большей комфортности. Когда говорят о недостатках владения электромобилем, упоминают слаборазвитую зарядную инфраструктуру. Но эту проблему легко решить, установив личную ЭЗС в гараже или во дворе. Более того, такие зарядные станции помогают продлить жизнь аккумулятора электрокара, а значит машина прослужит вам дольше.
Неожиданное преимущество автомобилей с ДВС перед электромобилями: проблемы с колёсами и шинами вдвое реже
У автомобилей с двигателями внутреннего сгорания обнаружилось неожиданное преимущество перед электромобилями. Об этом свидетельствует статистика британской компании Britannia Rescue, специализирующаяся на помощи автомобилистам на дорогах.
Обычно будущие владельцы переживают о запасе хода и откладывают переход с автомобиля с ДВС на электромобиль из-за опасения остаться с разряженным аккумулятором. Как отмечают эксперты Britannia Rescue, проблемы у пользователей электромобилей значительно чаще возникают из-за колёс и шин, чем из-за аккумуляторных батарей, — вероятность такой поломки в три раза выше.
Анализ аварийных сообщений за последние три года показывает, что 37% водителей вызывают службы помощи из-за проблем с колёсами или шинами, тогда как из-за разрядки аккумулятора — только 11%. Также это более чем в два раза чаще, чем у автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем, в среднем только 16% водителей которых ссылаются на проблемы с колёсами или шинами в качестве причины поломки.
Проблемы с колёсами или шинами часто связаны с избыточным весом автомобиля, вызванным аккумулятором, из-за чего он может быть на 50% тяжелее, чем традиционный бензиновый или дизельный автомобиль.
Проблемы с колёсами иногда усложняются тем фактом, что большинство производителей больше не устанавливают запасное колесо в стандартную комплектацию. Поэтому водители из-за спущенной шины или другой проблемы с колёсами, не могут сами справиться, и им приходится вызывать службы помощи.
Из-за того, что водители не могут завести свой электромобиль, в том числе и дома, приходится 21% вызовов. Это может произойти по разным причинам, например из-за разряженной батареи или батареи, не держащей заряд, а также из-за длительного пребывания транспортного средства без движения.