Чаму электрамабілі спажываюць так шмат энергіі?

Электрычны транспартны сродакs (EVS) сталі краевугольным каменем сусветнага руху да больш чыстага і ўстойлівага транспарту. Аднак, агульны клопат з электрычны транспартны сродакs - іх энергаспажыванне, што часта здаецца адносна высокім у параўнанні з традыцыйнымі аўтамабілямі з рухавікамі ўнутранага згарання. Разуменне таго, чаму электрамабілі спажываюць так шмат энергіі, вельмі важна як для спажыўцоў, так і для вытворцаў, калі яны шукаюць спосабы павышэння эфектыўнасці і ўстойлівасці гэтых аўтамабіляў. Ёсць некалькі ключавых фактараў, якія спрыяюць больш высокаму спажыванню энергіі электрычны транспартны сродакs, пачынаючы ад абмежаванняў батарэі да дызайнерскіх меркаванняў.

1. Абмежаваная ёмістасць батарэі

Адна з галоўных прычын электрычны транспартны сродакs спажываюць значную колькасць энергіі з'яўляецца тое, што іх ёмістасць батарэі па сваёй сутнасці абмежаваная. У параўнанні з велізарнымі запасамі энергіі бензіну або дызеля, якія з'яўляюцца значна больш шчыльнымі формамі паліва, электрычныя батарэі проста не могуць захоўваць столькі энергіі ў адной фізічнай прасторы. У першую чаргу гэта звязана з шчыльнасцю энергіі акумулятараў, асабліва літый-іённыя батарэі (якія найбольш часта выкарыстоўваюцца ў электрамабілях), значна ніжэй, чым у выкапнёвага паліва.

У практычным плане, гэта азначае, што агульны дыяпазон руху ан электрычны транспартны сродак на адной зарадцы нашмат карацей, чым у бензінавага аўтамабіля з поўным бакам паліва. У выніку, кіроўцам часта трэба часцей зараджаць свае аўтамабілі, што прыводзіць да большага агульнага спажывання энергіі. Акрамя таго, ёмістасць батарэі таксама абмяжоўвае агульную выходную магутнасць, якую можна падтрымліваць на вялікіх адлегласцях, што патрабуе ад аўтамабіля частай падзарадкі, асабліва падчас працяглых паездак.

2. Страта энергіі акумулятара падчас цыклаў зарадкі і разрадкі

Яшчэ адна ключавая прычына большага энергаспажывання электрычны транспартны сродакs - страты энергіі падчас цыклаў зарадкі і разрадкі акумулятара. Няма батарэі 100% эфектыўны. У працэсе зарадкі, частка энергіі непазбежна губляецца ў выглядзе цяпла, і падчас разрадкі, не ўсю энергію, назапашаную ў батарэі, можна ператварыць у карысную працу. Гэтая неэфектыўнасць уласцівая хімічным працэсам, якія адбываюцца ўнутры батарэі.

Страты энергіі могуць адрознівацца ў залежнасці ад тыпу батарэі, якасць зараднай інфраструктуры, і тэмпература навакольнага асяроддзя, але гэта заўсёды фактар. Напрыклад, у той час як літый-іённыя батарэі адносна эфектыўныя ў параўнанні з іншымі тыпамі акумулятарных батарэй, яны ўсё яшчэ адчуваюць страты, якія з часам могуць нарастаць, асабліва калі транспартны сродак часта зараджаецца або разраджаецца з высокай хуткасцю (Нап., хуткая зарадка або падчас хуткага паскарэння). Гэтыя страты могуць прывесці да павелічэння агульнага спажывання энергіі пры той жа колькасці пройдзенай адлегласці.

3. Эфектыўнасць электрарухавіка

Электрычны транспартны сродакы спадзявацца на электрарухавікі для прывада колаў. У той час як электрарухавікі звычайна больш эфектыўныя, чым рухавікі ўнутранага згарання (ДВС), яны ўсё яшчэ адчуваюць пэўную ступень неэфектыўнасці, што спрыяе больш высокаму спажыванню энергіі. Эфектыўнасць электрарухавіка звычайна вызначаецца тым, колькі электрычнай энергіі пераўтворыцца ў механічную, і як мала губляецца ў выглядзе адпрацаванага цяпла.

Ёсць некалькі фактараў, якія спрыяюць неэфектыўнасці электрарухавікоў у транспартных сродках. Першы, немалую ролю адыгрывае якасць і дызайн самога матора. У той час як сучасныя рухавікі, як правіла, добра спраектаваны, ёсць яшчэ страты з-за такіх фактараў, як супраціў у электрычных правадніках і трэнне ў рухомых частках. Дадаткова, патрабаванні да магутнасці транспартнага сродку - такія як язда на больш высокіх хуткасцях або хуткае паскарэнне - могуць выклікаць мацнейшую працу рухавіка, што часта прыводзіць да большай неэфектыўнасці.

У сцэнарах высокай нагрузкі, рухавік можа быць не ў стане пераўтварыць электрычную энергію ў механічны рух так эфектыўна, як падчас працы з невялікай нагрузкай або пастаяннай хуткасцю. Гэта прыводзіць да павелічэння хуткасці спажывання энергіі, бо патрабуецца больш магутнасці, каб падтрымліваць той жа ўзровень прадукцыйнасці ў складаных умовах язды.

4. Вага транспартнага сродку

Яшчэ адзін істотны фактар ​​энергаспажывання электрычны транспартны сродакs - іх вага. У цэлым, электрычны транспартны сродакs, як правіла, цяжэй, чым іх бензінавыя аналагі. У першую чаргу гэта звязана з вагой акумулятара, які з'яўляецца самым вялікім асобным кампанентам у EV. Чым большая ёмістасць акумулятара патрабуецца для павелічэння запасу ходу, тым цяжэй становіцца транспартны сродак.

Вага транспартнага сродку непасрэдна ўплывае на яго спажыванне энергіі, таму што для руху больш цяжкага транспартнага сродку патрабуецца больш энергіі. Для пераадолення інэрцыі пры паскарэнні транспартнага сродку патрабуецца больш магутнасці, і больш энергіі тармажэння павінна рассейвацца пры запаволенні. Дадаткова, дадатковы вага транспартнага сродку таксама павялічвае супраціў качэння, гэта супраціўленне, якое ўзнікае, калі шыны коцяцца па дарозе. Гэта павелічэнне супраціву азначае, што транспартны сродак павінен выкарыстоўваць больш энергіі для падтрымання хуткасці.

Акрамя таго, электрамабілі часта праектуюцца з адносна нізкім цэнтрам цяжару для паляпшэння кіравальнасці, што азначае, што акумулятар звычайна ўсталёўваецца ў падлогу аўтамабіля. У той час як гэта паляпшае стабільнасць, гэта таксама павялічвае агульную вагу аўтамабіля.

5. Аэрадынамічнае супраціўленне і супраціў качэнню

Яшчэ адным фактарам, які спрыяе больш высокаму спажыванню энергіі электрамабіляў, з'яўляецца сумесны эфект аэрадынамічнага супраціву і супраціву качэнню. Аэрадынамічнае супраціўленне - гэта супраціўленне, якое адчувае транспартны сродак падчас руху па паветры. Электрычныя транспартныя сродкі, як любы іншы транспартны сродак, сутыкнуцца з супрацівам паветра пры руху на высокіх хуткасцях, і гэты супраціў павялічваецца з хуткасцю. У выніку, тым хутчэй едзе электрамабіль, тым больш энергіі яму трэба для пераадолення гэтага аэрадынамічнага супраціву.

Электрамабілі, як правіла, больш аэрадынамічныя, чым традыцыйныя аўтамабілі, але наяўнасць такіх фактараў, як вялікія акумулятары, больш шырокія колы, і большая вага транспартнага сродку ўсё яшчэ можа павялічыць супраціў. Акрамя аэрадынамічнага супраціву, Супраціў качэнню - гэта супраціў шын, калі яны коцяцца па дарозе - таксама спрыяе спажыванню энергіі. Вось чаму некаторыя вытворцы электрамабіляў укладваюць значныя сродкі ў шыны з нізкім супрацівам, каб дапамагчы змякчыць гэтыя эфекты і павысіць эфектыўнасць.

6. Уплыў тэмпературы навакольнага асяроддзя на прадукцыйнасць батарэі

Тэмпература аказвае істотны ўплыў на прадукцыйнасць акумулятараў электрамабіляў. Экстрэмальныя тэмпературы, гарачы ці халодны, можа прывесці да зніжэння эфектыўнасці батарэі і павелічэння спажывання энергіі. У халоднае надвор'е, Хімічныя рэакцыі ўнутры батарэі запавольваюцца, што прыводзіць да зніжэння здольнасці разраджаць назапашаную энергію. Гэта азначае, што электрычныя транспартныя сродкі ў халодным клімаце, як правіла, маюць меншы запас ходу і спажываюць больш энергіі для падтрымання прадукцыйнасці.

І на карысці, у гарачае надвор'е, акумулятары могуць перагравацца, што не толькі зніжае эфектыўнасць, але і з часам можа прывесці да пашкоджання батарэі. Гэта азначае, што ў гарачым клімаце, кандыцыянаванне паветра і сістэмы астуджэння можа спатрэбіцца часцей выкарыстоўваць для падтрымання спраўнасці акумулятара і прадухілення перагрэву, што можа павялічыць агульнае спажыванне энергіі.

Дадаткова, калі тэмпература значна панізіцца, павялічваецца ўнутраны супраціў батарэі, што ўскладняе разрад батарэі. Гэта прыводзіць да неабходнасці больш частай падзарадкі і спрыяе больш высокаму агульнаму спажыванню энергіі ў халодным клімаце. Вытворцы працуюць над паляпшэннем хімічнага складу батарэі і ізаляцыі, каб змякчыць гэтыя тэмпературныя эфекты, але яны застаюцца сур'ёзнай праблемай.

7. Паводзіны за рулём і дарожныя ўмовы

Звычкі ваджэння чалавека за рулём таксама могуць паўплываць на энергаспажыванне электрамабіля. Раптоўнае паскарэнне, хуткае запаволенне, частыя змены хуткасці прыводзяць да большага спажывання энергіі. Электромабілі больш эфектыўныя пры ўстойлівых хуткасцях, але калі транспартны сродак пастаянна паскараецца і тармозіць, спажыванне энергіі рэзка павялічваецца.

Акрамя таго, дарожныя ўмовы гуляюць вырашальную ролю ў эфектыўнасці электрамабіляў. Крутыя пагоркі або горная мясцовасць патрабуюць больш энергіі для ўздыму, і язда па дрэнна дагледжаных дарогах з вялікай колькасцю няроўнасцяў і выбоін можа павялічыць супраціў качэння, што прыводзіць да большага спажывання энергіі. У адрозненне, рух па гладкай, роўныя дарогі дазваляюць транспартнаму сродку дасягнуць лепшай эфектыўнасці.

8. Намаганні па павышэнню эфектыўнасці

Для вырашэння гэтых задач, вытворцы сканцэнтраваны на некалькіх ключавых напрамках развіцця. Спачатку, удасканаленне тэхналогіі батарэі накіравана на павышэнне шчыльнасці энергіі, што можа дазволіць большы дыяпазон і менш частую зарадку без істотнага павелічэння вагі аўтамабіля. Акрамя таго, даследуюцца новыя хімічныя рэчывы, такія як цвёрдацельныя батарэі, якія абяцаюць прапанаваць больш высокую шчыльнасць энергіі і меншы ўзровень страт энергіі.

Другі, тэхналогія электрарухавіка працягвае ўдасканальвацца. Даследчыкі працуюць над больш эфектыўнымі рухавікамі, а таксама лепшая сілавая электроніка для памяншэння страт энергіі падчас працы рухавіка. Удасканаленыя матэрыялы, такія як графен, таксама разглядаюцца для паляпшэння прадукцыйнасці рухавіка і зніжэння выдзялення цяпла.

Па-трэцяе, вытворцы шукаюць спосабы паменшыць агульную вагу электрамабіляў. Больш лёгкія матэрыялы, такія як вугляроднае валакно і алюміній, усё часцей выкарыстоўваюцца ў будаўніцтве аўтамабіляў, каб кампенсаваць вялікую вагу акумулятара. Гэта можа дапамагчы павысіць агульную энергаэфектыўнасць электрамабіляў і знізіць іх энергаспажыванне.

Нарэшце, аптымізацыя аэрадынамікі і памяншэнне супраціву качэнню з'яўляюцца напрамкамі, якія працягваюцца. Многія сучасныя электрамабілі ўжо маюць элегантны дызайн і шыны з нізкім супрацівам, але далейшыя інавацыі ў гэтых галінах могуць яшчэ больш знізіць спажыванне энергіі на больш высокіх хуткасцях.

Выснова

У заключэнне, высокае энергаспажыванне электрамабіляў з'яўляецца вынікам шматлікіх фактараў, уключаючы абмежаваную шчыльнасць энергіі батарэй, недахопы ў працы электрарухавіка, вага транспартнага сродку, ўздзеянне тэмпературы навакольнага асяроддзя, і ўмовы руху. У той час як электрычныя транспартныя сродкі па сваёй сутнасці больш энергаэфектыўныя, чым звычайныя бензінавыя аўтамабілі ў некаторых адносінах, яны па-ранейшаму падвяргаюцца тэхналагічным праблемам, якія неабходна вырашаць. Аднак, з пастаянным удасканаленнем тэхналогіі батарэі, маторная эфектыўнасць, дызайн аўтамабіля, і інфраструктура, мы можам чакаць, што электрамабілі з часам стануць больш энергаэфектыўнымі і ўстойлівымі, што робіць іх жыццяздольным і практычным выбарам для будучага транспарту.