Так ли экологичны электромобили?

Так ли экологичны электромобили?

Норвегия, мировой лидер по переходу на электромобили, может похвастать экологичностью этих машин потому, что энергия для них добыта исключительно на гидроэлектростанциях. Но насколько экологичным окажется авто с электродвигателем, если электроэнергия для его зарядки будет выработана путём сжигания углеводородов?

Путём множественных исследований было подтверждено, что эффективность использования энергии электромобилями выше, следовательно они выбрасывают меньше парниковых газов и других загрязнений, чем автомобили с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Европейские исследования, основанные на ожидаемом уровне производства на 2020 год, говорят о том, что электромобиль, который использует исключительно ту энергию, которая была добыта от сжигания углеводородов, нуждается в 2/3 энергии топлива, которую использует аналогичный автомобиль с ДВС для преодоления той же дистанции.

На каждые 100 километров, пройденных на бензиновом автомобиле…

Несмотря на тот факт, что энергия на передвижение обоих автомобилей добывается путём сжигания одного и того же топлива, электромобиль использует намного меньше. И несмотря на то, что в обоих случаях сжигание ископаемого топлива влечёт за собой выбросы парниковых газов и других загрязнений, лучше, когда эти выбросы происходят на электростанции вне города, а не прямо на дороге перед школой или жилым домом.

Есть много видов электромобилей

Переход от авто с ДВС к электрокару — это не скачок, а множество шагов, каждый из которых — это степень и характер использования бензиновой и электрической силовых установок, того, откуда берётся энергия и как она хранится.

Авто с ДВС. Классическая схема, в которой двигатель сжигает топливо и непосредственно приводит в движение колёса. Энергия торможения рассеивается в атмосферу в виде тепла.

Гибрид. Энергия торможения запасается в батареях при рекуперативном торможении, так же батареи заряжаются от ДВС в определённых режимах езды. Энергия, запасённая в батареях, используется для движения на низких скоростях, преимущественно в условиях города. Гибридные автомобили расходуют энергию эффективнее, несмотря на отсутствие возможности зарядки от сети.

Подключаемый (Plug-in) гибрид . Основным источником энергии по-прежнему является ДВС, однако появляется возможность зарядить батарею от электросети. Эффективность такого решения занимает промежуток между авто с ДВС и полноценным электромобилем, однако при этом максимальный пробег — аналогичный классическому авто. Объём ущерба экологии зависит от того, каким способом была выработана электроэнергия, которой заряжается батарея.

Электромобиль с увеличенным запасом хода. Некоторые модели электромобилей оснащаются ДВС, который предназначен исключительно для зарядки основной батареи автомобиля в том случае, если батарея села далеко от зарядной станции. Экологичность таких автомобилей зависит от экологичности источника электроэнергии, которой заряжена батарея.

Электромобиль. Энергия запасается в батареях от сети и при рекуперативном торможении, в движение автомобиль приводится только электромотором. Экологичность полностью зависит от источника энергии, которой заряжена батарея.

Энергию из каких источников использую я?

На практике, то, как добывается электроэнергия, зависит от страны, в которой Вы живёте. Владельцы электроавтомобилей в Норвегии заряжаются в основном электроэнергией от гидроэлектростанций (по европейской классификации они относятся к энергии ветра), во Франции — от ядерной энергии, в Германии и Великобритании — преимущественно от ископаемой энергии и энергии из возобновляемых источников (что и означает «смешанные источники). В США источники электроэнергии меняются в зависимости от штата: в Калифорнии широко используют возобновляемые источники, ближе к северу страны в основном используются ископаемые ресурсы, в том числе уголь.

А как же влияние на экологию процесса изготовления и сборки автомобиля?

Отчёт агенства Ricardo установил, что при производстве одного легкового автомобиля в среднем вызывает выброс 5.6 тонн эквивалента СО2 в атмосферу, в то же время для электромобиля эта цифра в среднем составляем 8.8 тонн, почти половина из которых вызваны процессом производства батарей. Несмотря на это, тот же отчёт говорит, что суммарные выбросы эквивалента СО2 при изготовлении и эксплуатации электромобиля в течении всего срока жизни его батарей составят около 80% от выбросов автомобиля с ДВС только в течении его эксплуатации, без учёта изготовления. В то же время недавно опубликованный анализ Financial Times ставит под вопрос экологичность электрокаров, в особенности грузовых моделей.

Источники

• перевод
• перевод с английского
• EV
• электромобили
• автомобили будущего
• экология
• парниковый эффект

Альтернативное топливо для автомобилей в виде электричества

Оно уже используется в полностью электрических моделях машин, гибридных и плагин-гибридных силовых установках автомобилей.

Электричество как альтернативное топливо для автомобилей

Машины, использующие для своего движения электрическую энергию, применяют ее по-разному. В связи с этим они отличаются между собой конструкцией силовой установки.

Электромобиль

Это машина, использующая для движения только электрическую энергию. Она накапливается и хранится в специальных аккумуляторных батареях.

В зарубежных источниках информации автомобили обозначаются аббревиатурой «BEV» (battery electric vehicle) — автомобиль на электрической батарее.

Так устроен электромобиль

В таких транспортных средствах нет и не может быть двигателя внутреннего сгорания. Вместо него – только электромотор (один или несколько), который приводится в работу энергией аккумуляторных батарей.

Преимущества электромотора перед ДВС

Во-первых, это превосходный крутящий момент, доступный практически сразу после нажатия на педаль газа. Машины, использующие альтернативное топливо для автомобилей, могут очень быстро стартовать. Из положения полного покоя скорости 100 километров в час они достигают буквально за считанные секунды.

Во-вторых, незначительное количество движущихся составляющих, что делает электромобили значительно проще в обслуживании. В-третьих, электродвигателю не требуется периодическая замена масла и заправка жидким топливом.

Наконец, зарядка аккумуляторной батареи обходится значительно дешевле – от одной трети до половины стоимости заправки бензином.

Кроме этого, одним из преимуществ электромобиля является возможность зарядить аккумулятор от возобновляемых источников энергии. Например, от солнечных лучей. Для этого нужно иметь солнечные панели, использование которых набирает популярность.

Недостатки электромобиля

Основным из них является небольшой пробег на полном заряде батареи без дополнительной подпитки электроэнергией. Такое альтернативное топливо для автомобилей по этому параметру пока не может показать достойный результат. Основная масса доступных по цене машин на электрической тяге способна проехать не более 160 километров.

Есть исключения. Например, американский электромобиль Tesla Model S, у которого этот показатель значительно выше. Он составляет около 470 километров. Но это дорогой вариант. Более доступная модель — Tesla Model 3 имеет запас хода не менее 350 километров.

Электромобиль Tesla Model S

Сегодня создание и совершенствование электромобилей идет высокими темпами. Разработчики и производители делают всё, чтобы подтянуть этот показатель под среднестатистический для традиционных автомобилей.

Недостаток в виде дефицита зарядных станций постепенно уходит в прошлое и перестает быть проблемой. Уже есть терминалы, где пополнить электроэнергией аккумулятор можно за несколько десятков минут.

Дороговизна машин, использующих альтернативное топливо для автомобилей, также пока является сдерживающим фактором их распространения. Она преодолевается двумя путями.

Во-первых, во многих странах действуют льготные программы для приобретения. Во-вторых, создатели электрокаров работают над удешевлением батареи, как основной составляющей стоимости «зеленого» транспортного средства.

Машины с увеличенным запасом хода

Это по сути традиционные электромобили с возможностью подзарядки аккумулятора от небольшого топливного генератора. Он входит в состав силовой установки.

К вращению колес этот агрегат не имеет никакого отношения. Его включение в работу происходит тогда, когда заряд батареи истощается и необходимо его пополнить.

Электромобили, имеющие увеличенный запас хода, обозначается REEV (range extended electric vehicle). Можно также встретить и несколько другое их обозначение – REX или EREV.

Без подзарядки аккумулятора такой автомобиль проезжает немного – примерно от 50 до 150 километров. Дальше необходима работа генератора, чтобы выработать альтернативное топливо для автомобилей и пополнить емкости батареи. Естественно, что здесь не обойтись без использования бензина.

Преимущества и недостатки электромобилей с увеличенным запасом хода

Среднестатистические цифры говорят о том, что на этих машинах заряда аккумулятора хватает на целый день поездок.

А если вам пришлось ехать больше – включается бензиновый мотор, и остается следить за тем, чтобы в бензобаке не было пусто. В качестве проблемы таких машин остаются вопросы по обслуживанию ДВС.

Автомобили – гибриды (HEV)

В них блок аккумуляторных батарей может заряжаться только от ДВС, которым оснащена машина. Используя альтернативное топливо для автомобилей (возможности батареи), пробег составит всего от полутора до двух километров. В этой связи назвать такие машины электромобилями будет некорректно.

В чем их преимущество и недостаток

Главное здесь в расходе топлива. На 100 километров пробега он значительно меньше, чем у традиционного автомобиля. Для примера – гибрид Toyota Prius в городском цикле перемещения потребляет всего 4,7 литра бензина.

Устройство гибрида

Недостатком считается более дорогое обслуживание, чем других машин, где для движения используется электричество. Тем не менее, многие производителя автомобилей занимаются их выпуском.

Это в первую очередь Toyota, Ford, Honda, Hyundai. С такими силовыми установками они производят, как седаны, хэтчбеки, так и внедорожники.

Альтернативное топливо для автомобилей — плагин-гибриды

Эти машины обозначаются в англоязычном варианте как PHEV. Их отличие от гибридов в том, что проехать на электромоторе они могут около 35 километров. Батарея и электродвигатель таких машин мощнее, и заряжать аккумулятор здесь можно от внешней питающей сети.

Особенностью плагин-гибридов является специфика подключения в работу ДВС. Это происходит, если водитель резко ускоряется, и достаточно сильно нажал на педаль газа.

Porsche Cayenne E-Hybrid использует в своей силовой установке альтернативное топливо для автомобилей в виде электричества

Причем, такое случится, даже если аккумулятор плагин-гибрида в это время достаточно заряжен. Модели REEV никогда не включат ДВС в работу, пока батарея не разрядится.

Производители таких машин практически те же, что и гибридов. Среди марок — Toyota Prius Plug-in Hybrid, Honda Accord Plug-in Hybrid, Ford Fusion Energi.

Недостатки

Плагин-гибриды, использующие электричество как альтернативное топливо для автомобилей, требуют ухода за двигателем традиционной конструкции.

Автор: Сергей Морозов

Внимание! Это статья защищается законом об авторском праве в цифровую эпоху (DMCA). Запрещается любое копирование без моего разрешения.

Бензин, дизель, газ или электро?

Для северных регионов России, где морозы часто за -30ºС и зима длится почти полгода, самым лучшим вариантом будет бензин.

Факты против остальных:

Зимний дизель — дорогой, меньшая эффективность (цетан и плотность ниже), есть риск что замёрзнет, плохо греется мотор и салон автомобиля. Дополнительные отопители как «вебасто» не особо помогают и лишь дополнительно тратят топливо.

Газ – зимой также нужна зимняя смесь, она дороже и зачастую имеет загрязняющие примеси. Часто ставят дополнительные нагреватели на газовое оборудование. На севере мало заправочных станций с газом, а когда морозы доходят до -36ºС их и вовсе закрывают.

Электро – если вы ездите от теплого гаража до работы, где машину ждет также теплая парковка с розеткой, то вариант хороший. В северной Европе современные электромобили уже очень популярны, спокойно выдерживают сильные морозы и имеют самоподогреваемые аккумуляторы. Но на севере России отсутствует инфраструктура, где можно быстро зарядить автомобиль. Условно у Электро мобилей есть шанс развития на севере, после 2030 года, когда появятся новые поколения батарей и начнет активно развиваться инфраструктура.

Умеренные климатические регионы как Москва и Санкт-Петербург.

Зима не более 3 месяцев и морозы в -25ºС редкость. Большинство крупных городов попадают в эти регионы: Москва, Санкт-Петербург, Нижний-Новгород и т.д. Умеренная зима позволяет использовать любой тип топлива.

Если пробег менее 15 тыс.км. в год, то переплачивать за покупку дизельного или газового автомобиля бессмысленно.

Однако, исключением может быть регулярная езда в городе с пробками. В городе 7 000 км пробега по пробкам в холостую, равносильны 15 000 км на трассе, в таком случае можно рассмотреть дизельный автомобиль расход топлива будет существенно экономичнее в пробочном потоке.

На дизельные автомобили, которые продаются в России, устанавливают «вебасту» или электрофен, благодаря чему салон автомобиля прогревается быстрее чем бензиновые или на газе.

Что лучше для южного региона?

Зима мягкая, короткая 1-2 месяца. Но летом долгая и сильная жара.
Газовое и дизельное топливо лучше подходит для южных регионов. Но если в год вы проезжаете менее 15 000 км, то переплачивать за дизельный двигатель или переоборудование под ГБО не выгодно.

О дизеле

Преимущества:
+ Высокий крутящий момент и лучше КПД, чем у бензинового и газового. Благодаря этому: скорость, динамика и расход топлива автомобиля с грузом лучше, чем у аналогичного бензинового ДВС, но хуже электромобиля;
+ Перерасход топлива и снижение разгона груженого авто ниже бензинового;
+ Лучше подходит для частой езды по холмам, горам, серпантинам и бездорожью;
+ Перерасход топлива от включенного кондиционера ниже, чем у бензинового или газового авто;
+ Дизельные двигатели более надёжны при частой езде с грузом;
+ Не требуются свечи зажигания. Но для зимы нужны свечи накаливания;
+ При частой езде по трассе дизельный двигатель можно обслуживать реже чем бензиновый;

Нюансы и недостатки дизелей:
— Дизель выгоден только если вы проезжаете более 20 тыс.км. в год. (исключение — регулярная езда по городу);
— Дизель не рекомендуется регулярно использовать в городе с пробками, если средняя скорость автомобиля за квартал будет меньше 25 км/ч, то загрязняется EGR и не может нормально прожечься катализатор. Что грозит поломками;
— Зимой нужно зимнее ДТ. Оно дороже летнего на 2-3%. Менее эффективное чем летнее, увеличивается расход: ниже плотность и ниже цетановое число.
— Риск, что топливо замёрзнет в морозы;
— Зимой двигатель греется медленнее, поэтому требуется устанавливать к двигателю догреватель (н/р вебасто). Либо устанавливать электрофен, чтобы воздух в салоне прогревался быстрее;
— Обслуживать ДТ дороже чем бензин (запчасти дороже, моторного масла больше и т.д.);
— Цена современного ДТ Евро-5 приблизилась к бензину АИ-95 и продолжает расти, что увеличивает срок окупаемости авто;
— Топливные системы старых дизельных моторов Евро-3 и ниже быстро изнашиваются от недостатка смазки и серы в топливе Евро-5;
— У дизельных двигателей Евро-4 и ниже обычно сильные вибрации и звук;
— Дизельное топливо имеет ярко выраженных запах, что требует быть осторожным при заправке и пользоваться перчатками;
— Некоторые дизельные двигатели требуют заправлять мочевину для соблюдения Евро норм. Что увеличивает расходы и препятствует полноценно использовать транспорт в зиму, т.к. мочевина замерзает при -10ºС.
— Если планируете путешествовать по Европе, то учтите, что с 2019 года многие города Европы запрещают въезд дизельных автомобилей Евро-4 и ниже.

О бензине

Преимущества:
+ Широкий диапазон оборотов и преимущество в лошадиных силах обеспечивают лучшую динамику для обгонов, чем дизель. Но только если речь идёт об не сильно загруженном автомобиле;
+ Нет проблем зимой;
+ Экологичнее дизеля;
+ Больше возможностей для тюнинга автомобиля;

Нюансы:
— Современные бензиновые автомобили чаще страдают от угара масла;

О газе (ГБО)

Преимущества:
+ Не смотря на повышенный расход топлива, выходит экономичнее бензина и дизеля;
+ Можно увеличить интервал замены моторного масла и свечей (обычно на 25%);
+ Экологичнее дизеля и бензина, даже Евро-6;

Нюансы и недостатки ГБО:
— Нужно выбирать тип газа и оборудование под него: пропан или метан. А также потом искать заправки под конкретный тип газа;
— Техническое обслуживание автомобиля становится дороже;
— На газовом топливе снижается мощность двигателя;
— При переводе бензинового автомобиля на газ, расход топлива увеличивается на 10-15% из-за снижения мощности;
— Для окупаемости переоборудования на ГБО желателен ежегодный пробег не менее 20 тыс.км.;
— Турбо дизельный мотор также можно перевести на газ. Но данная услуга оправдана только для автобусов, грузовиков и пикапов;
— Для зимы нужна зимняя смесь. При этом большинство зимних смесей замерзает ниже -36ºС и требуется установка электрического подогревателя, но и его хватает с трудом до -40ºС);
— В регионах ещё мало газовых заправок;

Об электромобилях

Преимущества:
+ Максимальный крутящий момент доступен практически сразу. От этого машина более ровно и динамично разгоняется;
+ В случае полной загрузки, автомобиль лучше сохраняет свою динамичность и скорость чем у дизеля;
+ У большинства электрокаров отсутствует коробка передач: автомобиль становится надежным и комфортным;
+ Самый экологичный городской транспорт: нет выхлопа, нет моторного масла;
+ Автомобили с полным приводом имеют отдельные независимые двигатели. В случае поломки автомобиль сможет ехать с одним двигателем;
+ Многие считают, что аккумуляторы быстро выйдут из строя, особенно в северных широтах. Однако реальный опыт северных европейских соседей показывает, что самые современные электромобили с новыми поколениями аккумуляторов за 3 года эксплуатации в среднем теряют не более 15% ёмкости. Jaguar I-PACE для автомобилей, продаваемых в России, даёт гарантию исправной работы батареи 8 лет (или 160 тыс.км.) и ёмкость заряда не опустится ниже 70%.
+ Высота над уровнем моря не влияет на расход. Разряженный воздух не становится причиной перерасхода.

Нюансы и недостатки:
Формально современные батареи нужно менять через 10 лет или 300 тыс.км., когда батареи достаточно постареют и их ёмкость упадет ниже 50%. Многие заявляют, что стоимость замены будет очень дорогой. Но если сравнить с расходами по обслуживанию авто с ДВС за тот же период, то выходит паритет, а то и дешевле;
— Электромобили ещё дорого стоят и не окупаются по сравнению с традиционными автомобилями. Но переломный момент может начаться уже в 2022 году;
— Плохо развитая инфраструктура в России;
— На прогрев или охлаждение салона тратится много энергии;
— Долгая заправка;
— При производстве аккумуляторов для электромобилей, окружающей среде наносится намного больше вреда чем при производстве любого обычного двигателя и пару лет его работы. В перспективе при правильной утилизации устаревших аккумуляторов ситуация улучшится.

Бензин, дизель, газ, электромобиль, что надёжнее?

Условный рейтинг надёжности:
1. Электромобили — меньше механизмов, которые могут сломаться. Замена аккумуляторов наступает тогда же, когда и приходится вести капитальный ремонт обычного автомобиля;
2. Дизельные — при условии использования качественного дизельного топлива. Современные дизельные автомобили способны проехать 250 тыс.км. без серьёзных поломок, но только не в городе с пробками;
3. Бензиновый — средний пробег современного автомобиля до серьёзного комплексного ремонта, составляет 170 тыс.км. или каждые 5 лет.
4. Бензиновые электро гибриды — в сумме больше деталей, которые могут сломаться;
5. Бензин + газ. Формально ГБО мотор чище, масло можно менять реже. Однако, не упоминают про ежегодную проверку и обслуживание самого ГБО оборудования и возможные поломки. Это оправданно если ваш пробег велик, и экономия на топливе покроет обслуживание ГБО. Если рассматривать варианты для России, где зима достаточно длинная и холодная:
1. Бензин
2. Бензиновый гибрид — например Toyota Prius;
3. Бензин + газ — если газ замерзнет, вы сможете ехать на бензине;
4. Электроавтомобили — они бы заняли вторую строчку, если в России была бы достаточно развита инфраструктура зарядных станций и сервисов, способных их обслуживать.
5. Дизель. Главный недостаток — риск замёрзнуть даже с арктическим ДТ. Кроме того, в зимнем, особенно арктическом ДТ, низкое цетановое число, что ощутимо снижает мощность двигателя и чаще вынуждает работать на пределе.

Опубликовано: 08.08.2021 (обновлено: 31.05.2022 ) , автор NA88

Источник https://habr.com/ru/articles/413217/

Источник https://electrocars.top/2018/05/08/alternativnoe-toplivo-dlya-avtomobilej/

Источник https://axiona.ru/pubs/4.html