Przy pozornej prostocie pomysły elektrycznego piękna rozwiązań dla niej nie znaleziono. A czy w ogóle warto się za to brać, jeśli ani ropy, ani gazu, aż się nie kończy?
W latach dwudziestych ubiegłego wieku ciężarówka Hansa-Lloyd była napędzana akumulatorami ołowiowymi. Czy wiesz, ile energii potrzebuje nowoczesny samochód klasy B, aby przejechać 100 km? Okazuje się, że nie tak bardzo - około 18 kW. Jeśli weźmiesz tę energię z gniazdka, tankowanie będzie kosztować (zgodnie z taryfami moskiewskimi z 2011 roku) 68 rubli w dzień lub 17 w nocy. Cóż, będziesz potrzebował około 7 litrów benzyny na sto, czyli dwieście rubli. Okazuje się, że jest to ogromna wygrana - trzy razy, a nawet wszystkie dwanaście! W Europie jest tego jeszcze więcej. Gra jest zdecydowanie warta świeczki, ale... BEZ DALSZEGO ADPoszukańczym rozwiązaniem problemu jest zbieranie zwykłych akumulatorów ołowiowych i nie tylko. Na przykład standardowy akumulator o pojemności 60 Ah – ile energii się w nim znajduje? Przy bardzo przybliżonych obliczeniach można po prostu pomnożyć tę moc przez 12 V, otrzymujemy 0,72 kW. Dlatego na 100 km przebiegu wymagane jest umieszczenie w samochodzie 25 takich akumulatorów, 4000 rubli i 16 kg każdy. Pomnożąc otrzymujemy 100 000 re i 400 kg nadwagi. Z powodu tych czterech centów, nasz samochód, nawiasem mówiąc, i tak nie przejedzie planowanych 100 km. Kolejna zasadzka: pracując w trybie cyklicznym z głębokim rozładowaniem, akumulatory ołowiowe nie są zbyt trwałe. Jeśli uda Ci się przejechać 50 000 km, trzeba będzie wymienić wszystkie akumulatory (i to nie najlepsze i najdroższe, może nawet po 5000 km!). A im bliżej "godziny X", tym krótszy będzie przebieg po każdym ładowaniu. Po otwarciu maski Nissana Cube EV chcesz odłożyć klucze i udać się po tester lub oscyloskop. ROZPAKUJMY TELEFON, ROZDEMONSTRUJMY NAKRĘTKĘPrzebawki są znacznie bardziej zaawansowane! A nawet światło - porównaj gęstość ołowiu i litu. W każdym kilogramie litowo-jonowym można zgromadzić aż 0,13 kW. h energii, podczas gdy w paliwie ołowiowym jest to tylko 0,03 kW. Ponownie sięgnij po kalkulator. Tak więc na 100 km przebiegu wystarczy nam akumulator o wadze zaledwie 138 kg, a cena... I tutaj wszystko jest proste: dziś kilowatogodzina z akumulatora litowo-jonowego kosztuje co najmniej 700 euro, ale raczej cały tysiąc. Za sto wiorst otrzymujemy 12 600 euro. Lepiej nie przeliczać go na ruble, przy każdym kursie wymiany kwota będzie wygórowana. To prawda, że trwałość jest całkiem przyzwoita: wystarczy na pięć do dziesięciu lat. Szkoda, że taka bateria bardzo boi się mrozu i przegrzania. W pierwszym przypadku będziesz miał po prostu pecha, w drugim - eksploduje!Pozostałości po eksplodującej baterii laptopa o pojemności 5000 mAh Będziesz musiał dodać system kontroli temperatury, który również nie jest tani, a także marnuje energię. Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe są często stosowane w elektronarzędziach. Pod względem energii właściwej znajdują się one pomiędzy ołowiem a litowo-jonowym, gromadząc około 0,08 kW na kilogram masy. Trwałość również nie jest zła: powinna wystarczyć na 100 000-250 000 km przebiegu. Cena jest gorsza: każda kilowatogodzina będzie kosztować około 400 euro. Nie działają też na mrozie, trzeba je podgrzać. PRZEPRASZAM, ALE CZY SĄ INNE BATERIE?Tak, zakres akumulatorowych systemów elektrochemicznych nie ogranicza się do wymienionych typów. Na przykład apologeci tak zwanych akumulatorów cynkowo-powietrznych obiecują, że wkrótce osiągną gęstość energii trzykrotnie większą niż w przypadku akumulatorów litowo-jonowych. Ale na razie, po stu cyklach ładowania-rozładowania, trzeba je wyrzucić. Akumulatory sodowo-niklowo-chlorkowe ZEBRA, izolatory sodowo-siarkowe NGK wymagają wysokiej temperatury od 100 do 300 ° C. Niezbyt zdrowe dla samochodu. Nie ma jeszcze innych prawdziwych kandydatów na wolne miejsce zbiornika gazu. Charakter problemów z temperaturą w akumulatorach tłumaczy się tym, że procesy akumulacji i uwalniania w nich energii są zawsze związane z reakcjami chemicznymi, które są w dużym stopniu zależne od temperatury. Ale dziś istnieją inne, czysto fizyczne urządzenia pamięci masowej – superkondensatory. Jeśli wybierzesz próbki wysokiego napięcia (400 V), przebieg 100 km będzie wymagał pojemności około 1000 F. Ile to jest w kilogramach? Gęstość energii właściwej w superkondensatorach wynosi około 0,005–0,01 kW. h/kg, czyli wymagana będzie skrzynia o wadze około kilku ton na 100 km. Zależność między gęstością mocy a właściwą pojemnością energetyczną różnych typów akumulatorów:CO JESZCZE ZAPOBIEGA ZŁEMU TANCERZOWI?Wszystkie akumulatory mają również pewne cechy, które dodatkowo komplikują ich użytkowanie w samochodzie elektrycznym. Na przykład zależność określonej mocy wyjściowej od określonej gęstości energii. Widać to wyraźnie na powyższym wykresie i wyjaśnijmy to w ten sposób: im bardziej energochłonna może być bateria, tym mniej energii będzie w stanie oddać. Jest to bezpośrednia ilustracja przysłowia "Im ciszej idziesz, tym dalej idziesz". To właśnie z powodu tej zależności samochody elektryczne są częściej samochodami elektrycznymi: te ostatnie nie potrzebują setek kilowatów do wystarczająco rozbrykanej, dynamicznej jazdy. Najśmieszniejsze jest to, że to szkodliwe wiązanie jest najsłabsze w starożytnych akumulatorach ołowiowych, a najsilniej w nowomodnych akumulatorach litowo-jonowych... Kolejnym haczykiem jest to, że im szybciej spróbujemy naładować akumulator, tym szybciej go "wyczerpie". I chociaż obecnie istnieją stosunkowo szybkie stacje ładowania (trwają około trzydziestu minut), to i tak lepiej uzbroić się w cierpliwość przez osiem godzin. Ale nie zawsze jest to możliwe i jest mało prawdopodobne, aby dodało entuzjazmu zwolennikom mobilizacji elektrycznej. Możesz oczywiście sprawić, że baterie będą łatwo wyjmowane i wymieniane na każdej "stacji ładowania". Nawiasem mówiąc, ta zasada jest znana od bardzo dawna: pamiętaj o jeździe na manetkach. Ale nie nadaje się dla wszystkich: co innego dla dArtagnana, który był w służbie królewskiej, a zupełnie inna - baron Danglars, który kupił najlepsze konie w Paryżu za bajeczne pieniądze, aby na nich jeździć! Wreszcie problem klimatyzacji w samochodzie elektrycznym. Niestety zarówno klimatyzator, jak i piec zużywają całkiem sporo. A gdy już znajdzie się w korku, łatwo jest dotrzeć do pustego kaloryfera, nie jadąc nawet do połowy drogi do biura z gniazdkiem. Wyjście nadal można znaleźć w autonomicznych grzejnikach zasilanych etanolem, ale to obala pierwotny pomysł: zbiornik jest znowu potrzebny. A jeśli nadal istnieje, to może, cóż, to elektryczność!A JEŚLI HUK?Baterie litowo-jonowe nadal wybuchają, i to regularnie. Póki co sprawa ogranicza się do małych baterii w telefonach komórkowych i laptopach, a mimo to na świecie odnotowano kilkanaście przypadków śmierci od wybuchającego telefonu. Wystarczy, że włożysz go do lewej kieszeni na piersi - i nie jesteś od niczego ubezpieczony. Na przykład w 2007 roku w Chinach zmarł 22-letni spawacz. Fragmenty jego telefonu (podobno z fałszywą baterią) rozerwały mu klatkę piersiową, złamały żebro i wbiły się w serce. Mieszkaniec Kalifornii doznał oparzeń drugiego i trzeciego stopnia po tym, jak telefon komórkowy eksplodował w kieszeni jego spodni. Pożar odnotowano również w mieszkaniu w Moskwie od zapłonu baterii telefonicznej. Konsekwencje eksplozji zabezpieczającego urządzenia mobilnego, lekkomyślnie pozostawionego do naładowania w garażu w Kalifornii. Jeśli taka niszczycielska siła ukryta jest w maleńkiej baterii telefonicznej, to można sobie wyobrazić skalę eksplozji baterii samochodu trakcyjnego. Dlatego wszystkie są wyposażone w zaawansowany system kontroli temperatury, który natychmiast zatrzymuje ładowanie (lub rozładowanie) w przypadku niebezpieczeństwa przegrzania. Jak widzieliśmy, przewożenie akumulatorów ołowiowych nie jest dobrym pomysłem, ale wystarczy do nauczania studentów uniwersytetu w Rio de Janeiro, zdecydował profesor Luis Perez i zlecił zadanie techniczne dotyczące przekształcenia starego Volkswagena Transportera T1 z silnikiem z tyłu w samochód elektryczny. Biorąc przemysłowy silnik trójfazowy o napięciu 220 V, rozwijający 22 kW i moment obrotowy 81 Nm, studenci szybko zorientowali się, że muszą połączyć szeregowo 20 12-woltowych akumulatorów trakcyjnych o pojemności 47 Ah, dodać falownik, jednostkę sterującą i... I okazało się, że to coś cicho jadącego, z silnikiem wystającym z tyłu w pudełku i kabiną wypełnioną akumulatorami. Co prawda nie osiągnęli stu kilometrów przebiegu, ale jeździ pięćdziesiąt treningowych samochodów elektrycznych. A nawet przenosi coś z wydziału na wydział. Ale z boku zielonej furgonetki, z pełnym do tego prawem, widnieje dumny napis: Emissão Zero. Samochód otrzymał status prototypu autobusu miejskiego, a w zeszłym roku wziął nawet udział w forum Michelin Challenge Bibendum, zdobywając certyfikat honorowy. Na zakończenie przytoczymy słowa prezesa aliansu Renault-Nissan, Carlosa Ghosna: "Nie sądzę, aby Rosja była w czołówce, jeśli chodzi o pojazdy elektryczne i hybrydowe. Po pierwsze, Rosja produkuje dużo ropy naftowej, po drugie, Rosja jest bardzo dużym krajem, a po trzecie, nikt w Rosji jeszcze nie stymuluje rozwoju rynku pojazdów hybrydowych i elektrycznych.