Automobilul electric

Transcription

1 Automobilul electric M1B EPA C1 Vehiculele hibride, vehicule electrice Introducere Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 1/16

2 Vehicule Istoric (1) 1769 vehicul propulsat cu ajutorul forței aburului Nicolas-Joseph Cugnot Link primul motor cu ardere internă Francois Isaac de Rivaz Link vehicul electric Robert Anderson ofaberdeen Link vehicul cu motor cu ardere internă Jean Joseph Etienne Lenoir Link vehicul hibrid (motor cu ardere internă, generator electric şi motor electric) - Lohner-Porsche Elektromobil Link vehicule hibride Woods Dual Power vândute Link vehicule hibride ce utilizează un sistem de recuperare a energiei de frânare dezvoltat de David Arthurs Link. Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 2/16

3 Vehicule Istoric (2) 1994 PNGV (Partnership for a New Generation of Vehicles) Link Audi Duo producție în masă Toyota Prius și Honda Insight Toyota producătorul cu cel mai mare număr de vehicule hibride produse Tesla, Renault, BMW, Chevrolet, Mitsubishi, Ford, VW, Audi, Porsche, Fiat, Mercedes se numără printre producătorii de vehicule electrice Link, Link se vând foarte bine vehiculele electrice și hibride se vând foarte bine vehicule cu motoare cu ardere internă cresc vânzările de vehicule hibride și cele de vehicule electrice. Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 3/16

4 Sisteme de propulsie. Vehicule hibride, vehicule electrice. Exemple. Motor cu ardere internă - Internal combustion engine Link. Mașină electrică - Electric machine Link. - funcționare în regim de motor dezvoltă cuplul de antrenare al vehiculului; - funcționare în regim de generator recuperarea energiei de frânare. Vehicul hibrid - Hybrid vehicle Link. Vehicul electric - Electric vehicle Link. Exemple Link 1, Link 2, Link 3, Link 4, Link 5. Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 4/16

5 Vehicule hibride (1) Hibrid vehicul care combină pentru propulsie sisteme care utilizează cel puțin două surse de energie: - Diesel electric; - Benzină volant (fly wheel); - Celulă de combustie (fuel cell - FC) acumulatori. De obicei unul dintre sisteme apelează la o sursă care are energia stocată/menținută sub diferite forme, iar celălalt apelează la un rezervor de combustibil (cea de-a doua sursă) transformând combustibilul în energie utilizată pentru antrenarea vehiculului. Combinația celor două surse de energie permite funcționarea a două sisteme de propulsie distincte un vehicul hibrid are cel puțin două sisteme care pot asigura propulsia. Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 5/16

6 Vehicule hibride (2) NU ESTE HIBRID un vehicul care utilizează carburant pentru propulsie (cu ajutorul unui motor cu ardere internă) și pentru antrenarea unui generator electric, acesta din urmă alimentând diferite motoare electrice din cadrul vehiculului care nu participă la propulsia vehiculului. ESTE HIBRID un vehicul care deține un sistem de stocare a energiei electrice și rezervor de combustibil și care are un motor cu ardere internă și o mașină electrică, acestea putând asigura propulsia simultan sau independent. Sursele de energie pot fi utilizate în serie (motorul cu ardere internă antrenează un generator electric, acesta încărcând acumulatorii de la care se alimentează motorul electric de propulsie al vehiculului) sau în paralel (atât motorul cu ardere internă cât și cel electric pot propulsa simultan sau independent vehiculul). Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 6/16

7 Vehicule electrice, vehicule hibride, vehicule cu motor cu ardere internă Vehicul electric Conexiune Conexiune Acumulatori Maşină electrică (M/G) Roți electrică mecanică Conductoare Transmisie Sistem de control Conductoare Conductoare Conexiune electrică Acumulatori Conductoare Vehicul hibrid Rezervor de carburant Sistem de alimentare Motor cu ardere internă Conexiune mecanică Maşină electrică (M/G) Conexiune mecanică Transmisie Roți Vehicul cu motor cu ardere internă Rezervor de carburant Sistem de alimentare Motor cu ardere internă Conexiune mecanică Transmisie Roți Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 7/16

8 Vehicule hibride Surse de energie electrică Acumulatori sunt caracterizați de o putere electrică redusă și sunt capabili să furnizeze o cantitate redusă de energie electrică. Celule de combustie (fuel cells - FC) sunt caracterizate de o putere electrică redusă însă furnizează o cantitate însemnată de energie electrică (combină hidrogenul și oxigenul și furnizează energie electrică și vapori de apă). Condensatoare sunt caracterizate de o putere electrică însemnată însă furnizează o cantitate redusă de energie electrică. Volanți (fly wheels) sunt caracterizați de o putere electrică însemnată însă furnizează o cantitate redusă de energie electrică (mașini electrice încapsulate, de dimensiuni reduse la care rotorul se învârte cu o viteză foarte mare într-un mediu cu presiune redusă, apropiat de starea de vid, care transformă energia cinetică în energie electrică sau energia electrică în energie cinetică în timpul recuperării energiei de frânare). Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 8/16

9 Acumulatorii Un aspect important pentru durata de viață a acumulatorilor și pentru siguranța în exploatare a acestora îl reprezintă precizia controlului ciclului de încărcaredescărcare. S-a demonstrat că supraîncărcarea acumulatorilor poate conduce la deteriorarea acestora, la apariția unui foc deschis la suprafața acestora sau chiar la explozia acestora. Există două limitări pe care sistemul care gestionează acumulatorii trebuie să le impună: - valoare minimă a gradului de încărcare acceptat pentru acumulatori dictată de durata de viață a acumulatorilor; - valoarea minimă a tensiunii pe care acumulatorii o furnizează dictată de buna funcționare a convertoarelor statice conectate la aceștia. Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 9/16

10 Impactul asupra mediului și impactul economic al vehiculelor (1) Vehiculele sunt responsabile de aproximativ 25% din emisiile de CO 2 la nivel mondial. O metodă de a reduce încălzirea globală este utilizarea vehiculelor hibride și electrice. Pentru ca acestea să devină atractive pentru consumatori ele trebuie să ofere un raport preț calitate apropiat fată de cel al vehiculelor cu motor cu ardere internă. Pentru ca acest deziderat să fie îndeplinit este necesar ca producătorii unor astfel de vehicule să reușească obținerea unei eficiente ridicate din punctul de vedere al costurilor de producție (raport profit în urma vânzării/preț producție ridicat). Vehiculele hibride poluează mai puțin decât cele cu motor cu ardere internă și reprezintă o etapă intermediară către obținerea unor vehicule care nu poluează în timpul utilizării lor curente. Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 10/16

11 Impactul asupra mediului și impactul economic al vehiculelor (2) Studiu de caz Link (sunt analizate vehicule produse între 2002 și 2004). Sunt luate în considerare criterii economice, criterii legate de efectele asupra mediului înconjurător și un criteriu legat de impactul combinat al celor două criterii anterioare. Sunt comparate patru variante de vehicule care utilizează Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 11/16 combustibil pentru propulsie și care emit noxe și două vehicule care nu emit noxe: - vehicul cu motor cu ardere internă (alimentat cu benzină) Toyota Corolla; - vehicul hibrid (motor cu ardere internă, mașină electrică și acumulatori) Toyota Prius; - vehicul electric (mașină electrică și acumulatori) Toyota RAV4EV; - vehicul cu celulă de combustie și mașină electrică (alimentat cu hidrogen) Honda FCX; - vehicul cu motor cu ardere internă (alimentat cu hidrogen) Ford Focus H2-ICE; - vehicul cu motor cu ardere internă (alimentat cu hidrogen obținut cu ajutorul unei unități de descompunere și separare a combustibilului -amoniac-) Ford Focus H2-ICE adaptat pentru alimentarea cu amoniac.

12 Impactul asupra mediului și impactul economic al vehiculelor (3) Criteriile economice luate în considerare sunt: - costul vehiculelor (sunt considerate vehicule noi); - costul combustibilului; - costul înlocuirii acumulatorilor pe durata de viață a vehiculului pentru vehiculul hibrid și cel electric; - autonomia. Durata de viață a vehiculelor a fost considerată a fi de 10 ani. Pe durata de viață a vehiculelor s-a considerată că acestea parcurg km. Consumul de carburant a fost considerat în ipoteza conducerii vehiculului 45% în afara localităților și 55% în localități. Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 12/16

13 Impactul asupra mediului și impactul economic al vehiculelor (4) Criteriile legate de efectele asupra mediului înconjurător luate în considerare sunt: - gradul de poluare al aerului (CO, NO x, SO x, şi compuşi organici volatili); - gazele cu efect de seră produse (CO 2, CH 4, N 2 O şi SF 6 hexafluorura de sulf). Pentru a calcula efectul pe care un vehicul îl are asupra mediului înconjurător pe durata lui de viață s-a ținut cont de: - procesele de extracție și prelucrare a resurselor naturale pentru obținerea materialelor; - procesele de fabricație; - modul în care se înlătură (distruge-dezasamblează) vehiculul la sfârșitul duratei sale de viață. S-a ținut cont și de gradul de poluare al aerului respectiv gazele cu efect de seră produse pentru obținerea combustibilului necesar vehiculelor. Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 13/16

14 Impactul asupra mediului și impactul economic al vehiculelor (5) Pentru producerea energiei electrice necesare vehiculului electric au fost considerate trei scenarii: - 100% din energia electrică necesară este produsă din surse regenerabile de energie și în centrale nucleare; - 50% din energia electrică necesară este produsă din surse regenerabile de energie și 50% din gaz natural (cu un randament al producției de 40%); - 100% din energia electrică necesară este produsă din gaz natural (cu un randament al producției de 40%). Alimentarea cu hidrogen a vehiculelor necesită comprimarea acestuia de la o presiune de 20 bari la una de aproximativ 350 bari. Pe parcursul acestui proces se consumă energie electrică. Cele trei scenarii de producere a energiei electrice prezentate anterior au fost utilizate pentru a calcula gradul de poluare al aerului și gazele cu efect de seră echivalente produse pe parcursul procesului de comprimare. Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 14/16

15 Impactul asupra mediului și impactul economic al vehiculelor (6) 1 - vehicul cu motor cu ardere internă (alimentat cu benzină) 2 - vehicul hibrid (motor cu ardere internă, mașină electrică și acumulatori) 3, 4, 5 - vehicul electric (mașină electrică și acumulatori) scenariul 1, 2, 3 6, 7, 8 - vehicul cu celulă de combustie și mașină electrică (alimentat cu hidrogen) scenariul 1, 2, vehicul cu motor cu ardere internă (alimentat cu hidrogen) 10 - vehicul cu motor cu ardere internă (alimentat cu hidrogen obținut cu ajutorul unei unități de descompunere și separare a combustibilului -amoniac-). Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 15/16

16 Vă mulțumim pentru atenție. Automobilul electric AuE_C1_2017_2018_v3 16/16