Источники и потребители электрической энергии в автомобиле: Электрооборудование автомобиля, электрическая система автомобиля

Содержание

15.Источники и потребители электроэнергии на автомобиле

Система электроснабжения предназначена для питания электрической энергией всех потребителей. Источниками электрической энергии на автомобиле являются генератор и аккумуляторная батарея, включенные параллельно.

При работающем двигателе генератор является основным источником электроэнергии и обеспечивает электроснабжение потребителей и заряд аккумуляторной батареи. При неработающем двигателе функции источника электроэнергии переходят к аккумуляторной батарее, которая также должна обеспечивать надежный пуск двигателя.

Автомобильные генераторы работают в режимах переменных частот вращения и нагрузок, изменяющихся в широких пределах. Для автоматического поддержания напряжения генератора на заданном уровне при изменении частоты вращения и нагрузки предназначен регулятор напряжения.

Для приведенной на рис. 1.1 структурной схемы справедлива следующая взаимосвязь токов при различных соотношениях напряжений генератора и аккумуляторной батареи:

где Iг — ток генератора; I б. з — потребляемый батареей при заряде; Iн — ток, потребляемый потребителями; I б.p— ток, отдаваемый батареей при разряде.

С помощью научного поиска и исследований было определено новое направление в развитии автомобильных генераторов. Ими явились генераторы переменного тока.

Название «генератор переменного тока» несколько условно и касается в основном особенностей внутренней его конструкции, так как этот генератор имеет встроенные полупроводниковые выпрямители и питает потребители постоянным (выпрямленным) током.

В генераторах постоянного тока таким выпрямителем является щеточ-но-коллекторный узел, выпрямляющий переменный ток, полученный в обмотках якоря. Развитие полупроводниковой техники позволило применить в генераторах переменного тока более совершенный выпрямитель на полупроводниковых вентилях (диодах). При этом генератор получил качества, которые обеспечили ему широкое распространение в автомобилестроении.

Основными технико-экономическими преимуществами генераторов переменного тока перед генераторами постоянного тока являются: уменьшение в 1,8…2,5 раза массы генератора при той же мощности и примерно в 3 раза расхода меди; большая максимальная мощность при равных габаритах; меньшее значение начальных частот вращения и обеспечение более высокой степени заряженности аккумуляторных батарей; значительное упрощение схемы и конструкции регулирующего устройства вследствие исключения из него элемента ограничения тока и реле обратного тока;

уменьшение стоимости эксплуатационных затрат в связи с большей надежностью работы и повышенным сроком службы.

Первые автомобильные генераторы переменного тока были спроектированы для работы с отдельными селеновыми выпрямителями и вибрационными регуляторами напряжения. Селеновые выпрямители имели значительные размеры и их приходилось размещать отдельно от генератора в местах, где обеспечивалось хорошее охлаждение. Для соединения селенового выпрямителя с генератором требовалась дополнительная проводка.

Кроме того, селеновые выпрямители недостаточно теплостойки и допускают максимальную рабочую температуру не выше + 80 °С. Поэтому в дальнейшем селеновые выпрямители были заменены выпрямителями, состоящими из кремниевых диодов, которые более теплостойки и имеют значительно меньшие размеры, что позволяет размещать их внутри генератора.

На смену вибрационным регуляторам напряжения пришли сначала контактно-транзисторные, а затем бесконтактные на дискретных элементах и бесконтактные интегральные регуляторы. Габариты интегральных регуляторов позволяют встраивать их в генератор, который со встроенными регулятором и выпрямительным блоком называется

генераторной установкой.

Для автомобильных генераторов надежность и срок службы определяются в основном тремя факторами: качеством электрической изоляции;

качеством подшипниковых узлов; надежностью щеточно-контактных устройств.

Первые два фактора зависят от уровня развития смежных производств. Третий фактор может быть исключен посредством разработки бесконтактных генераторов, имеющих более высокую надежность и, следовательно, больший ресурс, чем контактные. Это обстоятельство стимулировало создание автомобильных бесконтактных генераторов переменного тока с электромагнитным возбуждением — индукторных генераторов и генераторов с укороченными полюсами.

Индукторные генераторы нашли широкое применение на тракторах и сельхозмашинах благодаря простоте конструкции, надежности при работе в тяжелых условиях эксплуатации (пыль, грязь, влага, вибрации) и невысокой стоимости.

Применение на автомобилях существующих конструкций индукторных генераторов сдерживается из-за их основных недостатков:

невысоких удельных показателей;

повышенного уровня пульсации выпрямленного напряжения;

повышенного магнитного шума.

Дальнейшее совершенствование конструкции и устранение вышеперечисленных недостатков позволят применять индукторные генераторы на автомобилях.

Производительность безщеточных генераторов с укороченными полюсами только начинается, а первыми моделями этого семейства являются генераторы 45.3701 и 49.3701, которые планируется устанавливать на автомобили семейства УАЗ.

Рис. 1.3. Изменение во времени ( магнитного потока в генераторе переменного тока с клювообраз-ным ротором

Принцип действия генератора заключается в следующем. При включении замка зажигания на обмотку возбуждения подается напряжение аккумуляторной батареи, которое вызывает появление тока возбуждения. Ток возбуждения, проходя по обмотке возбуждения, создает магнитный поток, рабочая часть которого распределяется по клювообразным полюсам одной полярности. Выходя из полюсов, магнитный поток пересекает воздушный зазор, проходит по зубцам и спинке статора, еще раз пересекает воздушный зазор, входит в клювообразные полюсы другой полярности и замыкается через втулку и вал.

Электрооборудование. Источники тока. Источники и потребители электрического тока в автомобиле

Похожие презентации:

3D печать и 3D принтер

Видеокарта. Виды видеокарт

Анализ компании Apple

Трансформаторы тока и напряжения

Транзисторы

Устройство стиральной машины LG. Электрика

Конструкции распределительных устройств. (Лекция 15)

Электробезопасность. Правила технической эксплуатации электроустановок

Магнитные пускатели и контакторы

Работа на радиостанциях КВ и УКВ диапазонов. Антенны военных радиостанций. (Тема 5.1)

1. ТЕМА: Электрооборудование. Источники тока. Источники и потребители электрического тока.

Источники и потребители электрической энергии в
автомобиле
На любом автомобиле огромное значение имеет
степень обеспечения потребителей электрическим
током. Его использование определяется как
принципом действия двигателя внутреннего
сгорания, так и необходимостью обеспечения
комфортности и условий перевозки пассажиров и
груза.

3. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

• В то же время не любой источник электрической энергии можно
установить на автомобиле. Он должен быть компактным,
достаточно мощным и иметь длительный срок эксплуатации. На
автомобиле используется электрическая энергия постоянного тока,
как наиболее оптимальная с точки зрения ее хранения и
выработки. Однако постоянный ток имеет особенность, которая
заключается в том, что полярность подсоединения потребителей к
источникам постоянна.
• Поэтому вся система электрооборудования автомобиля разведена
только плюсовым проводом, а роль минусового провода выполняет
кузов автомобиля. Это определяет ограничения на применение
электродуговых сварочных агрегатов при проведении ремонтных
кузовных и некоторых других работ. Возможно использование
сварочных агрегатов полуавтоматического типа при обязательном
отключении потребителей от источников тока.
К источникам электроэнергии относятся аккумуляторная
батарея (АБ) и генератор постоянного тока (ГПТ).

• Аккумуляторная
батарея представляет собой
коробку, которую можно снять и
поставить. При этом необходимо
учитывать посадочные размеры
установочного гнезда. Она
предназначена для хранения
электрической энергии
постоянного тока обеспечения
ею потребителей при
неработающем двигателе и как
аварийная, при выходе из строя
генератора. Она разделена на
банки, внутри которых
размещены специальные
пластины, взаимодействие
которых с электролитом,
залитым в банку, обеспечивает
появление и хранение
электрического
тока. Электролит – это серная
кислота, разведенная
дистиллированной водой до
плотности 1,25 – 1,27 г/ см3.
• Генератор представляет
собой электрическую
машину, которая приводится
в движение — вращение его
ротора — от двигателя. Он
предназначен для
выработки электрической
энергии постоянного тока
при работе двигателя и
обеспечения этой энергией
всех потребителей.

Это
основной вид выработки и
потребления
электроэнергии. При
превышении выработанной
электроэнергии над
потреблением избыток
направляется на подзарядку
АБ.

5. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

• К ним относятся:
Внешние световые приборы (ВСП)
Система зажигания
Система пуска двигателя
Контрольно-измерительные приборы и
освещение салона, багажника и капота.
• Стеклоочистители и стеклоомыватели.
• Дополнительные электрические устройства.

7. Внешние световые приборы

Световые указатели поворота. Оранжевого цвета, мигающие, расположены
спереди, сзади и по бокам. Могут выполнять дополнительную функцию – аварийная
сигнализация, когда мигают одновременно все шесть световых указателей
поворота.
Фонари сигналов торможения – сзади, два, немигающих, красного цвета.
Фонари заднего хода – сзади, один или два белого цвета, немигающие.
Дополнительно могут на некоторых автомобилях могут быть установлены
противотуманные фары – спереди две, белого цвета, немигающие. Задний
противотуманный фонарь, один, красного цвета, немигающий.

8. Система пуска двигателя

• Она обеспечивает пуск двигателя с помощью стартера,
приводящего во вращение маховик КШМ при
обязательной подаче электрической энергии на
катушку зажигания и далее по цепи.
Если система пуска двигателя не обеспечивает его пуск
по причинам, связанным с разряженностью АБ,
двигатель можно запустить резервным способом. Таких
способов может быть несколько:
При помощи другой АБ
При помощи нескольких лиц, толкающих автомобиль
При помощи буксирующего автомобиля
На спуске с толчка.

9. Контрольно-измерительные приборы

• К ним могут быть отнесены КИП, устанавливаемые в
стандартном исполнении:
Спидометр
Указатель уровня топлива
Указатель температуры охлаждающей жидкости
Указатель давления масла
Указатель заряженности аккумуляторной батареи
Лампа (лампы в виде стрелок) сигнализирующая о включении
световых указателей поворота (мигает)
• Лампа, сигнализирующая о включении габаритных огней
(ближнего света)
• Лампа, сигнализирующая о включении дальнего света
• Лампа, сигнализирующая о включении стояночного тормоза
(мигает) и неисправности тормозной системы (горит).

10. Дополнительные электрические устройства

• К ним можно отнести:
Звуковой сигнал
Освещение панели приборов управления
Радиоприемник, магнитола и т.п.
Электростеклопакет
Выдвижные антенны и т.д.

11. Система зажигания

English Русский Правила

« Применение электрической энергии на автомобиле.

Источники и — презентация на Slide-Share.ru 🎓

Первый слайд презентации

Тема №12: « Применение электрической энергии на автомобиле. Источники и потребители электрического тока.» Предмет: «МДК 02.01. Конструкция, эксплуатация и техническое обслуживание автомобилей »

Изображение слайда

Слайд 2

Электрооборудование автомобиля — предназначено для выработки и передачи электрической энергии потребителям различных систем и устройств автомобиля. Устройство электрооборудования автомобиля: источники тока; потребители тока; элементы управления; электрическая проводка.

Изображение слайда

Слайд 3

Все перечисленные элементы электрооборудования объединены в единую бортовую сеть. Электрообоурдование автомобиля можно разделить на две части цепь низкого напряжения и цепь высокого напряжения.

Изображение слайда

Слайд 4

Параметры питания бортовой сети Преобладает напряжение 12 В на легковых автомобилях и лёгких грузовиках и 24 В на тяжёлых грузовиках и автобусах с дизельными двигателями. Проводка обычно однопроводная — в качестве второго провода используется «масса» — металлические кузов и рама автомобиля. К корпусу («массе») автомобиля подключают, как правило, отрицательные клеммы источника электроэнергии, это снижает коррозию металлических элементов кузова.

Изображение слайда

Слайд 5

Цепь низкого напряжения обеспечивает электричеством потребителей освещения и сигнализации, а также работу системы пуска.

Система пуска двигателя обеспечивает первичное проворачивание коленчатого вала и работу двигателя во время его пуска. Наиболее распространен пуск двигателя электрическим стартером. В качестве стартеров применяют высокооборотные электродвигатели постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением, конструктивно объединенные с шестеренным приводом. Для быстрого и конструктивного изучения устройства системы пуска двигателя воспользуйтесь схемой системы пуска.

Изображение слайда

Слайд 6

Освещение и сигнализация – служат для освещения приборами дороги и обозначения габаритов автомобиля, сигнализации выполняемых маневров. Контрольно-измерительные и дополнительные приборы – служат для контроля работы и управления системами автомобиля.

Изображение слайда

Слайд 7

Цепь высокого напряжения служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах, за счет системы зажигания. Система зажигания служит для воспламенения горючей смеси и применяется на бензиновых двигателях. Воспламенение горючей смеси происходит по мере подачи искры зажигания в цилиндры, отсюда и название система искрового зажигания.

Изображение слайда

Слайд 8

Другими словами система зажигания служит для создания тока высокого напряжения, распределения его по цилиндрам двигателя и воспламенения рабочей смеси в камере сгорания в определенные моменты. На современных автомобилях используют контактно-транзисторную и бесконтактную системы зажигания. Для более подробного изучения — устройство системы зажигания автомобиля. В системе электрооборудования автомобиля обязательно есть источник вырабатывания тока и его потребитель. Их взаимосвязанная работа реализуется с помощью электрической проводки.

Изображение слайда

Слайд 9

К источниками тока можно отнести : аккумуляторную батарею ( АКБ ) и генератор. АКБ служит для питания потребителей низкой цепи электрическим током при неработающем двигателе, запуске двигателя, а также работе двигателя на малых оборотах.

Изображение слайда

Слайд 10

Генератор предназначен для подзарядки аккумуляторной батареи (АКБ) и питания всех приборов электричеством во время движения автомобиля. Поэтому генератор является основным источником электрического тока.

Изображение слайда

Слайд 11

К элементам управления относятся щитки предохранителей, блоки реле, электронные блоки управления. Их основная задача это обеспечение согласованной работы приборов электрооборудования. На современных автомобилях используются блоки управления. Блок управления служит для: контроль потребителей; контроль напряжения; регулирование нагрузки; управление системой комфорта.

Изображение слайда

Слайд 12

Потребители энергии бывают: основные, длительные, кратковременные. Основные: — топливная система; — система впрыска ; — система зажигания; — система управления двигателем; — автоматическая коробка передач; — электроусилитель рулевого привода.

Изображение слайда

Слайд 13

Дополнительные: — система охлаждения; — система освещения; — система активной безопасности; — система пассивной безопасности ; — система отопления; — кондиционер; — противоугонная система; — аудиосистема; — система навигации.

Изображение слайда

Последний слайд презентации: Тема №12: « Применение электрической энергии на автомобиле. Источники и

Кратковременные: — системы комфорта; — система пуска; — свечи накаливания; — звуковой сигнал; — прикуриватель.

Изображение слайда

Электрооборудование. Источники тока. Источники и потребители электрического тока в автомобиле презентация, доклад

Слайд 1Текст слайда:

ТЕМА: Электрооборудование. Источники тока. Источники и потребители электрического тока.

Слайд 2

Слайд 3Текст слайда:

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

В то же время не любой источник электрической энергии можно установить на автомобиле. Он должен быть компактным, достаточно мощным и иметь длительный срок эксплуатации. На автомобиле используется электрическая энергия постоянного тока, как наиболее оптимальная с точки зрения ее хранения и выработки. Однако постоянный ток имеет особенность, которая заключается в том, что полярность подсоединения потребителей к источникам постоянна.
Поэтому вся система электрооборудования автомобиля разведена только плюсовым проводом, а роль минусового провода выполняет кузов автомобиля. Это определяет ограничения на применение электродуговых сварочных агрегатов при проведении ремонтных кузовных и некоторых других работ. Возможно использование сварочных агрегатов полуавтоматического типа при обязательном отключении потребителей от источников тока. К источникам электроэнергии относятся аккумуляторная батарея (АБ) и генератор постоянного тока (ГПТ).

Слайд 4Текст слайда:

Аккумуляторная батарея представляет собой коробку, которую можно снять и поставить. При этом необходимо учитывать посадочные размеры установочного гнезда. Она предназначена для хранения электрической энергии постоянного тока обеспечения ею потребителей при неработающем двигателе и как аварийная, при выходе из строя генератора. Она разделена на банки, внутри которых размещены специальные пластины, взаимодействие которых с электролитом, залитым в банку, обеспечивает появление и хранение электрического тока. Электролит – это серная кислота, разведенная дистиллированной водой до плотности 1,25 – 1,27 г/ см3.

Генератор представляет собой электрическую машину, которая приводится в движение — вращение его ротора — от двигателя. Он предназначен для выработки электрической энергии постоянного тока при работе двигателя и обеспечения этой энергией всех потребителей. Это основной вид выработки и потребления электроэнергии. При превышении выработанной электроэнергии над потреблением избыток направляется на подзарядку АБ.

Слайд 5Текст слайда:

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Слайд 6Текст слайда:

К ним относятся:
Внешние световые приборы (ВСП)
Система зажигания
Система пуска двигателя
Контрольно-измерительные приборы и освещение салона, багажника и капота.
Стеклоочистители и стеклоомыватели.
Дополнительные электрические устройства.

Слайд 7Текст слайда:

Внешние световые приборы

К ним относятся:
Габаритные огни – спереди белого цвета, сзади красного цвета, немигающие.
Освещение заднего номерного знака – белого цвета, сзади, включается вместе с включением габаритных огней.
Фары ближнего и дальнего света. Цвет белый. Включаются поочередно (сначала ближний, затем дальний), только после включения габаритных огней. Могут мыть отдельными, объединенными в одну блок-фару, а также быть совмещенными в одной лампе, с разными нитями освещения.
Световые указатели поворота. Оранжевого цвета, мигающие, расположены спереди, сзади и по бокам. Могут выполнять дополнительную функцию – аварийная сигнализация, когда мигают одновременно все шесть световых указателей поворота.
Фонари сигналов торможения – сзади, два, немигающих, красного цвета.
Фонари заднего хода – сзади, один или два белого цвета, немигающие. Дополнительно могут на некоторых автомобилях могут быть установлены противотуманные фары – спереди две, белого цвета, немигающие. Задний противотуманный фонарь, один, красного цвета, немигающий.

Слайд 8Текст слайда:

Система пуска двигателя

Она обеспечивает пуск двигателя с помощью стартера, приводящего во вращение маховик КШМ при обязательной подаче электрической энергии на катушку зажигания и далее по цепи. Если система пуска двигателя не обеспечивает его пуск по причинам, связанным с разряженностью АБ, двигатель можно запустить резервным способом. Таких способов может быть несколько:
При помощи другой АБ
При помощи нескольких лиц, толкающих автомобиль
При помощи буксирующего автомобиля
На спуске с толчка.

Слайд 9Текст слайда:

Контрольно-измерительные приборы

К ним могут быть отнесены КИП, устанавливаемые в стандартном исполнении:
Спидометр
Указатель уровня топлива
Указатель температуры охлаждающей жидкости
Указатель давления масла
Указатель заряженности аккумуляторной батареи
Лампа (лампы в виде стрелок) сигнализирующая о включении световых указателей поворота (мигает)
Лампа, сигнализирующая о включении габаритных огней (ближнего света)
Лампа, сигнализирующая о включении дальнего света
Лампа, сигнализирующая о включении стояночного тормоза (мигает) и неисправности тормозной системы (горит).

Слайд 10Текст слайда:

Дополнительные электрические устройства

К ним можно отнести:
Звуковой сигнал
Освещение панели приборов управления
Радиоприемник, магнитола и т.п.
Электростеклопакет
Выдвижные антенны и т.д.

Слайд 11Текст слайда:

Система зажигания

Слайд 12Текст слайда:

Система электроснабжения автомобиля.

Общие сведения об электроснабжении автомобиля

Все элементы электрооборудования автомобиля можно разделить на две группы: источники электрического напряжения (или система электроснабжения), и потребители электрической энергии.

Система электроснабжения предназначена для питания всех электропотребителей, выполняющих функции, необходимые для нормальной работы автомобиля. Основу автомобильных систем электроснабжения составляют портативные источники электроэнергии – аккумуляторы и генераторы.

Современный автомобиль оснащен различными устройствами, использующими для своей работы электрическую энергию. Такие устройства называются электропотребителями, которые в совокупности с источниками или накопителями энергии образуют систему электрооборудования автомобиля.

Применение электрических и электронных устройств для функционирования различных систем, приборов, элементов и механизмов автомобиля очень удобно с технической точки зрения, поскольку электроэнергию можно накопить, она легко передается на расстояние, ее легко получить преобразованием других видов энергии, и, что немаловажно – без какой-либо обработки использовать по назначению.

Проблемным остается лишь вопрос накопления электроэнергии впрок, поскольку современные накопители – аккумуляторы (аккумуляторные батареи) – обладают ограниченной емкостью, и не способны обеспечивать функционирование потребителей длительное время. По этой причине автомобили оборудуются электрическими машинами — генераторами, способными преобразовывать механическую энергию в электрическую, отбирая часть механической энергии у работающего двигателя. Полученная таким образом электроэнергия используется для функционирования потребителей при работающем двигателе, а также для пополнения и поддержания необходимого запаса в аккумуляторной батарее.

Основными потребителями электроэнергии в автомобиле являются система зажигания, микропроцессорная система управления впрыском и зажиганием, система пуска двигателя, системы освещения и сигнализации, контрольно-измерительные приборы и различное дополнительное оборудование и устройства. Количество электрооборудования на автомобилях с каждым годом увеличивается, поэтому разработчикам и конструкторам приходится постоянно трудиться над усовершенствованием системы электроснабжения.

Как правило, для питания приборов электрооборудования автомобилей используется электрический ток постоянного напряжения 12 или 24 В. В автомобилях используется параллельное подключение приборов, а поскольку основные элементы автомобиля изготовлены из металла, являющегося хорошим проводником тока, как правило, системы электрооборудования составляются по однопроводной схеме. Вторым проводом в этом случае является металлические детали автомобиля, т. е. его корпус или так называемая «масса».

Для описания работы электрооборудования используется электрическая принципиальная схема (рис. 1.1, а), которая дает полное представление о взаимодействии всех ее элементов и облегчает поиск неисправностей. Главные питающие цепи в принципиальной электрической схеме располагаются горизонтально, а потребители электроэнергии – между ними и «массой» автомобиля.

Схема соединений (рис. 1) показывает действительное расположение элементов электрооборудования на автомобиле и фактическое подключение их в бортовую сеть автомобиля с указанием выхода из пучка каждого провода, расположения переходных колодок, элементов защиты цепи и т. д.

Как правило, к «массе» автомобиля подсоединены отрицательные выводы электросети.

Источниками электроэнергии на автомобиле являются генератор и аккумуляторная батарея, которые включаются параллельно друг другу.

При работающем двигателе генератор является основным источником электроэнергии и обеспечивает электроснабжение потребителей и подзарядку аккумуляторной батареи. При неработающем двигателе функция источника электроэнергии переходит к аккумуляторной батарее, которая также должна обеспечивать надежный пуск двигателя.

Поскольку автомобильные генераторы работают в режимах переменных частот вращения и нагрузок, изменяющихся в широких пределах, для автоматического поддержания электрического напряжения на заданном уровне применяют различные регуляторы напряжения.

***

Принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора

Главная страница

Страничка абитуриента

Дистанционное образование

Группа ТО-81
Группа М-81
Группа ТО-71

Специальности

Ветеринария
Механизация сельского хозяйства
Коммерция
Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта

Учебные дисциплины

Инженерная графика
МДК. 01.01. «Устройство автомобилей»
Карта раздела
Общее устройство автомобиля
Автомобильный двигатель
Трансмиссия автомобиля
Рулевое управление
Тормозная система
Подвеска
Колеса
Кузов
Электрооборудование автомобиля
Основы теории автомобиля
Основы технической диагностики
Основы гидравлики и теплотехники
Метрология и стандартизация
Сельскохозяйственные машины
Основы агрономии
Перевозка опасных грузов
Материаловедение
Менеджмент
Техническая механика
Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

«Инженерная графика»
«Техническая механика»
«Двигатель и его системы»
«Шасси автомобиля»
«Электрооборудование автомобиля»

Электрооборудование автомобиля.

Устройство и работа. Особенности

Электрооборудование автомобиля представляет весь перечень устройств, которые вырабатывают, передают, а также потребляют электрическую энергию в машине. В целом это сложный комплекс систем, устройств и приборов, которые обеспечивают функционирование всех частей автомобиля, автоматизацию процессов, а также создают уют, комфорт и безопасность для людей.

Все главные узлы и агрегаты электрического оборудования взаимосвязаны между собой с помощью проводов. Они выступают в качестве своеобразной нервной и кровеносной системы. В одном случае по ним передается сигнал для запуска того или иного устройства, в другом случае они передают электроэнергию для питания приборов. Обрывы проводов могут привести к воспламенению или невозможности работы конкретного устройства в машине. А поломка какого-либо электрооборудования может привести к аварии, невозможности запуска автомобиля или его эксплуатации.

В качестве источников электротока выступают устройства, которые преобразуют электроэнергию. Это генератор и аккумулятор, где генератор преобразует механическую энергию в электрическую, а аккумулятор — химическую в электрическую. В качестве потребителей электрической электроэнергии выступает устройство, преобразует электроэнергию в другие виды, к примеру, движения, света, тепла. К ним можно отнести систему запуска движка, лампочки, измерительные устройства, электроприборы в виде стеклоочистителей, печки, прикуривателя, радио, кондиционера и тому подобное.

Аккумулятор используется для питания потребителей электротоком во время запуска движка, во время его низких оборотов, либо в момент, когда он отключен. Генератор питает электротоком все электрические устройства, в том числе заряжает аккумулятор. Мощность и емкость данных устройств должна отвечать аналогичным параметрам потребителей при различных режимах работы машины.

Электрооборудование автомобиля в виде потребителей энергии классифицируются на 3 составляющие:

Кратковременного действия.
Длительного действия.
Основного действия.

К устройствам основного действия относятся устройства, которые нужны для поддержки работоспособности машины. Это устройства впрыска, запуска, управления движком, система подачи топлива, АКП, электрический усилитель и так далее.

К устройствам длительного действия относятся устройства в виде кондиционеров, освещения, безопасности, навигационной аппаратуры, противоугонных устройств, печки и тому подобное.

К устройствам кратковременного действия относятся устройства в виде систем запуска, прикуривателя, подачи сигнала, свечей накаливания и так далее.

В качестве устройств управления выступают предохранительные щитки, блоки управления и реле. Они согласуют функционирование источников и потребителей энергии. При помощи блоков управления обеспечивается контролирование потребления электроэнергии, напряжения и нагрузок на устройствах, управление обогревателями, очистителями стекол, системой освещения и так далее. Кроме проводки в бортовой системе применяются шины данных, при помощи которых соединяются электронные блоки управления.

Устройство

Аккумулятор является одним из важнейших элементов электрооборудования автомобиля. Он представляет химический источник электротока, который работает при помощи накопления и последующей отдачи энергии. Накопление и передача заряда обеспечивается переходом ряда элементов из одного состояния в другое. Главными характеристиками аккумуляторной батареи является емкость и напряжение. Его корпус выполнен из пластика, стойкой к кислоте. В нем имеется 6 секций, в которых находятся элементы, выполненные из пластин и сепараторов. Эти элементы соединяются с помощью мостиков, а корпус закрывается пластмассовой крышкой. На батарее имеются два выхода, к которым подсоединяются клеммы проводов. Аккумулятор находится в подкапотном отсеке машины.

Электрический генератор — это устройство, которое смахивает на электрический двигатель, но имеет принципиальное от него отличие. Данный элемент создает электроэнергию благодаря вращению его якоря посредством ременной передачи, получающее вращательное движение от ДВС. Генератор имеет 2 обмотки, благодаря чему обеспечивается стабилизация напряжения, которое он вырабатывает. Принцип его работы базируется на эффекте самоиндукции.

Далее необходимо выделить элементы, которые обеспечивают запуск и последующую работу ДВС, а значит и непосредственное перемещение машины.

Стартер – это своего рода электродвигатель, который совершает вращение благодаря энергии аккумуляторной батареи. Его главная цель кроется в начальном старте. Затем появляется электрическая икра, вследствие чего происходит воспламенение топлива. В результате двигатель начинает работать. Чтобы создать такую искру, используется повышающая катушка, свечи, а также распределитель искры.

Повышающая катушка выполнена из ферромагнитного сердечника с 2-мя обмотками. На одной из обмоток находится меньшее число витков, благодаря чему создается магнитное поле.

Это поле создает магнитное поле на второй обмотке, но уже с более высоким напряжением. В результате при подаче напряжения на свечи создается искра.

Электрическая свеча представляет элемент, который создает искру непосредственно в цилиндре ДВС. У нее есть контакт, к которому подходит провод с высоким напряжением. На цилиндрах имеются электроды с наименьшим зазором, в которых и происходит создание искры. Между свечами и катушкой располагается распределитель, который и передает высокое напряжение непосредственно на свечу, которая должна в необходимый момент времени подать искру на цилиндр.

Система освещения используется при перемещении машины при недостаточной освещенности окружающей среды. В данную систему включены фары, задние фонари, лампочка освещения номера, лампочки освещения в салоне, отделения багажа, отсека мотора, зоны педалей и так далее.

Световая сигнализация используется с целью предупреждения других участников движения о маневрах, поворотах, заднем ходе, то есть о смене направления перемещения машины.

Данная система имеет передние сигнальные лампочки, задние фонари, боковые повторители поворотов, лампы на панели приборов, выключатели, стоп-сигналы и другое электрооборудование автомобиля.

Фары необходимы для освещения окружающего пространства. В первую очередь они необходимы для освещения дороги, чтобы водитель имел представление об окружающей обстановке. Каждая машина имеет фары, которые расположены симметрично. Передние фары в большинстве случаев выполнены в одном корпусе. В нем могут находиться ряд элементов: дальний, а также ближний свет, ходовые и габаритные огни. Иногда в них даже размещаются поворотники.

Ближний свет необходим в случаях, когда наблюдается поток встречного транспорта. Его главная особенность заключается в том, что он не слепит водителей встречного транспорта, при этом хорошо освещает правую сторону дороги. Дальний свет также используется с целью освещения, но только в том случае, когда нет встречного потока. Его главная особенность в том, что этот свет выделяется своей мощностью и интенсивностью, благодаря чему он освещает пространство на довольно большое расстояние, которое находится впереди машины.

При помощи габаритных огней и поворотников водитель дает важную информацию всем участникам движения о габаритах своего автомобиля, а также планируемых остановках и изменениях направления движения. Также в машине имеется прикуриватель, могут быть розетки usb и так далее.

В зависимости от текущей комплектации машины в ней могут иметься или отсутствовать следующее электрооборудование автомобиля: системы безопасности, которые включают в себя электронатяжители ремней, автоматическую коробку с управляющей электроникой, электронные элементы помощи водителю, маршрутный компьютер, помощь при подъеме в гору, подушки безопасности и так далее.

Применение

Электрооборудование автомобиля включает множество элементов, включая различные системы, проводку, элементы питания и так далее. В первую очередь оно предназначено для производства электрической энергии и ее доставки потребителям электроэнергии. Сегодня количество элементов, которые потребляют электрическую энергию, в том числе проводов, которые необходимы для доставки, распределения и управления, возросло в разы. Общая длина проводов и их толщина могут иметь суммарную массу более 50 кг. Это очень много, учитывая то, что количество электрических устройств все время увеличивается. Имеется большая вероятность, что к 2025 году сеть проводов в машинах может достичь почти 100 кг.

Для снижения веса электрических проводов сегодня широко применяются шины, которые предают цифровые сигналы. С помощью такой архитектуры можно существенно снизить вес и количество применяемых проводов. Это приводит к тому, что удается избавиться от сотен метров проводки, в том числе снизить стоимость затрат, ведь применяемая в проводах медь стоит довольно дорого.

В будущем проводка и электрооборудование автомобиля станет еще меньше, ведь будет применяться схема с одним центральным процессором. Именно сюда будет стекаться вся информация, процессор будет контролировать все системы электрооборудования машины. Все функции будут выполняться операционной системой. Исчезнет порядка 75 управляющих блоков, которые сегодня имеют собственные программы и алгоритмы действия.

Естественно, что благодаря уменьшению управляющих блоков и числа проводов. Электрооборудование автомобиля станет на порядок легче и компактнее. Это прибавит стабильности, ведь меньшее число компонентов обеспечивает меньшее количество сбоев. Автомобиль станет подобен компьютерному устройству. К нему можно будет с легкостью подключать новые девайсы и изменять параметры существующих. В большей части случаев можно будет поменять программу, то есть загрузить обновление, чтобы убрать ошибку.

Наши источники энергии, электромобили — Национальные академии

Электромобили

Целью многих новых автомобильных технологий является избавление автомобилей от зависимости от ископаемого топлива . Одним из вариантов является полностью электрический автомобиль с батарейным питанием, который не использует бензин или дизельное топливо и не выделяет углекислый газ (CO2). Однако целых две трети электроэнергии, используемой для подзарядки автомобильных аккумуляторов, производится путем сжигания ископаемого топлива, крупнейшего в стране источника выбросов парниковых газов. Добавьте к этому выбросы CO2, связанные с производством автомобилей и аккумуляторов, и «углеродный след» аккумуляторных электромобилей (BEV) намного больше, чем может показаться.

Даже если типичный запас хода электромобиля невелик (обычно менее 100 миль на полностью заряженной батарее), его все равно будет достаточно для более чем 90% всех поездок на бытовых автомобилях в Соединенных Штатах.

В период с 2010 по 2015 год потребители приобрели около 210 000 электромобилей BEV и 190 000 подключаемых гибридных электромобилей (PHEV) — небольшое количество по сравнению с 226 миллионами зарегистрированных транспортных средств в Соединенных Штатах. Общий объем продаж подключаемых к сети электромобилей (PEV) в США увеличился за последние годы, но по-прежнему составляет лишь около 0,7% продаж новых автомобилей в 2015 году. В Калифорнии проживает почти половина всех PEV в стране, но даже в Калифорнии только около 5 из каждых 1000 зарегистрированных транспортных средств являются PEV.

Если эта доля рынка должна существенно вырасти, исследования и разработки должны будут обеспечить достижения в области накопления энергии. В настоящее время батареи, которые накапливают достаточно электроэнергии, чтобы обеспечить транспортному средству приемлемый запас хода, обычно дороги, велики и тяжелы. В настоящее время ведутся исследования по поиску технологий, позволяющих хранить значительно больше энергии в меньшем и легком корпусе.

Даже если типичный запас хода электромобиля невелик (обычно менее 100 миль на полностью заряженной батарее), его все равно хватит более чем на 9 км.По данным Федерального управления автомобильных дорог, 0% всех поездок на бытовых автомобилях в США. В настоящее время эти автомобили не очень подходят для дальних поездок, но это может измениться, когда станут широко доступны электромобили с запасом хода 200 миль.

Текущие типичные диапазоны BEV потребуют дозаправки на станциях быстрой зарядки постоянного тока (DC). Частая дозаправка с быстрой зарядкой постоянным током для продления поездки за пределы полностью электрического диапазона автомобиля, которая занимает около 20 минут, может быть неудобной для водителей BEV с ограниченным запасом хода. Неизвестно, какой уровень компромисса между стоимостью и запасом хода электромобиля потребуется для того, чтобы потребители основного рынка выбрали электромобили, особенно в качестве основного транспортного средства. Напротив, бак топливного элемента или бензобак можно заправить за считанные минуты.

Компромисс — PHEV — также занял небольшое, но заметное место на рынке. У PHEV есть обычные бензиновые двигатели, а также батареи, которые могут обеспечить достаточно энергии, чтобы проехать десятки полностью электрических миль, в зависимости от типа используемых батарей. Они работают на электричестве до тех пор, пока батареи не разрядятся, а затем переключаются на бензин для увеличения запаса хода — более 500 миль для некоторых моделей, что эквивалентно традиционным автомобилям, работающим на бензине.

Во многих случаях батареи BEV и PHEV заряжаются, подключая их к источнику электроэнергии, когда автомобиль припаркован. Часто это можно сделать дома в ночное время с минимальной нагрузкой на электросеть.

Исходный материал

Преодоление барьеров на пути внедрения подключаемых электромобилей (2015 г.)
Переход на альтернативные транспортные средства и топливо (2013 г.)
Стоимость, эффективность и внедрение технологий экономии топлива для легковых автомобилей (2015 г. )
Переход к альтернативным транспортным технологиям — подключаемым гибридным электромобилям (2010 г.)
Обзор исследовательской программы партнерства U.S. DRIVE, четвертый отчет (2013 г.)
Frontiers of Engineering: отчеты о передовых технологиях с симпозиума 2012 г. (2013 г.)

Посмотреть полную исходную библиотеку

Почему чистота электромобилей зависит от их источника питания | Электрические, гибридные автомобили и автомобили с низким уровнем выбросов

Хорхе Круз только что закончил свою ночную смену, укладывая полки в Whole Foods в Лос-Альтосе, Калифорния, и ждет на автобусной остановке снаружи. Как и в большей части Силиконовой долины, здесь регулярно проезжает поток электромобилей Tesla, BMW, Nissan и Google, которые проезжают мимо их близлежащей штаб-квартиры, и Круз их очень любит.

«Я действительно был бы не прочь иметь электромобиль», — говорит он, хотя его первый выбор, вероятно, Honda или Acura. Несмотря ни на что, пока он ездит на автобусе. «Мне нужно накопить на машину», — объясняет он.

Пока Круз ждет, мимо проносится недавно купленная Тесла с надписью «НУЛЕВЫЕ ВЫБРОСЫ» на номерном знаке.

Электромобили никогда не были ближе к мейнстриму, рынок подталкивают субсидии Калифорнии для покупателей электромобилей и широкий спектр новых моделей от известных автомобильных фирм, таких как Toyota и Chevy. Акцент Tesla на роскошных, высокопроизводительных автомобилях также расширил их привлекательность; электромобили больше не являются чисто экологическим заявлением, но также являются символом технического статуса.

Тем не менее заявление о «нулевых выбросах» раздражает некоторых экспертов, которые продолжают спорить о том, действительно ли электромобили более экологичны, чем пожиратели бензина, если принять во внимание производственный процесс для транспортных средств и их аккумуляторов.

Электромобили полагаются на регулярную зарядку от местной электросети. Электростанции, обеспечивающие эту энергию, не являются безотходными; даже в Калифорнии в 2015 году 60 % электроэнергии приходилось на сжигание ископаемого топлива, тогда как на солнечную и ветровую энергию вместе приходилось менее 14 %.

«Мне было невыносимо слышать, как они еще раз произносят слова «автомобиль с нулевым уровнем выбросов», — говорит Джошуа Графф Зивин, который консультировал одну из трех основных коммунальных служб Калифорнии, San Diego Gas & Electric, по вопросам электромобилей. Графф Зивин — профессор экономики и государственной политики Калифорнийского университета в Сан-Диего.

«То, как вы стимулируете их заряжать, может иметь большое значение», — говорит Зивин о владельцах электромобилей. «Коммунальные службы не продумали это».

Одна треть электроэнергии США вырабатывается за счет угля

По оценкам межправительственной группы Международного энергетического агентства, в 2015 году было продано более 1,2 млн электромобилей, а группа по проведению кампании «Транспорт и окружающая среда» ожидает, что к концу 2016 года на дорогах появятся 2 млн электромобилей. США и Китай, хотя электромобили имеют большую долю рынка в некоторых европейских странах, таких как Нидерланды и Норвегия.

Электромобили в Калифорнии могут подключаться к более экологичной сети, чем в большинстве регионов мира, особенно в Китае, где уголь вырабатывает 72% всей электроэнергии в 2014 году по данным Международного энергетического агентства (МЭА). По данным МЭА, США получают около трети своей электроэнергии за счет сжигания угля, а более 40% всей электроэнергии в мире приходится на сжигание угля.

Акцент Tesla на роскошных, высокопроизводительных автомобилях расширил их привлекательность. Фотография: Джастин Салливан/Getty Images

В США Союз обеспокоенных ученых, работающий над повышением осведомленности об изменении климата, считает, что, несмотря на энергосистему, зависящую от ископаемого топлива, электромобили в целом лучше для окружающей среды.

«Нет областей в стране, где электромобили имеют более высокие выбросы глобального потепления, чем средний новый бензиновый автомобиль», — утверждает группа кампании в своей статье State of Charge, в которой рассчитывается эквивалент выбросов электромобиля с использованием макияжа. местного энергоснабжения. Используя формулу UCS, Tesla Model X, заряжаемая в гараже Los Altos Whole Foods, достигает эффективности использования топлива, эквивалентной 81 миле на галлон, что намного выше, чем у автомобиля с газовым двигателем.

Однако не все ученые согласны с таким подходом. «Все действия происходят ежечасно», — говорит Графф Зивин. Имеет значение не только регион, в котором подключается электромобиль. Не менее важен час дня. «Самая дешевая энергия — не самая экологичная».

В Калифорнии самая дешевая электроэнергия производится ночью, в основном из природного газа, гидроэлектростанций и ядерных электростанций. Ночью многие люди будут заряжать свои электромобили. Однако самая экологически чистая энергия вырабатывается днем, когда солнечная энергия может питать сеть; солнечная энергия не работает в темноте, ветряные мельницы перестают вращаться, если нет ветра, а в сегодняшней энергосистеме почти нет возможности хранить солнечную и ветровую электроэнергию для последующего использования. Сетевое хранилище медленно расширяется, но большую часть электроэнергии приходится использовать по мере ее производства.

Единицы электроэнергии также не могут быть помечены в зависимости от того, где и как они были произведены, поэтому никто не может проверить, получено ли электричество, которое они используют, из устойчивого источника, если только они не подключаются непосредственно к своей собственной солнечной панели или ветряной мельнице.

Использование электромобилей улучшает качество воздуха в городах

Графф Зивин вместе с исследователями-экономистами Мэтью Котчен и Эрин Мансур зашли на эту спорную территорию в статье 2014 года. Зивин пришел к выводу, что электромобиль с подключаемым модулем, такой как Nissan Leaf, всегда производит меньше выбросов углекислого газа, чем гибридный автомобиль, работающий на электричестве и газе, но только в отдельных регионах, где используется меньше угля, например, в западной части США и США. Техас. Зарядка от угольной сети в верхней части Среднего Запада США в ночное время может привести к большему количеству выбросов, чем средний бензиновый автомобиль. А в некоторых регионах США подключение к сети в разное время суток может даже удвоить воздействие на выбросы электромобиля.

Для зарядки электромобиля на расстояние 100 миль может потребоваться около 30 кВтч — примерно столько же энергии потребляет среднестатистический дом в США чуть более чем за день.

«С тех пор, как мы написали эту статью, мы стали свидетелями того, как все больше и больше угля выходит [из употребления]», — говорит Зивин. Электростанции, работающие на природном газе, выделяют меньше парниковых газов на единицу произведенной энергии, чем электростанции, работающие на угле. Поскольку все больше угольных электростанций законсервировано — отчасти из-за более низких цен на природный газ — электромобили выбрасывают меньше углекислого газа. «Но противоречием этому является то, что из-за стандартов кафе [Барака] Обамы у нас теперь гораздо более чистые бензиновые автомобили».

Никто не знает, что будет делать избранный президент Дональд Трамп с Cafe, корпоративными стандартами средней экономии топлива, которые регулируют экономию топлива и выбросы новых американских автомобилей. Тем не менее, что бы ни случилось в США, вероятно, это не помешает распространению электромобилей по всему миру, потому что, помимо ограничения выбросов углекислого газа, электромобили также могут улучшить качество местного воздуха в городах, перемещая выбросы от автомобилей на электростанции.

Помимо ограничения выбросов углекислого газа, электромобили также могут улучшить качество местного воздуха в городах за счет переноса выбросов от автомобилей на электростанции. Фотография: Imaginechina/Rex/Shutterstock

«Даже консервативные люди в Лос-Анджелесе интересуются качеством воздуха, — говорит Томас Террентин, директор Исследовательского центра подключаемых гибридов и электромобилей Калифорнийского университета в Дэвисе. Он опросил владельцев электромобилей по всему миру о том, почему им нравятся их электромобили. «Изменение климата не стояло на первом месте в списке».

Хотя двуокись углерода является парниковым газом, она не токсична для здоровья человека и не способствует задымлению неба. Однако бензиновые и дизельные автомобили также выделяют соединения азота и серы, которые способствуют кислотным дождям и образуют мельчайшие частицы в воздухе, которые ухудшают качество воздуха и способствуют возникновению инсультов, сердечных заболеваний, рака легких и респираторных заболеваний, включая астму. По данным Всемирной организации здравоохранения, загрязнение воздуха является одной из самых неотложных экологических опасностей в мире, ежегодно приводя к преждевременной смерти более 3 миллионов человек. Китайское правительство неоднократно заявляло о своей приверженности развитию электромобилей, отчасти из-за проблем с загрязнением воздуха.

Правительства стимулируют внедрение

Под влиянием скандала с выбросами Volkswagen в 2015 году, когда компания фальсифицировала уровни выбросов дизельных двигателей во время испытаний, Германия в октябре приняла резолюцию, запрещающую автомобили с двигателями внутреннего сгорания к 2030 году. Это в значительной степени символическое постановление, призванное стимулировать действия в Европейском Союзе, но Нидерланды и Норвегия также обсуждают запреты, а 20% продаж новых автомобилей в Норвегии уже электрические.

Однако для некоторых людей отказ от бензина будет тяжелым испытанием. «Если бы весь мир перешел на электромобили, а спрос на бензин существенно упал, цены на нефть резко упали бы», — говорит Северин Боренштейн, профессор делового администрирования и государственной политики в Школе бизнеса Хааса Калифорнийского университета. Беркли. По словам Боренштейна, если спрос на нефть упадет на 10–20%, цена «почти наверняка упадет» до 20 долларов за баррель или ниже или до 1 доллара за галлон бензина до вычета налогов. «Это сделало бы использование электромобилей гораздо менее экономичным — именно здесь мы действительно сталкиваемся с реальным вопросом: готовы ли мы придерживаться этого?»

Загрязнение воздуха является одной из самых неотложных экологических опасностей в мире, ежегодно приводя к преждевременной смерти более 3 миллионов человек. Фотография: Бен Смит/The Guardian

Еще одна проблема – это материал, используемый в литиевых батареях электромобилей. «Положительная сторона заключается в том, что они не особенно токсичны», — объясняет Террентайн, в отличие от батарей на основе свинца или никеля, но их все еще сложно перерабатывать. В батареях также могут использоваться редкие элементы, такие как кобальт, добыча которого вызывает серьезные экологические и этические проблемы в таких странах, как Демократическая Республика Конго. Террентин считает, что аккумуляторная технология может стать менее зависимой от таких элементов, хотя до этого еще далеко.

Но в Калифорнии правительство продвигает революцию в области электромобилей. Потребителям были предложены щедрые льготы на чистый воздух в размере до 2500 долларов за автомобиль, а правительство США также предлагает налоговый кредит в размере 7500 долларов на электромобили.

В то время как технологические компании Силиконовой долины разрабатывают электромобили в рамках своего видения беспилотных автомобилей, Энергетическая комиссия Калифорнии выделила гранты в размере 150 миллионов долларов на создание инфраструктуры для зарядки электромобилей, а еще грант в размере 10 миллионов долларов был выделен Tesla на ее разработку. модели X.

В магазине Whole Foods, где заряжается электромобиль Tesla стоимостью 88 000 долларов, даже зарядные станции были оплачены из государственных денег. Когда Круз слышит это, его энтузиазм по поводу будущего электромобилей несколько снижается.

«Если бы я знал это, ну, что я получу?» он говорит. «Я бы предпочел использовать деньги для тех, кто ездит отсюда туда на автобусе».

В эту статью были внесены поправки 9 декабря 2016 года, чтобы уточнить, что практически нет возможности хранить солнечную и ветровую электроэнергию для последующего использования.

Куда уходит энергия: электромобили

Электромобили более эффективны, чем их бензиновые аналоги. Система электропривода электромобиля отвечает только за потерю энергии от 15% до 20% по сравнению с 64% до 75% для бензинового двигателя. Электромобили также используют рекуперативное торможение для повторного захвата и повторно использовать энергию, которая обычно теряется при торможении, и не тратить энергию на холостом ходу. Подробнее см. в разделе «Все электрические автомобили».

Электромобили имеют КПД от 60% до 73%, в зависимости от ездового цикла. Однако, если энергия рекуперируется из регенеративных торможение считается (т. е. пересчитывается при повторном использовании), эффективность электромобилей составляет от 77% до 100%. (Для получения дополнительной информации о том, как рассчитывается эффективность транспортного средства, см. раздел «Топливная эффективность транспортного средства».)

Комбинированный
Город
Шоссе

Потребность в энергии на этой диаграмме оценивается для движения по городу с частыми остановками с использованием процедуры испытаний EPA FTP-75.

Системы электропривода электромобилей намного эффективнее двигателя и трансмиссии обычных автомобилей. Тем не менее, часть энергии автомобиля теряется из-за неэффективности трансмиссии.

При зарядке аккумулятора энергия теряется на преобразование переменного тока (AC) из электрической сети в постоянный ток (DC) для использования в аккумуляторе, а также на преодоление сопротивления аккумулятора зарядке, которое увеличивается по мере достижения аккумулятором его емкость.

Потери при зарядке могут различаться в зависимости от конкретного автомобиля, типа используемой системы зарядки, состояния аккумулятора и условий окружающей среды (погоды).

Энергетическое рулевое управление, системы охлаждения и управления силовым агрегатом потребляют энергию. Эта оценка не включает потери от обогрева или охлаждения салона, которые могут быть значительными при экстремальных температурах.

Потери при торможении

При торможении в обычном транспортном средстве энергия, первоначально используемая для преодоления инерции и движения транспортного средства, теряется в виде тепла из-за трения в тормозах.

Электрические автомобили используют рекуперативное торможение для восстановления части энергии, которая в противном случае была бы потеряна при торможении, что делает их более эффективными, чем сопоставимые обычные автомобили, особенно при движении с частыми остановками.

Сопротивление ветру (аэродинамическое сопротивление)

Транспортное средство тратит энергию на перемещение воздуха с пути движения по дороге — меньше энергии на более низких скоростях и больше с увеличением скорости.

Это сопротивление напрямую связано с формой и передней частью автомобиля. Более гладкие формы транспортных средств уже значительно снизили лобовое сопротивление, но возможно дальнейшее снижение на 20–30%.

подробнее…

Сопротивление качению

Сопротивление качению — это сила сопротивления, вызванная деформацией шины при качении по плоской поверхности.

Новые конструкции шин и материалы могут снизить сопротивление качению. Для автомобилей снижение сопротивления качению на 5–7 % увеличивает эффективность использования топлива на 1 %, но эти улучшения должны быть сбалансированы с учетом тяги, долговечности и шума.

подробнее…

Электродвигатель электромобиля останавливается при остановке автомобиля. Двигатель не тратит энергию на холостом ходу.

В электромобилях используется рекуперативное торможение для восстановления энергии, обычно теряемой при торможении. Поскольку при движении с частыми остановками происходит больше торможения, они наиболее эффективны при движении по городу.

Когда вы нажимаете на тормоз, инерция автомобиля приводит в действие электродвигатель-генератор, вырабатывающий электричество, которое затем накапливается в аккумуляторе. Позже электричество можно будет использовать для питания электродвигателя, который подает мощность на колеса.

Электрические аксессуары, такие как фары, стеклоочистители, навигационные системы и развлекательные системы, требуют энергии и меньше экономят топливо.

Потери от аксессуаров, таких как электрические дверные замки и сигнальные лампы, ничтожны, а потери от обогревателей сидений и рулевого колеса и вентиляторов климат-контроля более значительны.

В очень холодных условиях дополнительные электрические потери могут составлять более 40 % потребления энергии при движении по городу.

В отличие от обычного автомобиля с бензиновым или дизельным двигателем, который использует тепло двигателя для обогрева салона, все тепло должно обеспечиваться электричеством.

Потребность в энергии на этой диаграмме оценивается для процедуры теста EPA Highway Fuel Economy Test (движение по шоссе со средней скоростью около 48 миль в час и без промежуточных остановок).

Потери при торможении

Электромобили используют рекуперативное торможение для восстановления части энергии, которая иначе была бы потеряна при торможении.

Поскольку при движении по шоссе торможение малоэффективно, рекуперативное торможение дает мало преимуществ по сравнению с обычным транспортным средством на шоссе.

Сопротивление ветру (аэродинамическое сопротивление)

подробнее…

Сопротивление качению

подробнее…

Движение по шоссе практически не требует работы на холостом ходу. Ездовой цикл EPA по шоссе (HWFET) не включает холостой ход.

Электродвигатель электромобиля останавливается, когда автомобиль останавливается. Двигатель не тратит энергию на холостом ходу.

В очень холодных условиях дополнительные электрические потери могут составлять более 25% энергии, потребляемой при движении по шоссе.

Потребность в энергии на этой диаграмме оценивается для 55 % движения по городу и 45 % движения по шоссе. См. оценки для движения по городу и шоссе для получения дополнительной информации.

Усилитель руля и системы охлаждения и управления силовым агрегатом потребляют энергию. Эта оценка не включает потери от обогрева или охлаждения салона, которые могут быть значительными при экстремальных температурах.

Потери при торможении

Сопротивление ветру (аэродинамическое сопротивление)

подробнее…

Сопротивление качению

Сопротивление качению – это сила сопротивления, вызванная деформацией шины при качении по плоской поверхности.

подробнее…

В электромобилях используется рекуперативное торможение для восстановления энергии, обычно теряемой при торможении.

В очень холодных условиях дополнительные электрические потери могут составлять более 33% энергопотребления при комбинированном движении по городу/шоссе.

Примечание. Потребление энергии и потери варьируются от автомобиля к автомобилю. Эти оценки приведены для иллюстрации общих различий в потоке энергии в различных типах транспортных средств во время разных ездовых циклов.

Оценки в основном основаны на анализе Nissan Leaf 2012 года. Потери при зарядке основаны на тестах нескольких электромобилей, проведенных Аргоннской национальной лабораторией.

Lohse-Busch, H., et al. 2013. Влияние температуры окружающей среды (20°F, 72°F и 95°F) на потребление топлива и энергии для некоторых обычных транспортных средств, гибридных и подключаемых гибридных электромобилей и аккумуляторных электромобилей. SAE 2013-01-1462, https://doi.org/10.4271/2013-01-1462.

Lohse-Busch, H., et al. 2012. Испытания и анализ передового исследовательского центра силовых агрегатов AVTA Nissan Leaf.

Томас, Дж. 2014. Эффективность трансмиссии ездового цикла и тенденции, полученные на основе результатов динамометрии транспортных средств Агентства по охране окружающей среды. SAE 2014-01-2562, https://doi.org/10.4271/2014-01-2562.

Карлсон, Р., Дж. Уишарт и К. Штутенберг, К. 2016. Оценка вспомогательных нагрузок транспортного средства на дороге и с помощью динамометра. САЕ Интерн. J. Топливная смазка. 9(1):2016, https://doi.org/10.4271/2016-01-0901.

Родс К., Д. Кок, П. Сохони, Э. Перри и др. 2017. Оценка влияния вспомогательных электрических нагрузок на экономию топлива гибридного электромобиля. Технический документ SAE 2017-01-1155, https://doi.org/10.4271/2017-01-1155.

Паннон Г., Б. Бетц, М. Реале и Дж. Томас. 2017. Разложение нормативных стандартов экономии топлива и выбросов парниковых газов в области эффективности преобразования энергии и тяговой энергии. Международный SAE. J. Топливная смазка. 10(1):202-216, 2017 г., https://doi.org/10.4271/2017-01-0897.

Этот веб-сайт администрируется Окриджской национальной лабораторией Министерства энергетики США и Агентства по охране окружающей среды США.

Этот веб-сайт находится в ведении Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США и Агентства по охране окружающей среды США.

Энергопотребление полностью электрических транспортных средств шпаргалка

В этой шпаргалке показаны все электромобили, отсортированные по энергопотреблению. Шпаргалка сделана как краткий справочник, нажмите на транспортное средство для получения подробной информации. Данные основаны на реальных значениях. Среднее значение скорректировано для нескольких версий одной и той же модели.
* = данные о будущих автомобилях и могут быть основаны на оценках.

СОВЕТ: нажмите на транспортное средство, чтобы просмотреть полные данные.

Выберите шпаргалку: УскорениеИспользуемая батареяПотребление энергииДиапазонМаксимальная скоростьВес буксировки

Средний	201 Втч/км
Световой год 0	109
Тесла Модель 3	151
Hyundai IONIQ 6 Стандартный диапазон 2WD	152
Tesla Model 3 Двойной двигатель дальнего действия	155
Hyundai IONIQ 6 Long Range 2WD	156
XPENG P5	156
Hyundai Kona Electric 39 кВтч	157
Люсид Эйр Чистый	157
Fiat 500e Хэтчбек 24 кВтч	158
Fiat 500e 3+1 24 кВтч	158
Fiat 500e Кабриолет 24 кВтч	158
Пежо е-208	158
Опель Корса-е	158
Fiat 500e Хэтчбек 42 кВтч	159
Fiat 500e 3+1 42 кВтч	159
Hyundai IONIQ 6 Long Range AWD	159
Renault Megane E-Tech EV40 130л. с.	160
Люсид Эйр Туринг	160
Мини Купер SE	161
Дачия Спринг Электрик	161
Hyundai Kona Electric 64 кВтч	162
Fiat 500e Кабриолет 42 кВтч	162
Двойной двигатель Tesla Model S	162
Тесла Модель 3 Производительность	163
CUPRA Born 110 кВт — 45 кВтч	164
Рено Твинго Электрический	164
Renault Megane E-Tech EV60 130 л.с.	164
Рено Зоэ ZE50 R110	165
CUPRA Born 150 кВт — 58 кВтч	166
Volkswagen ID.3 Pro Performance	166
Ниссан Лиф	166
Ситроен е-C4 X	167
Тесла Модель Y	167
Renault Megane E-Tech EV60 220л. с.	167
Smart EQ fortwo купе	167
Хонда е	168
Хонда е Адванс	168
Рено Зоэ ZE50 R135	168
CUPRA Born 170 кВт — 58 кВтч	168
Lucid Air Grand Touring	168
Мерседес EQS 450+	168
MG MG4 Электрический 64 кВтч	169
MG MG4 Электрический 51 кВтч	169
Тесла модель S плед	170
Lucid Air Dream Edition R	170
Ситроен е-C4	170
Kia e-Soul 39 кВтч	170
Киа Ниро EV	171
CUPRA Born 170 кВт — 77 кВтч	171
Volkswagen ID.3 Pro S — 4 места	171
Volkswagen ID.3 Pro S — 5 мест	171
BMW i4 eDrive40	172
Двойной двигатель Tesla Model Y Long Range	172
Мерседес EQE 350+	173
Мерседес EQE 300	173
Мерседес ЭКВ 350	173
Kia e-Soul 64 кВтч	173
Skoda Enyaq Coupe iV 80	173
DS 3 Crossback E-Tense	173
Skoda Enyaq Coupe iV 60	173
Порше Тайкан	173
JAC iEV7s	173
Ниссан Лиф е+	174
Одномоторный Polestar 2 стандартной серии	174
BMW iX1 xDrive30	175
Мерседес EQS 450 4MATIC	175
MG MG5 Электрический дальний радиус действия	175
Skoda Enyaq iV 60	176
Smart EQ fortwo кабриолет	176
Порше Тайкан Плюс	176
Audi Q4 Sportback e-tron 35	176
Пежо е-2008 Внедорожник	176
Опель Мокка-е	176
Мазда МХ-30	176
Одномоторный Polestar 2 Long Range	176
Стандартная электрическая серия MG MG5	177
Kia EV6 Стандартный диапазон 2WD	177
Мерседес EQS 500 4MATIC	178
Мерседес EQS 580 4MATIC	178
Фольксваген ID. 5 Pro	179
Volkswagen ID.5 Pro Performance	179
Skoda Enyaq Coupe iV 80x	179
Порше Тайкан 4S	180
Lucid Air Dream Edition P	180
Audi Q4 Sportback e-tron 40	180
Киа EV6 дальнего действия 2WD	180
Тесла Модель Y Производительность	181
Соно Сион	181
Мерседес EQE 350 4MATIC	181
Мерседес EQE 500 4MATIC	181
Стандартный диапазон MG ZS EV	181
Порше Тайкан 4S Плюс	182
Volkswagen ID.4 Pure Performance	182
Audi Q4 e-tron 35	182
Volkswagen ID.4 чистый	182
Hyundai IONIQ 5 Стандартный диапазон 2WD	183
Skoda Enyaq iV 80	183
Kia EV6 Дальний полный привод	185
БМВ и4 М50	186
Смарт №1	186
Порше Тайкан ГТС	186
Мерседес EQE AMG 43 4MATIC	187
Порше Тайкан Спорт Туризмо	187
MG ZS EV дальнего радиуса действия	187
Мерседес EQA 250	187
Genesis G80 электрифицированная роскошь	188
Volkswagen ID. 4 Pro Performance	188
Фольксваген ID.4 Pro	188
Мерседес EQA 250+	188
Ниссан Ария 63кВтч	188
Порше Тайкан Плюс Спорт Туризмо	188
Мерседес EQE AMG 53 4MATIC+	189
Audi Q4 e-tron 40	189
Генезис GV60 Премиум	190
Hyundai IONIQ 5 Long Range 2WD	190
Polestar 2 Двойной двигатель дальнего действия	190
Мерседес EQA 300 4MATIC	190
Мерседес EQA 350 4MATIC	190
Фольксваген ID.5 GTX	190
Skoda Enyaq Coupe iV RS	190
Volkswagen ID.4 Pro 4MOTION	190
Тойота bZ4X передний привод	190
Мерседес EQS АМГ 53 4MATIC+	191
Эйвайс U5	191
Лексус UX 300e	191
Audi Q4 Sportback e-tron 45 quattro	192
Audi Q4 Sportback e-tron 50 quattro	192
Порше Тайкан 4S Спорт Туризмо	192
Hyundai IONIQ 5 Long Range AWD	192
БМВ iX3	192
Skoda Enyaq iV 80x	193
Фольксваген ID. 4 GTX	193
Серия 3	193
Мерседес EQB 250	193
Тойота bZ4X полный привод	193
SsangYong Korando e-Motion	193
МГ Марвел R	194
Порше Тайкан 4S Плюс Спорт Туризмо	195
Генезис GV60 Спорт	195
Ниссан Ария 87кВтч	196
Fisker Ocean Extreme	196
Фискер Оушен Один	196
Порше Тайкан ГТС Спорт Туризмо	197
Порше Тайкан 4S Кросс Туризмо	197
Порше Тайкан 4 Кросс Туризмо	197
MG Marvel R Performance	197
Ford Mustang Mach-E SR RWD	197
BMW iX xDrive40	197
Fisker Ocean Sport	197
Тесла Модель X Двойной мотор	198
Fisker Ocean Ultra	198
Audi Q4 e-tron 50 quattro	199
Audi Q4 e-tron 45 quattro	199
БМВ i7 xDrive60	199
Skoda Enyaq iV RS	200
Volvo XC40 перезарядка Pure Electric	200
Ford Mustang Mach-E ER RWD	200
Киа ЭВ6 ГТ	200
Субару Солтерра полный привод	201
Мерседес EQB 300 4MATIC	202
Мерседес EQB 350 4MATIC	202
Порше Тайкан Турбо	202
Audi e-tron GT quattro	202
Генезис GV60 Спорт Плюс	203
Volvo C40 перезарядка Pure Electric	203
Лексус РЗ 450е	204
Ford Mustang Mach-E SR AWD	206
Тесла Модель Х Плед	207
Порше Тайкан Турбо Спорт Туризмо	207
Ниссан Ария e-4ORCE 87кВтч	207
BMW iX xDrive50	208
Ford Mustang Mach-E ER AWD	209
Порше Тайкан Турбо S	209
Порше Тайкан Турбо Кросс Туризмо	209
Audi e-tron GT RS	210
Genesis GV70 Электрифицированный Спорт	211
Порше Тайкан Турбо С Спорт Туризмо	212
Форд Мустанг Мах-Е GT	214
Volvo C40 Зарядка Twin Pure Electric	214
Мерседес EQC 400 4MATIC	216
БМВ икс М60	217
Порше Тайкан Турбо С Кросс Туризмо	217
Внедорожник Mercedes EQS 450+	219
Audi e-tron Sportback 50 quattro	219
Volvo XC40 Зарядка Twin Pure Electric	221
Ягуар I-Pace EV400	223
Внедорожник Mercedes EQS 450 4MATIC	224
Внедорожник Mercedes EQS 580 4MATIC	224
Opel Combo-e Life 50 кВтч	225
Citroen e-Berlingo M 50 кВтч	225
Peugeot e-Rifter Standard 50 кВтч	225
Nissan Ariya e-4ORCE 87kWh Производительность	226
Audi e-tron Sportback 55 quattro	228
Opel Combo-e Life XL 50 кВтч	231
Citroen e-Berlingo XL 50 кВтч	231
Peugeot e-Rifter Long 50 кВтч	231
Audi e-tron 50 quattro	231
Фольксваген ID. Базз Про	233
Audi e-tron 55 quattro	237
Citroen e-Jumpy Combi M 50 кВтч	250
Citroen e-SpaceTourer M 50 кВтч	250
Opel Vivaro-e Combi M 50 кВтч	250
Opel Zafira-e Life M 50 кВтч	250
Peugeot e-Expert Combi Standard 50 кВтч	250
Peugeot e-Traveller Standard 50 кВтч	250
Fiat E-Ulysse L2 50 кВтч	250
Toyota PROACE Verso M 50 кВтч	250
Citroen e-Jumpy Combi M 75 кВтч	257
Citroen e-SpaceTourer M 75 кВтч	257
Opel Vivaro-e Combi M 75 кВтч	257
Opel Zafira-e Life M 75 кВтч	257
Peugeot e-Expert Combi Standard 75 кВтч	257
Peugeot e-Traveller Standard 75 кВтч	257
Fiat E-Ulysse L2 75 кВтч	257
Toyota PROACE Verso M 75 кВтч	257
Citroen e-Jumpy Combi XL 50 кВтч	257
Citroen e-SpaceTourer XL 50 кВтч	257
Opel Vivaro-e Combi L 50 кВтч	257
Opel Zafira-e Life L 50 кВтч	257
Peugeot e-Expert Combi Long 50 кВтч	257
Peugeot e-Traveller Long 50 кВтч	257
Toyota PROACE Shuttle M 50 кВтч	257
Toyota PROACE Shuttle L 50 кВтч	257
Fiat E-Ulysse L3 50 кВтч	257
Toyota PROACE Verso L 50 кВтч	257
Citroen e-Jumpy Combi XL 75 кВтч	262
Citroen e-SpaceTourer XL 75 кВтч	262
Opel Vivaro-e Combi L 75 кВтч	262
Opel Zafira-e Life L 75 кВтч	262
Peugeot e-Expert Combi Long 75 кВтч	262
Peugeot e-Traveller Long 75 кВтч	262
Toyota PROACE Shuttle M 75 кВтч	262
Toyota PROACE Shuttle L 75 кВтч	262
Fiat E-Ulysse L3 75 кВтч	262
Toyota PROACE Verso L 75 кВтч	262
Audi e-tron S Sportback	262
Ауди е-трон S	270
Mercedes eVito Tourer Long 60 кВтч	286
Mercedes eVito Tourer Long 90 кВтч	290
Мерседес EQV 250 Длинный	293
Mercedes EQV 250 сверхдлинный	293
Mercedes eVito Tourer Extra-Long 60 кВтч	293
Mercedes EQV 300 сверхдлинный	295
Mercedes eVito Tourer Extra-Long 90 кВтч	295
Мерседес EQV 300 Длинный	295

Щелкните здесь для полного обзора всех электромобилей

4.

1 – Транспорт и энергетика

Автор: д-р Жан-Поль Родриг

Транспортная деятельность является значительным потребителем энергии, обеспечивая мобильность пассажиров и грузов, что составляет около 25% мирового потребления энергии.

Деятельность человека зависит от использования нескольких форм и источников энергии для выполнения работы. Чем доступнее и доступнее источники энергии, тем больше способностей и возможностей можно мобилизовать. Энергосодержание (или плотность энергии) источника энергии — это доступная энергия на единицу веса или объема, но задача состоит в том, чтобы эффективно извлекать и использовать эту энергию. Таким образом, чем больше потребляется энергии, тем больший объем работы реализуется, при этом экономическое развитие коррелирует с более высокими уровнями потребления энергии. Существует четыре вида физического труда, связанного с деятельностью человека:

Модификация среды . Действия, связанные с изменением ландшафта, чтобы сделать его пригодным для деятельности человека, например расчистка земель для сельского хозяйства, изменение гидрографии (ирригация), строительство инфраструктуры, такой как дороги, а также строительство и кондиционирование (температура и свет) закрытых сооружений.
Присвоение ресурсов . Предполагает добычу сельскохозяйственных ресурсов из биомассы и сырья (полезных ископаемых, нефти, пиломатериалов и т. д.) для нужд человека. Это также включает утилизацию отходов, безопасное удаление которых в странах с развитой экономикой требует больших трудозатрат (например, сбор, переработка и утилизация).
Ресурсы обработки . Касается модификации продуктов из биомассы, сырья и товаров для производства в соответствии с экономическими потребностями. Со времен промышленной революции работа, связанная с обработкой ресурсов, была значительно механизирована, сначала с помощью простых машин, затем сборочных линий, а в настоящее время с помощью автоматизации.
Транспорт . Мобильность пассажиров и грузов из одного места в другое направлена на смягчение пространственного неравенства в расположении ресурсов и рынков за счет преодоления расстояния. Чем ниже затраты энергии на тонну или пассажиро-километр, тем меньшая транспортная нагрузка является экономическим бременем. Преодоление пространства в глобальной экономике требует значительного количества энергии и, следовательно, зависит от эффекта масштаба. Транспортные средства и терминальное оборудование потребляют энергию, в то время как груз необходимо упаковывать, сортировать и распаковывать.

Более низкие цены на энергоносители с точки зрения усилий по добыче и простоты применения предполагают больше возможностей для выполнения физической работы. Существуют огромные запасы энергии, способные удовлетворить будущие потребности человечества. Однако одна из главных современных проблем заключается в том, что многие из этих запасов не обязательно широко доступны по конкурентоспособным ценам, как, например, солнечная энергия, или неравномерно распределены по миру, как, например, нефть и энергия ветра. География энергии выявляет сложные различия в наличии источников энергии, а также в структурах спроса и предложения. Тем не менее доступность или конкурентоспособность источника энергии может улучшиться по мере развития технологий, что предполагает динамику географии энергетики. Даже если некоторые источники энергии добываются далеко от места их потребления, массификация транспорта обеспечивает их мобильность, что особенно характерно для нефти и угля.

Источники энергииХимическое содержание энергии в некоторых видах топлива (в МДж/кг)Потребление первичной энергии, отдельные страны, 1965–2020 годыПотребление первичной энергии и ВВП на душу населения, 2019 годЭнергия и работа

На протяжении истории использования энергии выбор источника энергии зависел от на нескольких факторах полезности , которые включали переход в энергетических системах от твердых, жидких и, в конечном итоге, к газовым источникам. После промышленной революции были предприняты усилия, чтобы работа выполнялась машинами, что значительно повысило производительность труда в промышленности. Источники энергии, используемые для этой механизации, существенно повлияли на структуру спроса на энергию. Развитие паровой машины, производство и распределение электрической энергии на значительные расстояния изменили и пространственную структуру обрабатывающих производств, освободив производство от непосредственной привязки к стационарной энергосистеме. В то время как на более ранних этапах промышленной революции фабрики, расположенные вблизи источников энергии (водопад или угольное месторождение) или сырья, массовые перевозки и новые источники энергии (нефть и электричество), обеспечивали гораздо большую гибкость в размещении.

Индустриализация предъявляет значительные требования к ископаемому топливу из-за его процессов и результатов. На рубеже 20-го века изобретение и коммерческое развитие двигателя внутреннего сгорания, особенно в транспортном оборудовании, расширили мобильность пассажиров и грузов и стимулировали развитие глобальной торговой сети. Устройство промышленных и энергетических систем взаимосвязано. В условиях глобализации на транспорт приходится все большая доля общего объема энергии, затрачиваемой на реализацию, эксплуатацию и поддержание международного диапазона и масштабов экономической и социальной деятельности.

Потребление энергии тесно связано с уровнем развития, при этом на транспорт приходится от 20 до 25% потребляемой энергии в развитых странах. Выгоды от дополнительной мобильности, особенно с точки зрения лучших сравнительных преимуществ и доступа к ресурсам, требуют все большего количества энергии, затрачиваемой на поддержку этой расширенной пространственной системы. В начале 21 века переход достиг стадии, когда доминируют ископаемые виды топлива, такие как нефть. Из общего объема производства электроэнергии в мире 87% приходится на ископаемое топливо, но ожидается, что в ближайшие годы эта доля будет неуклонно снижаться.

Эволюция источников энергии Годовое потребление энергии в Англии и Уэльсе, 1560–1850-е гг. Энергия, вырабатываемая паровыми машинами, Европа, 1840–1888 гг. Переход на глобальные энергетические системы Мировое потребление энергии, 1965–2020 гг. Мировое производство энергии, 2019 г. перспектива, в которой придание импульса массе (пассажиры, транспортные средства, груз и т. д.) требует пропорционального количества энергии. Дело в том, насколько эффективно улавливается эта энергия для практического использования, имеющего сильную модальную характеристику.

Связь между транспортом и энергией прямая, но может быть интерпретирована по-разному, поскольку она касается разных видов транспорта, каждый из которых имеет свою полезность и уровень производительности. Часто существует компромисс между скорость и потребление энергии связаны с желаемой экономической отдачей. Пассажиры и ценные товары могут перевозиться быстрыми, но энергоемкими видами транспорта, поскольку временная составляющая их мобильности, как правило, имеет высокую ценность, что свидетельствует о готовности использовать больше энергии. Экономия от масштаба, в основном достигаемая морскими перевозками, связана с низким потреблением энергии на единицу транспортируемой массы, но с более низкой скоростью. Это относительно хорошо соответствует требованиям грузовых перевозок, особенно насыпных, где время менее критично и где можно накопить буферный запас. Для сравнения, авиаперевозки имеют высокие уровни энергопотребления, связанные с высокоскоростными услугами, где буферные запасы ограничены.

Транспортный рынок имеет широкий спектр потребления энергии, на который особенно влияют три фактора:

Уровень цен и волатильность источников энергии зависят от процессов, используемых при производстве топлива. Предпочтение отдается стабильным источникам энергии, поскольку они обеспечивают долгосрочные инвестиции в транспортные активы и постоянное снабжение рынка. Волатильные цены на энергию не зависят от инвестиций в транспортные технологии.
Технологические и технические изменения по уровню энергоэффективности видов транспорта и терминалов. Таким образом, важной целью является улучшение этой энергетической эффективности, поскольку она связана с прямыми экономическими выгодами как для операторов (более низкие эксплуатационные расходы), так и для пользователей (более низкие тарифы). Технологические усовершенствования также открывают доступ к новым движущимся технологиям, таким как электромобили и автоматизация.
Внешние экологические факторы , связанные с использованием энергии видами транспорта, особенно с их выбросами. Внешние эффекты ведут к нормативам, связанным с использованием конкретных режимов и источников энергии и целью их снижения.

Конечное потребление энергии по видам топлива по транспортному секторуЭнергоэффективность по видам транспорта Западно-техасский промежуточный уровень, месячная номинальная спотовая цена на нефть (1970–2022 гг.)Процессы производства топливаПотребление энергии по секторам, страны ОЭСРФакторы использования энергии по видам транспорта

Тенденция, возникшая с 1950-х годов, вызывает беспокойство растущая доля транспорта в общемировом потреблении нефти; на транспорт приходится примерно 29% мирового спроса на энергию и около 61,5% всей нефти, используемой каждый год. Воздействие транспорта на энергопотребление разнообразно, включая деятельность, необходимую для обеспечения транспортной инфраструктуры и объектов:

Производство, техническое обслуживание и утилизация транспортных средств . Энергия, затрачиваемая на производство и переработку автомобилей, напрямую зависит от сложности автомобиля, используемых материалов, размера парка и жизненного цикла автомобиля. Сборка корабля может занять до двух лет и требует значительного расхода материалов и энергии.
Эксплуатация автомобиля . В основном включает энергию, используемую для придания импульса транспортным средствам, а именно в качестве топлива, а также для интермодальных операций на терминалах. Рынки топлива для транспортной деятельности хорошо развиты.
Строительство и обслуживание инфраструктуры . Строительство автомобильных дорог, железных дорог, мостов, туннелей, терминалов, портов и аэропортов, а также обеспечение осветительным и сигнальным оборудованием требует значительного количества энергии. Они имеют прямое отношение к эксплуатации транспортных средств, поскольку разветвленные сети связаны с большими объемами трафика.
Управление транспортными операциями . Расходы, связанные с планированием, развитием и управлением транспортной инфраструктурой и операциями, требуют времени, капитала и навыков, которые должны быть включены в общую энергию, потребляемую транспортным сектором. Особенно это касается общественного транспорта.
Производство и торговля энергией . Процессы разведки, добычи, переработки и распределения топлива или производства и передачи энергии также требуют источников энергии. Преобразование 100 единиц первичной энергии в виде сырой нефти дает только 85 единиц энергии в виде бензина. Любые изменения в потребностях транспорта в энергии влияют на структуру и потоки мировых энергетических рынков.

Потребление энергии имеет существенные модальные вариации:

Наземный транспорт составляет большую часть потребления энергии. Только автомобильный транспорт потребляет в среднем 85% всей энергии, используемой транспортным сектором в развитых странах. Эта тенденция неоднородна в самом секторе наземного транспорта, поскольку автомобильный транспорт является почти единственным видом транспорта, ответственным за дополнительные потребности в энергии за последние 25 лет. Несмотря на падающую долю рынка, железнодорожный транспорт в расчете на 1 кг нефтяного эквивалента остается в четыре раза более эффективным для пассажиров и вдвое более эффективным для грузовых перевозок, чем автомобильный транспорт. На железнодорожный транспорт приходится 6% мирового спроса на транспортную энергию.
Морской транспорт составляет 90% трансграничной мировой торговли по объему. Природа водного транспорта и его экономия за счет масштаба делают его наиболее энергоэффективным видом транспорта, поскольку он использует только 7% всей энергии, потребляемой транспортной деятельностью, что намного ниже его вклада в мобильность товаров. Тем не менее, расход топлива является важным фактором в морском судоходстве, который связан с конструкцией судна (гидродинамика), уровнем использования, рабочей скоростью, временем простоя (ожидание в портах) и даже погодными условиями. Для терминальных операций цифры различаются, но контейнерный терминал обычно потребляет 70% энергии за счет ископаемого топлива (например, дворовое оборудование) и 30% за счет электричества (например, портейнеры).
Воздушный транспорт играет неотъемлемую роль в глобализации транспортных сетей. На авиационную промышленность приходится 8% энергии, потребляемой транспортом. Воздушный транспорт имеет высокий уровень энергопотребления, связанный с высокими скоростями. Топливо является второй по значимости статьей расходов авиатранспортной отрасли, на которую приходится 13-20% общих расходов. Технологические инновации, такие как более эффективные двигатели и лучшая аэродинамика, привели к постоянному повышению энергоэффективности каждого нового поколения самолетов.

Дальнейшие различия в потреблении энергии транспортом могут быть сделаны между мобильностью пассажиров и грузов, исходя из различных модальных конфигураций:

Пассажирские перевозки составляют от 50 до 60% энергопотребления, связанного с транспортной деятельностью. Частный автомобиль является доминирующим видом транспорта, но имеет низкие энергетические характеристики, хотя с 1970-х годов эти характеристики значительно улучшились, в основном из-за повышения эффективности использования топлива. Только от 12 до 30% топлива, используемого автомобилем, обеспечивает импульс, в зависимости от типа транспортного средства. Существует тесная взаимосвязь между ростом доходов, наличием автомобилей и расстоянием, пройденным транспортными средствами. В Соединенных Штатах один из самых высоких уровней владения автомобилями в мире: одна машина на двух человек. Другой тенденцией стало увеличение числа владельцев минивэнов, внедорожников и легких грузовиков для личного пользования и соответствующее снижение экономии топлива. Однако на расход топлива влияет убывающая отдача, а это означает, что более высокие уровни эффективности использования топлива предполагают снижение предельной выгоды в потреблении топлива. Кроме того, изменения количества пройденных транспортных средств коррелируют с изменениями цен на энергоносители, что подчеркивает эластичность использования транспортных средств. Переход на электромобили подчеркнул их разрушительное воздействие на местные электрические сети, поскольку большинство автомобилей заряжается дома. Городские виды микромобильности, такие как электрические велосипеды и скутеры, также создают дополнительные потребности в электроэнергии в местных сетях.
Грузовые перевозки На долю приходится от 40 до 50% энергопотребления, связанного с транспортной деятельностью. Доминирует автомобильный транспорт, на долю которого приходится 80% внутреннего энергопотребления в большинстве стран. Железнодорожные и морские перевозки, два наиболее энергоэффективных вида транспорта, имеют более низкий уровень энергопотребления. Прибрежные и внутренние водные пути также обеспечивают энергоэффективный способ перевозки пассажиров и грузов. Из-за этих энергетических преимуществ каботажное судоходство считается транспортной альтернативой и частью транспортной политики стран с протяженной береговой линией. Обоснование предпочтения прибрежного и внутреннего судоходства основано на более низком уровне потребления энергии и общем меньшем внешнем ущербе от водного транспорта.

Потребление энергии по видам транспорта в Соединенных Штатах, 1960–2020 гг.

Типичное использование энергии для автомобиля Общее потребление топлива автомобильным транспортом и поездки в Соединенных Штатах, 1960–2020 гг. Поездки по США и номинальные спотовые цены на нефть, 1971-2022 гг.

Почти все виды транспорта зависят от вариантов двигателя внутреннего сгорания , причем двумя наиболее важными технологиями являются дизельный двигатель и газовая турбина , так как они являются стержнем глобализации. В то время как двигатели кораблей и грузовиков являются адаптацией дизельного двигателя, реактивные двигатели являются адаптацией газовой турбины. Транспорт почти полностью (90%) зависит от нефтепродуктов, за исключением железных дорог, использующих электроэнергию. В то время как использование нефти для других секторов экономики, таких как промышленность и производство электроэнергии, остается относительно стабильным, рост спроса на нефть в основном связан с ростом спроса на транспорт. Тем не менее, доля нефти, используемой в транспортном секторе, неуклонно снижается с появлением альтернативных источников, таких как электромобили. Что различается, так это тип и качество используемого топлива, полученного из нефти. В то время как морские перевозки зависят от низкокачественного бункерного топлива, для воздушных перевозок требуется Jet-A, специализированное топливо с добавками. Автомобильный транспорт сильно фрагментирован: 85 % автомобилей зависят от бензина, а 90% грузовиков полагаются на дизельное топливо.

Стоит посмотреть на химический принцип горения углеводородов. Для большинства двигателей внутреннего сгорания топливом служит бензин (C8h28; четырехтактные двигатели с циклом Отто), но и другие источники, такие как метан (Ch5; газовые турбины), дизельное топливо (в основном грузовые автомобили), бункерное топливо (для судов) и керосин (турбовентиляторы реактивных самолетов). Бензин производит около 46 000 британских тепловых единиц на килограмм сжигаемого топлива, что требует от 16 до 24 кг воздуха. Энергия, выделяющаяся при сгорании, вызывает повышение температуры продуктов сгорания. Несколько факторов и условий влияют на уровень сгорания в двигателе внутреннего сгорания, чтобы обеспечить импульс и поддерживать эффективные условия работы. Достигаемая температура зависит от скорости выделения и рассеяния энергии и количества продуктов сгорания. Воздух является наиболее доступным источником кислорода, но поскольку воздух также содержит большое количество азота, азот становится основным компонентом продуктов горения. Скорость сгорания может быть увеличена за счет тонкого разделения топлива для увеличения площади его поверхности и, следовательно, скорости его реакции, а также за счет смешивания его с воздухом для обеспечения необходимого количества кислорода в топливе. Если бы сгорание было совершенным, выбросы и, следовательно, местное воздействие транспорта на окружающую среду были бы незначительными, за исключением выбросов двуокиси углерода. Проблема в том, что сгорание в двигателях внутреннего сгорания составляет несовершенный и неполный по двум причинам:

Во-первых, топливо и окислитель не являются чистыми , вызывая неполное сгорание. Хотя процесс очистки обеспечивает «чистое» топливо, известно, что бензин содержит примеси, такие как сера (от 0,1 до 5%) и другие углеводороды (например, бензол и бутадиен). Для сравнения, воздух состоит из 78% азота и 21% кислорода. Таким образом, другие химические компоненты являются частью процесса горения.
Во-вторых, частично из-за первой причины и частично из-за технологии двигателя, неполное сгорание выбрасывает другие остаточные продукты . Сгорание в двигателе происходит со средней скоростью 25 раз в секунду, что оставляет ограниченное время для полного процесса сгорания. Помимо двуокиси углерода и воды, типичный двигатель внутреннего сгорания вырабатывает угарный газ (СО), углеводороды (бензол, формальдегид, бутадиен и ацетальдегид), летучие органические соединения (ЛОС), двуокись серы (SO2), твердые частицы и оксиды азота ( NOx). Эти продукты сгорания являются основными загрязняющими веществами, выбрасываемыми в окружающую среду транспортом.

Помимо несовершенного и неполного сгорания углеводородов, на скорость сгорания и, следовательно, на выбросы загрязняющих веществ влияют три основных фактора: характеристики транспортного средства (в которых могут играть роль технологические усовершенствования), ходовые качества (где планирование и регулирование могут играть роль) и атмосферные условия . Двигатель внутреннего сгорания преобразует менее трети потребляемой энергии в импульс, в основном за счет трения. Для электродвигателей этот показатель выше 80%.

Спрос на продукты нефтепереработки по секторам в Соединенных Штатах, 1960–2018 годы (в квадриллионах БТЕ) Коэффициенты автомобильных выбросов

Степень, в которой традиционные невозобновляемые ископаемые виды топлива будут по-прежнему оставаться первичными ресурсами почти для всех видов транспортного топлива, зависит от дебаты. Но разрыв между спросом и предложением, когда-то значительный, сократился до , и этот эффект усугубляется возможностью того, что мировая добыча нефти в конечном итоге достигнет своего пика. Устойчивый рост спроса со стороны развивающихся стран, особенно Китая и Индии, требует дополнительных объемов производства. Это вызывает обеспокоенность по поводу способности крупных производителей нефти удовлетворить этот растущий и устойчивый мировой спрос. У производителей не заканчивается нефть, но существующие резервуары могут быть не в состоянии ежедневно добывать растущие объемы нефти, в которых нуждается мир. Водохранилища не существуют как подземные озера, из которых можно легко добывать нефть. Существуют геологические ограничения добычи на существующих месторождениях. Это говорит о том, что необходимо изыскивать дополнительные запасы, чтобы компенсировать снижающуюся добычу существующих месторождений. Увеличение запасов может быть недостаточным, чтобы компенсировать этот растущий спрос, но технологические усовершенствования позволили использовать запасы битума и горючих сланцев. Однако добыча таких запасов требует много энергии и воды. Производство 1 барреля битума требует сжигания эквивалента 10-20% его энергоемкости.

Другие утверждают, что история нефтяной промышленности отмечена циклами нехватки и избытка. Рост цен на нефть сделает добычу нефти в труднодоступных районах рентабельной. Глубоководное бурение и добыча из битуминозных песков и горючих сланцев должны увеличить запасы нефти, которую можно извлекать и извлекать. Но есть предел способности технологических инноваций находить и добывать больше нефти по всему миру, и связанные с этим риски могут быть очень высокими. Добавление мощностей по добыче, распределению и переработке нефти является медленным, сложным, капиталоемким и строго регулируемым процессом. Если технически и экономически целесообразно, секвестрация углерода в форме улавливания и хранения CO2 может увеличить добычу нефти из обычных скважин и продлить срок службы частично истощенных нефтяных месторождений до следующего столетия.

Высокие цены на топливо обычно стимулируют разработку альтернатив, но спрос на автомобильное топливо относительно неэластичен. Более высокие цены приводят к очень незначительным изменениям спроса на топливо. Эквивалент 100 долларов за баррель считался порогом, который ограничит спрос на автомобильное топливо и приведет к снижению пассажиро- и грузо-километров. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что более высокие цены на нефть оказали ограниченное влияние на среднегодовые темпы роста автомобилизации в мире. Анализ эволюции использования ископаемых видов топлива свидетельствует о том, что в условиях рыночной экономики внедрение альтернативных видов топлива ведет к увеличению глобального потребления как ископаемых, так и альтернативных видов топлива, а не к замещению сырой нефти альтернативными видами топлива. Это говорит о том, что на начальном этапе цикла энергетического перехода введение нового источника энергии дополняет существующее предложение до тех пор, пока новый источник энергии не станет конкурентоспособным по цене, чтобы стать альтернативой. Наличие возобновляемых и невозобновляемых видов топлива стимулирует энергетический рынок с сопутствующим увеличением выбросов парниковых газов. Производство альтернативных видов топлива дополняет существующие ископаемые виды топлива, а не заменяет их.

Главной проблемой является количество нефти, которое можно выкачивать на поверхность ежедневно, особенно там, где крупные нефтяные месторождения достигли максимальной производительности. При таких обстоятельствах цены на нефть неизбежно будут расти в среднесрочной и долгосрочной перспективе, посылая ценовые сигналы транспортному рынку. То, как транспортная система реагирует и адаптируется к более высоким ценам на энергоносители, является предметом многочисленных дискуссий и интерпретаций с точки зрения масштаба и сроков перехода. Можно отметить следующие возможные последствия:

Дорога . Что касается автомобилей, более высокие цены на нефть могут вызвать изменения, происходящие в несколько этапов. Первоначально пассажиры просто покрывали более высокие расходы, либо сокращая свои дискреционные расходы. В зависимости от уровня производительности многие страны могут продемонстрировать поразительную устойчивость. На следующем этапе будут изменены схемы поездок на работу (например, совместное использование автомобилей, совместное использование автомобилей), попытки использовать общественный транспорт, быстрое внедрение транспортных средств с высокой эффективностью использования бензина и поиск других транспортных альтернатив. Существующая пространственная структура также может начать демонстрировать признаки стресса, поскольку неустойчивость районов, зависящих от автомобилей, становится все более очевидной. Имеются данные об обратной зависимости между ценами на топливо и пробегом транспортных средств в США. По мере того, как становятся очевидными высокие расходы на поездки и инфляционное воздействие высоких цен на нефть на экономику, многие больше не смогут позволить себе жить в пригороде. Города могут начать разрушаться. Отрасль грузоперевозок будет вести себя аналогичным образом, сначала снизив свою прибыль и свои операционные расходы (например, планирование, достижение полной загрузки грузовика), но в какой-то момент более высокие цены будут переданы их клиентам.
Рельс . Этот вид транспорта существенно выиграет от более высоких цен на энергоносители, поскольку он является наиболее энергоэффективным видом наземного транспорта. Железнодорожный транспорт примерно в три раза более энергоэффективен, чем автомобильный. Уровень замещения пассажирских и грузовых перевозок остается неопределенным и будет зависеть от текущей доли рынка и уровня предлагаемых ими услуг. В Северной Америке пассажирский железнодорожный транспорт имеет ограниченный потенциал, в то время как в Европе и Тихоокеанском регионе пассажирский железнодорожный транспорт уже занимает значительную долю рынка. Распределение грузов в Северной Америке имеет преимущество перед железнодорожными перевозками, поскольку на долю железных дорог приходится преобладающая доля тонно-километров. В то же время для других регионов мира эта цифра менее значительна, в основном из-за больших расстояний и фрагментарности системы. Во многих случаях может быть сделан толчок к электрификации стратегических коридоров дальнего следования и развитию более эффективных средств обработки грузов. Таким образом, растущие цены на энергоносители, вероятно, по-разному повлияют на междугородние железнодорожные перевозки в зависимости от географического положения и условий существующей системы.
Воздух . Этот режим может быть значительно нарушен, как для пассажиров, так и для грузов. Воздушные перевозки являются высококонкурентной отраслью, а нормы прибыли низки. Топливо составляет около 40% операционных расходов авиаперевозчика. Тем не менее, поскольку большинство других расходов фиксированы, любые колебания цен на энергоносители напрямую отражаются на стоимости авиабилетов. Долгосрочное повышение цен на энергоносители, отражающееся на авиатопливе, вероятно, повлияет на дискреционные авиаперевозки (в основном туризм), но авиаперевозки из-за их высокой стоимости могут быть затронуты в меньшей степени. Технологические разработки помогают поддерживать конкурентоспособность авиаперевозок за счет более экономичных самолетов.
Морской . Этот режим, вероятно, будет относительно незатронутым, поскольку он является наиболее энергоэффективным, но топливо является важным компонентом эксплуатационных расходов судна. Реакция морских грузоотправителей на более высокие цены на энергоносители, как правило, заключается в снижении скорости (медленном движении), что может повлиять на график захода в порт. В долгосрочной перспективе более высокие цены на энергоносители могут косвенно повлиять на морские перевозки, снизив спрос на перевозки грузов на дальние расстояния и стимулируя заходы в порты, имеющие наиболее прямое и эффективное сообщение с внутренними районами. Кроме того, этот контекст может благоприятствовать развитию коротких прибрежных и речных перевозок, где это возможно.

Ежегодная мировая добыча нефти (1900–2021 гг.) и пиковая добыча нефти (сценарии 2005–2020 гг.) Основные запасы сырой нефти, 2000–2020 гг. Годовой пробег транспортных средств в США и годовые изменения, 1971–2020 гг. Цены на энергию на транспорте Цены на авиационное топливо, 1990–2019 гг. Потребление топлива в зависимости от размера и скорости контейнеровозов
Более высокие цены на энергию могут вызвать заметные изменения в использовании, режимах, сетях и управлении цепочками поставок. С макроэкономической точки зрения, а также поскольку транспорт представляет собой очень сложную систему, оценка последствий повышения цен на энергоносители остается рискованной. Весьма вероятным представляется сильная рационализация, сдвиг в сторону более энергоэффективных режимов, а также более высокий уровень интеграции между режимами для создания мультиплицирующих эффектов в энергоэффективности. Поскольку более высокие транспортные расходы, в частности, на контейнеры, будут играть роль, многие производственные предприятия будут пересматривать расположение производственных мощностей и размещать их ближе к рынкам (ближайшие источники). В то время как дешевые и эффективные транспортные системы способствовали глобализации, новые отношения между транспортом и энергетикой, вероятно, изменят глобальную структуру производства и распределения в сторону регионализация . Этому процессу также способствуют менее острые различия в стоимости рабочей силы и стремление к автоматизации.
Обычно предпочтение отдается источнику энергии с наименьшей стоимостью. Преобладание топлива, полученного из нефти, обусловлено относительной простотой его хранения и использования в двигателях внутреннего сгорания. Другие ископаемые виды топлива (природный газ, пропан и метанол) также могут использоваться в качестве топлива для транспорта, но требуют более сложной системы хранения. Основная проблема, связанная с крупномасштабным использованием альтернативных видов топлива для транспортных средств, связана с требуются значительные капитальные вложения в объекты распределения по сравнению с обычными видами топлива. Другая проблема заключается в том, что с точки зрения плотности энергии эти альтернативные виды топлива имеют более низкую эффективность, чем бензин, и, следовательно, требуют большего объема бортового хранилища для покрытия расстояния, эквивалентного бензиновым транспортным средствам, если производительность остается неизменной.
Альтернативные виды топлива в виде ресурсов, отличных от сырой нефти, привлекают значительное внимание в связи с невозобновляемым характером ископаемых видов топлива и необходимостью сокращения выбросов вредных загрязняющих веществ и углерода. Наиболее распространенными рассматриваемыми альтернативами являются:
Биотопливо , такое как этанол, метанол и биодизельное топливо, может быть получено путем ферментации пищевых культур (сахарного тростника, кукурузы, злаков; часто называется биотопливом первого поколения) или биомассы (например, древесины и трав; называется вторым генерация биотоплива). Однако для их производства требуются большие лесозаготовительные площади, которые могут конкурировать с другими видами землепользования. Этот предел связан со способностью растений поглощать солнечную энергию и преобразовывать ее посредством фотосинтеза. Эта низкая производительность биомассы не обеспечивает потребности транспортного сектора в энергии. Кроме того, производство этанола является энергоемким процессом. Биодизель также можно получить из различных культур. Выбор топлива из биомассы во многом будет зависеть от устойчивости и энергоэффективности производственного процесса.
Природный газ является более эффективным и экологически безопасным топливом для транспортного сектора, особенно в сжатом виде. Хотя природный газ использовался в качестве транспортного топлива с начала 20 века, его использование оставалось незначительным до конца 20 века. Он лучше подходит для больших парков транспортных средств, которые активно путешествуют, таких как автобусы общественного транспорта или грузовики для доставки. По состоянию на 2015 г. на долю природного газа приходилось 4% использования транспортного топлива, и ожидается, что к 2025 г. эта доля удвоится9.0028
Водород часто называют источником энергии будущего. Этапы использования водорода в качестве транспортного топлива состоят из производства водорода путем электролиза воды или его извлечения из углеводородов (есть и другие методы). Затем сжатие или преобразование водорода в жидкую форму и хранение его на борту транспортного средства. Наконец, использование топливного элемента для выработки электроэнергии по запросу из водорода для приведения в движение автомобиля. Водородные топливные элементы более энергоэффективны, чем бензин, и практически не производят загрязняющих веществ. Но у водорода есть несколько проблем, особенно потому, что при его производстве, транспортировке и хранении может быть потрачено много энергии. Производство водорода требует производства электроэнергии. Кроме того, для хранения водорода требуются резервуары для хранения с низкой температурой и высоким давлением, что увеличивает вес и объем автомобиля. Это говорит о том, что жидкое водородное топливо было бы лучшей альтернативой для двигателей кораблей и самолетов.
Электричество рассматривается как альтернатива нефтяному топливу в качестве источника энергии. Электромобиль с чистым аккумулятором считается более эффективной альтернативой транспортному средству, работающему на водородном топливе. Нет необходимости преобразовывать энергию в электричество, поскольку электричество, хранящееся в аккумуляторе, может напрямую питать электродвигатель. Кроме того, полностью электрический автомобиль проще и дешевле в производстве, чем аналогичный автомобиль на топливных элементах. Основным препятствием на пути развития электромобилей является отсутствие систем хранения, способных обеспечить запас хода и скорость, аналогичные тем, которые обеспечивают обычные автомобили. Низкая энергоемкость аккумуляторов делает электромобиль менее конкурентоспособным, чем двигатели внутреннего сгорания, работающие на бензине. По состоянию на 2022 год коммерчески доступные электромобили имели запас хода около 550 километров (меньше в реальных условиях вождения), который неуклонно увеличивается с каждым поколением. Это пока не подходит для дальних поездок, так как их заряды ограничены, а время зарядки может быть значительным (до 8 часов для полной зарядки и 30 минут для быстрой 80-процентной зарядки), особенно по сравнению со стандартной заправкой бензиновый автомобиль (от 5 до 10 минут). Они больше подходят для коротких поездок на работу. По мере совершенствования технологий повышается энергоэффективность и экономичность аккумуляторов. Например, в период с 2010 по 2018 год стоимость литий-ионных аккумуляторов упала на 65%. Электромобили в высшей степени подходят для городских перевозок как пассажиров, так и грузов из-за меньшего расстояния и наличия станций подзарядки.
Гибридные автомобили , состоящие из силовой установки, использующей двигатель внутреннего сгорания, дополненный электродвигателем и батареями, позволяют сочетать эффективность электричества с большим запасом хода двигателя внутреннего сгорания. Гибридный автомобиль по-прежнему использует жидкое топливо в качестве основного источника энергии. Тем не менее, двигатель обеспечивает мощность для движения транспортного средства или используется для зарядки аккумулятора с помощью генератора. В качестве альтернативы движение может быть обеспечено электричеством, вырабатываемым аккумулятором. При разрядке аккумулятора двигатель запускается автоматически без вмешательства водителя. Генератор также может питаться за счет использования энергии торможения для подзарядки аккумулятора. Такая конструкция силовой установки значительно способствует общей топливной экономичности, особенно в городских районах, где транспортное средство часто ускоряется и тормозит. Успешная разработка и коммерциализация гибридных автомобилей представляются наиболее устойчивым вариантом для автомобилей с обычным бензиновым двигателем в среднесрочной перспективе.
Распространение неископаемых видов топлива в транспортном секторе имеет серьезные ограничения . Хотя цены на нефть со временем выросли, они подвержены значительным колебаниям. Сравнительная стоимость источников энергии, альтернативных ископаемому топливу, в транспортном секторе выше, чем в других видах экономической деятельности. Это предполагает более высокие конкурентные преимущества для промышленного, бытового, коммерческого, электроэнергетического и теплового секторов, чтобы отказаться от нефти и полагаться на солнечную, ветровую или гидроэнергию. Транспортное топливо, основанное на возобновляемых источниках энергии, может оказаться неконкурентоспособным по сравнению с нефтяным топливом, если не произойдет значительного повышения цен, а также существенных технологических усовершенствований.
Новая тенденция включает обезуглероживание транспорта с намерением сделать транспортные системы нейтральными по отношению к выбросам углерода. Для достижения такого результата требуются меры, которые пропагандировались на протяжении десятилетий, такие как использование топлива с низким содержанием углерода, повышение эффективности транспортных средств и оборудования, а также изменение вида транспорта. Остается неясным, достижимы ли в среднесрочной перспективе углеродно-нейтральные перевозки, поскольку они предполагают капиталоемкие энергетические переходы. Такие виды транспорта, как морские перевозки, имеют гораздо меньший потенциал, в основном по техническим причинам, поскольку судовые двигатели имеют массу. Этот уровень мощности не может быть легко обеспечен другими технологиями, кроме двигателя внутреннего сгорания. Городской транспорт с более коротким сроком службы транспортных средств и зависимостью от общественного транспорта имеет больше шансов стать углеродно-нейтральным.
Связанные темы
B.8 — нефть: транспортный ресурс
4.3 — Экологический след транспорта
4.4 — Транспорт, устойчивость и декарбонизация
A.20 — Управление транспортом
333333334444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444.
Брэдфорд, Т. (2018) Энергетическая система: технологии, экономика, рынки и политика, Кембридж, Массачусетс: The MIT Press.
Чепмен, JD (1989) География и энергетика: Коммерческие энергетические системы и национальная политика, Нью-Йорк: Longman Scientific & Technical.
Дэвис, С. и Р.Г. Boundy (2019) Сборник данных по транспортной энергии, издание 31.1, Министерство энергетики США, ORNL-5198.
Гилберт, Р. и А. Перл (2008) Транспортные революции. Перевозка людей и грузов без масла, Лондон: Earthscan.
Kutscher, CF, JB Milford, F. Kreith (2018) Принципы устойчивых энергетических систем, третье издание, Нью-Йорк: CRC Press.
Нерсесян, Р.Л. (2016) Экономика энергетики: рынки, история и политика, Нью-Йорк: Routledge.
Поттер, С. и др. (2013) «Транспорт и использование энергии», в JP Rodrigue, T. Notteboom и J. Shaw (eds) The Sage Handbook of Transport Studies, London: Sage.
Мировой энергетический совет (2007 г.) Транспортные технологии и сценарии политики, Мировой энергетический совет.
Электромобили и энергетический сектор
Увеличение спроса на электроэнергию
В Европейском союзе потребуется дополнительное производство электроэнергии для удовлетворения дополнительного спроса на энергию, связанного с 80-процентной долей электромобилей в 2050 году. Доля в общем потреблении электроэнергии в Европе доля электромобилей вырастет примерно с 0,03% в 2014 году до примерно 4-5% к 2030 году и 90,5% к 2050 году.
Дополнительный спрос на электроэнергию из-за предполагаемого в будущем высокого уровня владения электромобилями необходимо будет удовлетворить за счет дополнительной выработки электроэнергии. Кроме того, эта дополнительная энергия должна быть интегрирована в сетевую инфраструктуру по всей Европе. Таким образом, критические вопросы заключаются в том, сколько электроэнергии требуется, какой тип генерации используется для покрытия этого дополнительного спроса на электроэнергию и как регулируются пиковые нагрузки?
До 2030 года потребление дополнительной энергии электромобилями будет ограничено и не окажет существенного влияния на систему электроснабжения. Но в более долгосрочной перспективе, с предполагаемой высокой долей рынка электромобилей в 2050 году, требуемый спрос на электроэнергию окажет более значительное влияние на энергосистемы в Европе.
Доля потребления электроэнергии, необходимая для 80-процентной доли электромобилей в 2050 году, будет варьироваться от 3% до 25% от общего спроса на электроэнергию в 28 государствах-членах ЕС (рис. 1) в зависимости от ожидаемого количества электромобилей. в каждой стране. В среднем для ЕС-28 доля общего спроса на электроэнергию, необходимая в 2050 году, составляет 9,5% по сравнению с 1,3%, предполагаемыми в прогнозе Европейской комиссии. В целом для зарядки электромобилей потребуется дополнительная электрическая мощность в размере 150 ГВт.
Рисунок 1: Энергопотребление электромобилей в процентах от общего спроса на электроэнергию в 2050 г.
Удовлетворение дополнительной потребности в электроэнергии
Интеграция дополнительного спроса на энергию, вызванного электромобилями, создает проблемы для управления энергосистемами на местном, национальном и европейском уровнях.
Высокая доля электромобилей потребует значительного дополнительного производства электроэнергии, что при отсутствии скоординированных инвестиций может создать нагрузку на электроэнергетическую инфраструктуру. Даже в странах с одинаковой долей возобновляемых источников энергии стратегии управления для зарядки большого количества электромобилей могут сильно различаться в зависимости от типов возобновляемых источников энергии и традиционной выработки электроэнергии в каждой стране. В странах с сильными колебаниями поставок возобновляемой энергии координация спроса на электроэнергию от электромобилей может стать серьезной проблемой.
Понятно, например, что странам с высокой мощностью производства солнечной энергии, для которых предпочтительный пик зарядки будет в течение дня, необходимо будет применять стратегии управления сетью и электроэнергией, отличные от стран, которые используют только ветряную или комбинированную солнечную энергию. и производство ветровой электроэнергии. В регионах со слабой сетевой инфраструктурой может потребоваться дополнительное укрепление сети или внедрение конкретных подходов к «умной зарядке» для обеспечения эффективной и гибкой инфраструктуры производства и распределения электроэнергии.
Воздействие на климат и окружающую среду
Увеличение количества электромобилей может значительно сократить прямые выбросы CO ₂ и загрязнителей воздуха от дорожного транспорта. Однако эти положительные эффекты частично компенсируются дополнительными выбросами, вызванными дополнительными потребностями в электроэнергии и продолжающимся использованием ископаемого топлива в прогнозе энергетического сектора в 2050 году. приведет к снижению выбросов CO ₂ и загрязнителей воздуха от самого сектора автомобильного транспорта. Тем не менее, более высокие выбросы будут результатом сжигания попутного ископаемого топлива в секторе производства электроэнергии, если не будет сокращено потребление электроэнергии в других секторах, например, в секторе производства электроэнергии. за счет повышения энергоэффективности.
В целом предотвращенные выбросы CO ₂ в секторе автомобильного транспорта перевешивают более высокие выбросы при производстве электроэнергии. В ЕС-28 чистое сокращение на 255 млн тонн CO ₂ может быть доставлено в 2050 году (рис. 2), что эквивалентно примерно 10% общих выбросов во всех секторах за этот год, согласно прогнозу Европейской комиссии. Однако в странах с высокой долей электростанций, работающих на ископаемом топливе, спрос на электромобили может привести к увеличению выбросов CO ₂ . Поэтому экологические преимущества электромобилей в этих случаях не будут полностью реализованы.
Рисунок 2: Будущие изменения выбросов CO
₂ в энергетике и автомобильном транспорте
Что касается загрязнителей воздуха, 80% доля электромобилей в 2050 году значительно сократит прямые выбросы выхлопных газов NO _x , PM и SO ₂ от автомобильного транспорта, по каждому загрязняющему веществу более чем на 80% по сравнению с уровнями 2010 года . Однако, что касается СО ₂ , общее снижение для NO _x и PM будет в какой-то степени компенсировано дополнительными выбросами от электрогенерирующего сектора – на 1% для NO _x и 3% для PM _{. 10} (твердые частицы диаметром 10 мкм или меньше). Иная ситуация для SO ₂ . Уже относительно низкие выбросы SO ₂ от автомобильного транспорта в сочетании с использованием угля в энергетике приведут к дополнительным выбросам SO ₂, которые в 5 раз превысят сокращение, достигнутое в секторе автомобильного транспорта. потребуется сокращение более высоких выбросов SO ₂.
Различия в выбросах загрязняющих веществ в атмосферу от автомобильного транспорта и производства электроэнергии нельзя сравнивать напрямую с точки зрения их соответствующего воздействия на здоровье человека. Их воздействие в значительной степени зависит от местоположения, интенсивности и типа источников выбросов. Выбросы от автомобильного транспорта происходят на уровне земли и, как правило, в районах, где живут и работают люди, например, в городах и поселках, поэтому большая часть населения подвергается их воздействию. Напротив, электростанции обычно находятся за пределами городов, в менее населенных районах. Таким образом, в результате такого более низкого воздействия перенос выбросов из сектора автомобильного транспорта в сектор производства электроэнергии может быть полезен для здоровья.
Движение в будущее
Большая доля электромобилей на дорогах Европы в будущем повлияет на инфраструктуру производства и распределения электроэнергии. Интеграция дополнительного спроса на электроэнергию ставит различные задачи. Важно, чтобы автомобильный транспорт и энергетический сектор стали более тесно связаны, а политические и инвестиционные решения в обоих секторах были тесно интегрированы.
Электромобили — это лишь один из способов, которым Европа может двигаться к более ресурсоэффективной экономике и транспортной системе без углерода. Замена обычных транспортных средств электромобилями может помочь сократить выбросы, хотя насколько это поможет, в значительной степени зависит от источника электроэнергии, используемого для зарядки транспортных средств: возобновляемые источники, ядерная энергия или источники ископаемого топлива. Однако простая замена обычных транспортных средств не решит других транспортных проблем, таких как растущие заторы и растущий спрос на дорожную инфраструктуру. Необходимы систематические преобразования, включая дальнейшее развитие возобновляемого биотоплива, переход на безмоторный и/или общественный транспорт и изменение способов использования наших транспортных систем. Это поможет выполнить обязательство ЕС по созданию более ресурсоэффективной, зеленой и конкурентоспособной низкоуглеродной экономики.
Базовая оценка
Электрическая мобильность в Европе — Будущее воздействие на выбросы и энергетическую систему, Oeko-Institut и Transport & Mobility Leuven (TML), 2016. Выбросы ПГ: Тенденции к 2050 г., «Модель PRIMES для энергетики и прогнозов выбросов CO ₂, Базовый сценарий на 2013 г.», Европейская комиссия, Генеральный директорат по энергетике, Генеральный директорат по борьбе с изменением климата и Генеральный директорат по мобильности и транспорту, 2013 г.

15.Источники и потребители электроэнергии на автомобиле

Электрооборудование. Источники тока. Источники и потребители электрического тока в автомобиле

1. ТЕМА: Электрооборудование. Источники тока. Источники и потребители электрического тока.

3. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

5. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

7. Внешние световые приборы

8. Система пуска двигателя

9. Контрольно-измерительные приборы

10. Дополнительные электрические устройства

11. Система зажигания

« Применение электрической энергии на автомобиле.

Первый слайд презентации

Слайд 2

Слайд 3

Слайд 4

Слайд 5

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

Слайд 11

Слайд 12

Слайд 13

Последний слайд презентации: Тема №12: « Применение электрической энергии на автомобиле. Источники и

Электрооборудование. Источники тока. Источники и потребители электрического тока в автомобиле презентация, доклад

Система электроснабжения автомобиля.

Общие сведения об электроснабжении автомобиля

Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Электрооборудование автомобиля.

Электрооборудование автомобиля в виде потребителей энергии классифицируются на 3 составляющие:

Похожие темы:

Наши источники энергии, электромобили — Национальные академии

Электромобили

Похожие темы

Исходный материал

Почему чистота электромобилей зависит от их источника питания | Электрические, гибридные автомобили и автомобили с низким уровнем выбросов

Одна треть электроэнергии США вырабатывается за счет угля

Использование электромобилей улучшает качество воздуха в городах

Правительства стимулируют внедрение

Куда уходит энергия: электромобили

Потери при торможении

Сопротивление ветру (аэродинамическое сопротивление)

Сопротивление качению

Потери при торможении

Сопротивление ветру (аэродинамическое сопротивление)

Сопротивление качению

Потери при торможении

Сопротивление ветру (аэродинамическое сопротивление)

Сопротивление качению

Энергопотребление полностью электрических транспортных средств шпаргалка

4.

Автор: д-р Жан-Поль Родриг

Связанные темы

Электромобили и энергетический сектор

Увеличение спроса на электроэнергию

Удовлетворение дополнительной потребности в электроэнергии

Воздействие на климат и окружающую среду

Рисунок 2: Будущие изменения выбросов CO

Движение в будущее

Базовая оценка

Добавить комментарий Отменить ответ