Требования USABC – 2002 для электромобилей

ХИТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ

Сравнение диэлектрических (бумажных) конденсаторов, двойнослойных конденсаторов (ДСК) и аккумуляторов

Параметр	Конденсатор	ДСК	Аккумулятор
Время разряда	10^-6 – 10^-3 сек	1 – 30 сек	0.2 – 6 час
Время заряда	10^-6 – 10^-3 сек	1 – 30 сек	0.2 – 6 час
Удельная энергия, Вт·ч/кг	<0.1	1 - 10	20 - 170
Удельная мощность, Вт/кг	>10000	1000 - 3000	100 - 500
Отдача по энергии	~100%	95 – 98%	60 – 90%
Ресурс (циклы)	∞	>5·10^5	300 - 2000

За последние 40 лет число автомобилей в мире выросло на порядок и превысило 700 млн. шт. Автомобили представляют серьезную угрозу для человека и окружающей среды. В последние десятилетия все вновь производимые автомобили снабжаются нейтрализаторами выхлопных газов, но они не решают проблему принципиально.

Одним из радикальных путей решения экологической проблемы транспорта является применение электромобилей. Сейчас все крупные мировые автоконцерны (Toyota, Ford, Hyundai, Honda, GM и др.) разрабатывают или уже производят электромобили, которые принято подразделять на три группы.

1. Электромобили с энергоустановкой на основе топливных элементов (ЭУТЭ). Они существуют, но пока очень дороги. Коммерциализация рассматривается лишь в далекой перспективе.
2. Электромобили с тяговым аккумулятором. Производятся сейчас в небольших масштабах. Электромобиль с литий-ионным аккумулятором способен проехать без дозаряда более сотни километров. При средней скорости движения 60 км/час заряд ЛИА достаточен на 190 км, при движении со скоростью 90 км/час – на 140 км.
3. Гибридные электромобили. Представляют собой гибрид электромобиля и традиционного автомобиля. Гибридные системы считаются сейчас более перспективными, чем «чистые» электромобили, перечисленные в предыдущих пунктах. В гибридных системах к дизельному двигателю, работающему в оптимальном режиме, добавлен электродвигатель с генератором, тяговым аккумулятором и ДСК. В зависимости от нагрузки и скорости движения происходит автоматическое переключение между энергоустановками. В периоды работы дизеля происходит подзаряд тягового аккумулятора. Гибридные установки легче и дешевле, они уже давно коммерциализованы. В октябре 2007 года было реализовано 13158 автомобилей Toyota Prius с гибридным двигателем – на 51 % больше, чем за соответствующий период прошлого 2006 года. Общее количество гибридных автомобилей Toyota Prius превысило 1000000 в мае 2007 года.

Ниже приведены требования USABC–2002 к тяговому аккумулятору для электромобиля.

Удельная энергия при С/3 – 200 Вт·ч/кг и 300 Вт·ч/л

Удельная мощность – 400 Вт/кг и 600 Вт/л (при 80% ГР – глубине разряда)

Срок службы – 10 лет

Ресурс – 1000 циклов (при 80% ГР).

Цена энергии – <100 долларов США за 1 кВт·ч

Температурный диапазон – от –40 до +85°С

Продолжительность заряда – 3 – 6 часов

Способность разряжаться на 75% за 1 час

Потеря мощности и емкости – 20%

КПД – 80%.

Саморазряд – <15%/месяц.

Необслуживаемость.

Нетрудно убедиться, что целиком этим требованиям не удовлетворяет НИ ОДНА из рассмотренных нами перезаряжаемых электрохимических систем. Ближе всего по ряду параметров металлогидридные аккумуляторы и ЛИА, которые и используются в гибридных электромобилях.

Ещё ближе к этим требованиям первичные воздушно-цинковые механически перезаряжаемые ХИТ (но они тоже не удовлетворяют пока полностью). То есть они не являются аккумуляторами в обычном понимании, а являются первичными элементами с возможностью механической (по типу картриджа) замены анода. Израильская фирма Electric Fuel Limited создает в Европе сеть станций для механической перезарядки таких электромобилей, а также сеть заводов по регенерации цинка и электролита. Все это требует огромных капиталовложений. Поэтому должна быть готовность общества идти на такие расходы.

Литература

Дата добавления: 2014-01-07