Насколько велик «топливный бак» электромобиля?
Введение
У многих людей, интересующихся электромобилями, часто возникают два вполне закономерных вопроса. «Почему у большинства электромобилей максимальная скорость ограничена электроникой?» и «Почему запас хода ниже по сравнению с аналогичным автомобилем с двигателем внутреннего сгорания?».
Ответ на первый вопрос, это учёт производителями множества факторов, но основным следует считать достижение оптимального сочетания мощности и безопасности.
Чтобы ответить на второй вопрос, необходимо принять во внимание энергосодержание различных видов топлива для двигателей и, конечно же, его эквивалент в высоковольтной аккумуляторной батарее.
Энергоемкость бензина и дизельного топлива
Начнем с энергоемкости двух самых популярных сегодня видов топлива в мире. Один литр бензина имеет энергоемкость 9 кВтч, а один литр дизельного топлива – почти 10 кВтч. Давайте представим эти данные в перспективе, типичный компактный автомобиль со скромным топливным баком на 40 литров, если он бензиновый, это означает, что он несет 360 кВтч энергии, а если он дизельный, то энергии будет эквивалентно 400 кВтч.
Энергоемкость высоковольтной батареи
Типичная высоковольтная батарея в компактном транспортном средстве в настоящее время содержит от 50 до 80 кВтч полезной энергии. Ключевым словом здесь является полезной, потому что полная энергия, содержащаяся в высоковольтной батарее, недоступна для трансмиссии. В аккумуляторной сборке, а именно так формируется высоковольтная батарея, есть необходимый верхний и нижний запасы(буферы) емкости. Причем верхний всегда меньше нижнего, потому что глубокий разряд высоковольтной аккумуляторной батареи может привести к необратимой деградации, поэтому производители больше закладывают запаса для разряда. В общем чем больше буфер — тем дольше держит батарея. Это очень сложная проблема для производителей, потому что больший буферный запас означает, что для движения транспортного средства доступно меньше чистой энергии. Для увеличения количества чистой энергии приходится увеличивать батарею за счет большего количества используемых модулей, что, в свою очередь, увеличивает вес и требования к пространству в автомобиле. Вопрос буфера очень важен, поэтому производители рекомендуют, чтобы при повседневном использовании заряд батареи оставался в пределах 20-80%.
Сравнение методов движения
В таблице ниже мы сравниваем три вида топлива в одном и том же автомобиле — бензин, дизель и электричество, а также эквивалентное содержание энергии между ними. В качестве примера мы использовали Peugeot 208, но цифры аналогичны другим автомобилям, доступным в различных топливных версиях. Мы перевели все виды топлива в кВтч для облегчения непосредственно сравнения.
| Модель | Энергоемкость топливного бака (кВтч) | Энергопотребление WLTP (кВтч/100 км) | Диапазон (км) |
| Peugeot 208 1.2 PureTech 130 л.с. EAT 8 | 396 | 47,7 | 830 |
| Peugeot 208 1.5 BlueHDi 102 л.с. | 410 | 40 | 1025 |
| Пежо е-208 136 л.с. | 45 | 15,4 | 292 |
Заключение и итоги.
Глядя на современные аккумуляторные технологии, видно что типичный топливный бак автомобиля с двигателем внутреннего сгорания несет почти в десять раз больше энергии, чем обычная батарея. С другой стороны, гораздо более высокая эффективность помогает развиваться электромобилям. Из приведенной выше таблицы легко увидеть, что электромобилю требуется почти в три раза меньше энергии, чем такому же автомобилю с ДВС, для прохождения одинакового расстояния. Это логично, поскольку электродвигатель может достигать КПД до 94%, в то время как современные бензиновые и дизельные двигатели с турбонаддувом и непосредственным впрыском топлива достигают КПД до 38-40%. Итак, сколько энергии нужно электромобилям, чтобы иметь сопоставимый запас хода? Используя приведенную выше таблицу в качестве справки, нам нужно 128 кВтч, чтобы соответствовать бензиновой модели, и 158 кВтч, чтобы достичь равного запаса хода с дизельной моделью.
Конечно реальное значение еще больше, поскольку, если в машине будет такой аккумулятор, потребление энергии будет выше из-за увеличенного веса. Таким образом, с современной аккумуляторной технологией практически невозможно иметь такой же запас хода, как у автомобиля с ДВС. Однако ранние данные свидетельствуют о том, что твердотельные батареи могут значительно сократить этот разрыв. Также они должны существенно помочь в другом смежном вопросе — зарядке.
Можно посмотреть сравнение зарядной мощности между видами топлива в таблице ниже.
| Тип топлива | Мощность зарядки/пополнения (кВт) |
| Бензин | 13 500 |
| Дизель | 15 000 |
| Электрический | 270 |
Современные электромобили могут заряжаться мощностью до 270 кВт. Эквивалентная «зарядная» мощность 50-литрового бака составляет 13 500 кВт для бензина и 15 000 кВт для дизеля. Это связано с тем, что время «зарядки» автомобиля с ДВС составляет около 2 минут. Опять же, разница в скорости «зарядки» колоссальная в пользу автомобиля с ДВС.
Очевидно, что это можно немного нивелировать в какой-то степени, заряжая электромобиль ночью, когда он не используется, чего нельзя сделать с обычным автомобилем. Кроме того, из-за того, что «бак» на электромобилях намного меньше, фактическая разница во времени зарядки не так велика, как можно заключить, глядя на разница в скорости зарядки. Тем не менее, нам, очевидно, нужны еще более быстрые варианты зарядки.
Почти способен синтезировать обратный захват серотонина.
