АКБ (аккумуляторная батарея) для электромобиля
autoExpert » СТАТЬИ » Автокомпоненты » Электричество против бензина

Электричество против бензина

Несмотря на старания автопроизводителей и серию интересных концептов, слабым местом электромобиля остается аккумуляторная батарея. Инженеры упорно работают над ее совершенствованием, однако дело продвигается туго. Тем временем команда студентов Массачусетского технологического института рассчитывает создать электромобиль, который будет перезаряжаться за 11 минут!

Электричество против бензина

Никто не сомневается, что коэффициент полезного действия электродвигателя гораздо выше, чем у традиционного двигателя внутреннего сгорания. Однако до массового серийного выпуска электромобилей еще очень далеко. Дело - за аккумуляторами, чьи технические характеристики пока совершенно не отвечают требованиям эффективной и безопасной эксплуатации.

Журналист «Немецкой волны» Владимир Фрадкин цитирует Маркуса Фаха (Markus Fach), сотрудника автоконцерна Daimler, поясняя суть проблемы: «Теперь все вдруг заговорили о том, что электрификация автотранспорта прямо-таки спасет мир, - усмехается Маркус Фах. - Но мне пока в это верится с трудом. Если вы отправились на электромобиле в отпуск, а три часа спустя остановились и вынуждены ждать десять часов, пока подзарядится аккумуляторная батарея, чтобы вы могли проехать еще три часа, то я как-то плохо понимаю, как это все должно функционировать».

Все решает плотность энергии
Только разработка более эффективных аккумуляторов позволит электромобилям «выйти в свет». Один из вариантов - это так называемые воздушно-металлические источники тока, которые позволяют добиться достаточно высоких значений плотности энергии. Для примера - в расчете на килограмм собственной массы литий-ионные аккумуляторы могут накапливать 120-200 ватт-часов электроэнергии, тогда как емкость воздушно-металлических аккумуляторов, по мнению Вольфганга Штайгера, руководителя отдела разработки приводов автоконцерна Volkswagen, в семь раз выше. А именно - 1500 ватт-часов на килограмм массы. То есть 100-килограммовый аккумулятор обеспечивает примерно 500 километров пути без подзарядки. То есть, теоретически применение этих батарей уравнивает эксплуатационные показатели электромобиля и авто среднего класса с бензиновым или дизельным приводом по запасу хода, грузоподъемности и вместимости.

Надо сказать, что идея воздушно-металлического источника тока родилась далеко не вчера. Еще в 40-х годах ХХ века применялись воздушно-цинковые батареи, которые современные инженеры заменили литиевыми. Принцип их работы достаточно прост и основывается на одном полюсе. В корпусе батареи прорезается отверстие, которое затем закрывают мембраной. Таким образом, при поступлении воздуха, поступающего через это отверстие, литий внутри аккумулятора окисляется. В общем, очень похоже на водородный топливный элемент.

Цикл зарядки
Сложности начинаются при зарядке такого аккумулятора. Металлический литий получается уже не таким плотным и компактным, каким он был, когда его закладывали в батарею, а очень рыхлым и пористым, словно губка. Площадь поверхности увеличивается, соответственно растет и реакционная способность, а поскольку литий химически крайне активен, то начинаются нежелательные побочные реакции, в том числе и очень опасные, способные привести к полному выходу аккумулятора из строя.

Из-за этих проблем с зарядкой сорвались не одни полевые испытания электромобилей с воздушно-металлическими батареями. Понятно, что такие чуть ли не одноразовые батареи для практического применения в электромобилях непригодны.

Сегодня инженеры экспериментируют со специальной мембраной, покрывающей литиевые электроды и призванной обеспечить при зарядке высокую плотность и компактность восстановленного из окислов металлического лития. Но пока они продвинулись не очень далеко - максимум батареи выдерживают несколько сотен циклов зарядки/разрядки. А уж кислородно-цинковые системы и вовсе едва перешагнули рубеж в 50 циклов.

Электричество против бензина

Команда студентов Массачусетского технологического института планирует в третьем квартале 2010 года представить электромобиль, который будет заряжаться не более 10 мин. и сможет проехать после этого не менее 320 км.

Смелый вызов
Тем временем группа студентов Массачусетского технологического института приступила к реализации проекта, который который, по сути, бросает вызов крупнейшим автомобилестроительным компаниям.

Цель студентов - представить полностью электрический автомобиль, сравнимый по характеристикам с автомобилями на бензиновых двигателях. Развиваемая им максимальная скорость будет составлять 161 км/ч, дальность непрерывной поездки - 320 км, а время зарядки аккумулятора - порядка десяти минут. Проект, которому посвящен специальный блог, планируется завершить в третьем квартале 2010 года.

Каждый из членов команды Electric Vehicle Team (как они себя именуют) уделяет проекту elEVen почти 100 часов в неделю. «Отличительной чертой нашей работы является изучение процесса быстрой зарядки аккумулятора, - поясняет руководитель группы Раду Гогоана. - На перезарядку большинства современных электромобилей уходит от двух до двенадцати часов, и я не знаю коммерчески доступных автомобилей, которые можно было бы зарядить быстрее».

В ходе реализации проекта переоснащения автомобиля Mercury Milan Hybrid 2010 команда планирует использовать литиево-железофосфатные ячеистые батареи A123Systems, отличающиеся очень низким внутренним сопротивлением и присутствующие на рынке уже почти три года. По сравнению с литиево-ионными элементами других типов данные батареи обладают более устойчивыми электрохимическими свойствами, что обеспечивает им дополнительные преимущества в тех случаях, когда главный приоритет отдается безопасности при авариях.

В автомобиле установлен трехфазный двигатель на переменном токе с масляным охлаждением производства компании SatCon, масса которого вместе с контроллером составляет 138 кг. Изначально он проектировался для 15-тонного электрического автобуса. Установка такого двигателя в автомобиль массой две тонны позволяет осуществлять разгон до 100 км/ч за девять секунд и достигать скорости в 160 км/ч при 12 тыс. оборотах двигателя в минуту.

Для того чтобы выжать 250 лошадиных сил из электродвигателя с номинальной мощностью 187 кВт и добиться эффективности, сравнимой с эффективностью бензинового двигателя, команде разработчиков необходимо построить аккумулятор, состоящий из 7905 элементов A123. Для быстрой зарядки этих батарей нужно подать на них мощность в 350 киловатт. «Этого достаточно для того, чтобы сжечь все предохранители сразу в двух домах, поэтому мы намерены подключаться непосредственно к энергетической установке МТИ», - сообщил Гогоана.

Инфраструктура
Естественно, не у каждого владельца автомобиля будет доступ к мощной энергетической установке, но, по словам Гогоаны, аккумулятор вполне можно зарядить за ночь от обычной розетки. По мере роста популярности электромобилей количество станций зарядки будет увеличиваться, и, в конечном итоге, перезарядить аккумулятор окажется не сложнее, чем наполнить бак бензином.

Трудно сказать, чем следует заниматься в первую очередь - проектированием автомобиля с возможностью быстрой подзарядки или созданием инфраструктуры соответствующих станций. Это напоминает извечный вопрос о том, что появилось раньше - курица или яйцо. «Сегодня нам кажется, что проще построить автомобиль, чем инфраструктуру станций зарядки», - признался Гогоана.

Некоторые организации уже приступили к строительству станций зарядки в масштабах всей страны. Компания Coulomb Technologies ввела в эксплуатацию на территории Соединенных Штатов около 40 станций ChargePoint. Станция CT1000 ChargePoint способна выдавать мощность в 1,4 киловатта при напряжении 120 вольт и силе тока 12 ампер. Однако этого недостаточно для быстрой зарядки аккумулятора автомобиля, проектируемого в МТИ. Для того чтобы зарядить его за десять минут, нужно подавать напряжение в 356 вольт при силе тока 1000 ампер.

Электричество против бензина

Проблема быстрой зарядки электромобиля не решаема без наличия соответствующей инфраструктуры.

Бэкграунд
Для команды исследователей нынешний опыт создания электромобиля уже не первый. В 2006 году автомобиль Porsche 914, выпущенный в 1976 году, решено было адаптировать к работе от батареи. В результате на свет появился автомобиль, который мог проехать без остановки 161 км. После этого его аккумулятор требовалось заряжать от розетки с напряжением 220 вольт в течение восьми часов. Аккумулятор состоял из 18 литиево-железомагниевофосфатных модулей с номинальным напряжением 230,4 вольта и емкостью 100 ампер-часов. В автомобиле Porshe был установлен трехфазный индукционный двигатель переменного тока компании Azure Dynamics с пиковой мощностью 74 лошадиных силы. Двигатель позволял развивать максимальную скорость в 161 км/ч при скорости вращения 12 тыс. оборотов в минуту. Автомобиль разгонялся до 100 км/ч за 20 секунд.

Электричество против бензина

Три года назад те же ребята уже адаптировали Porsche 914 к работе от батареи, но тот автомобиль мог проехать без подзарядки всего 161 км.

Одно из главных отличий между тем электромобилем Porsche и нынешним проектом заключается в обеспечении возможности полной зарядки аккумулятора всего за десять минут. В ходе реализации нового проекта исследователи изучают характер воздействия на батарею процедуры быстрой зарядки. «С одной стороны, при быстрой зарядке батареи подвергаются дополнительной нагрузке, с другой - элементы заряжаются за пять минут, поэтому нельзя сказать, что они подвергаются чрезмерному испытанию», - заметил Гогоана.

Электричество против бензина

Стоимость реализации проекта без учета оплаты труда исполнителей оценивается примерно в 200 тыс. долл., но большая часть материалов была предоставлена исследователям бесплатно, и команде Electric Vehicle Team не нужно за них платить. Батареи сегодня можно приобрести приблизительно за 80 тыс. долл., однако, по словам Гогоаны, при наращивании объемов выпуска цены на них будут падать.

Электричество против бензина

По материалам «Немецкой волны» и Службы новостей IDG, Бостон


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
 (голосов: 0)






Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.

Спецвыпуски

Календарь

«    Декабрь 2021    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 

Опрос

Направление вашего бизнеса

Продажа автомобилей
Автосервис
Оптовая торговля автокомпонентами
Автомагазин
Автоперевозки
Другое