Последние несколько лет уделяется очень много внимания электромобилям, отмечая как неоспоримое преимущество, высокий КПД электродвигателя по сравнению с традиционным бензиновым двигателем автомобиля, его высокую экологичность, сводя всю проблему к отсутствию аккумуляторов, обеспечивающих запас пробега автомобиля между подзарядками.
Рассмотрим КПД двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на примере материала ссылка, данные из разных источников немного разнятся, но приходят примерно к одной и той же цифре: КПД ДВС равен примерно 20-25%, что наглядно и подтверждает ниже приведенная картинка.
Когда говорят о КПД двигателя ссылка чаще всего речь идет о «полезной работе», которая в определенных режимах на больших чаще всего судовых дизельных ДВС может достигать 54%, у автомобильного дизеля КПД «полезной работы» максимум 42%, у бензинового ДВС КПД «полезной работы» еще ниже 35%.
Если же вести речь о КПД «полезной мощности» учитывающей топливную эффективность и механические потери, то итоговый КПД «полезной мощности» составляет около 25% у автомобильного дизеля и 20% у бензинового ДВС.
Вал двигателя с колесами соединяет трансмиссия, т.е. коробка передач и привод, в среднем КПД трансмиссии принимают равным 90% механическая коробка передач, 85-87% автоматическая коробка передач.
Итоговый КПД автомобиля на ДВС «колесе» составляет около 22,5% дизельный двигатель и 18% бензиновый двигатель.
Для электромобиля.
Тяговый электродвигатель значительно проще устроен и имеет одно значение КПД «полезной мощности» — 90-95% Сслыка на Википедию
Электродвигатель Tesla model S имеет КПД – 95%.
Трансмиссия Tesla model S также очень проста и представляет собой одноступенчатый редуктор с КПД 98-99%.
Итоговый КПД Tesla model S «на колесе» — 94%.
Казалось бы все ясно, преимущество электромобиля подавляющее и не о чем больше говорить. Однако не будем спешить с выводами. Если посмотреть весь цикл энергопотребления электромобиля, картина ссылка существенно меняется:
Не будем голословными и просчитаем всю цепочку получения электроэнергии от исходного сырья, до двигателя электромобиля.
Производство электроэнергии. ссылка
- Наиболее высокий КПД (92-95%) — достоинство гидроэлектростанций. На них генерируется 14% мировой электромощности.
- Высоким КПД (80%) обладают АЭС. Их доля в мировом производстве электроэнергии составляет 22%.
- КПД тепловых электростанций не превышает 34%, на них вырабатывается 60 % процентов мировой электроэнергии.
- Другие виды электростанций, примерно 4% мировой электроэнергии.
Если взять средний КПД производства электроэнергии в мире (с учетом весовых коэффициентов) он составит примерно 51 %.
- Потери электроэнергии, при доставке к месту потребления, составляют примерно 10 %. Сюда еще надо добавить потери в городских распределительных сетях.
- Потери электроэнергии при зарядке аккумулятора от 5- ти до 10 %.
- Средний КПД аккумулятора за время его срока службы, не выше 85 %
- КПД на колесе 94 %
Таким образом, общий КПД цепочки исходное сырье — электростанция — электромобиль около 30%.
По другим данным ссылка КПД самого современного электродвигателя достигает 95%. КПД современной электростанции примерно 40%. При транспортировке электроэнергии по линиям электропередач теряется около 10%. В городской сети и при зарядке аккумулятора от розетки потери – 5-10%. То есть КПД всей системы – в лучшем случае 43%, в худшем – 38%. т.е. в среднем 40,5 %.
С учетом КПД аккумулятора получаем общий КПД чуть выше 30 %
Как видим, различие в КПД не столь существенное, как казалось на первый взгляд. А это значит и с экологией не все так радужно (только сырье будет сжигаться в других местах), и с экономичностью поездок, а учитывая замены дорогостоящего аккумулятора и рост цен на электроэнергию при массовом спросе на электромобили, не окажутся ли расходы на эксплуатацию электромобиля выше, чем у его предшественника ?
