Электромобиль ( EV ) — это транспортное средство, в котором для движения используется один или несколько электродвигателей . Транспортное средство может питаться от коллекторной системы , электричеством из внекорабельных источников, или может питаться автономно от аккумулятора или за счет преобразования топлива в электричество с помощью генератора или топливных элементов . [1] К электромобилям относятся автомобильные и железнодорожные транспортные средства , электрические лодки и подводные суда , электрические самолеты и электрические космические корабли .
Первые электромобили впервые появились в конце 19 века, когда Вторая промышленная революция привела к электрификации . Использование электричества было одним из предпочтительных методов приведения в движение автомобилей , поскольку оно обеспечивало уровень тишины, комфорта и простоты эксплуатации, который не мог быть достигнут автомобилями с бензиновыми двигателями того времени, но вызывал беспокойство по поводу дальности действия из-за ограниченного запаса энергии , предлагаемого современными автомобилями. аккумуляторные технологии препятствовали массовому внедрению частных электромобилей на протяжении всего 20 века. Двигатели внутреннего сгорания (как бензиновые, так и дизельные ) были доминирующими силовыми установками для легковых и грузовых автомобилей в течение примерно 100 лет, но передвижение на электричестве оставалось обычным явлением в других типах транспортных средств, таких как общественные транспортные средства с воздушным питанием, такие как электропоезда , трамваи . , монорельсовые дороги и троллейбусы , а также различные небольшие, тихоходные, аккумуляторные личные транспортные средства малого радиуса действия, такие как самокаты .
Гибридные электромобили , в которых электродвигатели используются в качестве дополнительной силовой установки к двигателям внутреннего сгорания, получили более широкое распространение в конце 1990-х годов. Гибридные электромобили с подключаемым модулем , в которых электродвигатели могут использоваться в качестве основной силовой установки, а не в качестве дополнения, не имели массового производства до конца 2000-х годов, а электромобили с аккумуляторной батареей не стали практическим вариантом для потребительского рынка до 2010-х годов.
Прогресс в области аккумуляторов, электродвигателей и силовой электроники сделал электромобили более доступными, чем в 20 веке. В качестве средства сокращения выбросов углекислого газа и других загрязняющих веществ из выхлопных труб, а также сокращения использования ископаемого топлива во многих областях существуют государственные стимулы, способствующие внедрению электромобилей и грузовиков.
Электрическая движущая сила возникла в 1827 году, когда венгерский священник Аньос Едлик построил первый грубый, но работоспособный электродвигатель; в следующем году он использовал его для привода небольшой модели автомобиля. [2] В 1835 году профессор Сибрандус Стратинг из Гронингенского университета в Нидерландах построил небольшой электромобиль, а где-то между 1832 и 1839 годами Роберт Андерсон из Шотландии изобрел первую грубую электрическую карету, приводившуюся в движение неперезаряжаемым двигателем. первичные клетки . [3] Американский кузнец и изобретатель Томас Дэвенпорт построил игрушечный электровоз, приводимый в движение примитивным электродвигателем, в 1835 году. В 1838 году шотландец по имени Роберт Дэвидсон построил электровоз, который развивал скорость четыре мили в час (6 км/ч). час). В Англии в 1840 году был выдан патент на использование рельсов в качестве проводников электрического тока, аналогичные американские патенты были выданы Лилли и Колтену в 1847 году. [4]
Первые серийные электромобили появились в Америке в начале 1900-х годов. В 1902 году компания Studebaker Automobile Company вышла на автомобильный бизнес с электромобилями, хотя в 1904 году она также вышла на рынок бензиновых автомобилей. Однако с появлением дешевых конвейерных автомобилей Ford Motor Company популярность электромобилей значительно снизилась. [5]
Из-за отсутствия электросетей [6] и ограничений аккумуляторных батарей в то время электромобили не получили большой популярности; однако электрички приобрели огромную популярность благодаря своей экономичности и достижимой скорости. К 20 веку электрический железнодорожный транспорт стал обычным явлением благодаря достижениям в разработке электровозов . Со временем их коммерческое использование общего назначения сократилось до специализированных функций: грузовиков-платформ , вилочных погрузчиков , машин скорой помощи, [7] тягачей и городских транспортных средств доставки, таких как культовая британская платформа для перевозки молока . На протяжении большей части 20-го века Великобритания была крупнейшим в мире пользователем электромобилей. [8]
Для перевозки угля использовались электрифицированные поезда, поскольку двигатели не использовали ценный кислород в шахтах. Отсутствие в Швейцарии природных ископаемых ресурсов привело к быстрой электрификации железнодорожной сети . Одну из первых перезаряжаемых батарей – никель-железную – Эдисон предпочел использовать в электромобилях.
Электромобили были одними из первых автомобилей, и до появления легких и мощных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в начале 1900-х годов электромобили устанавливали множество рекордов наземной скорости и расстояния. Их производили компании Baker Electric , Columbia Electric , Detroit Electric и другие, и в какой-то момент истории они превзошли по продажам автомобили с бензиновым двигателем. В 1900 году 28 процентов автомобилей на дорогах США были электрическими. Электромобили были настолько популярны, что даже президент Вудро Вильсон и его агенты секретной службы совершили поездку по Вашингтону на своем автомобиле Milburn Electrics, который проезжал 60–70 миль (100–110 км) на одной зарядке. [9]
Большинство производителей легковых автомобилей в первом десятилетии 20-го века отдавали предпочтение бензиновым автомобилям, но электрические грузовики заняли устоявшуюся нишу даже в 1920-е годы. [10] [11] [6] Ряд событий способствовал снижению популярности электромобилей. [12] Улучшение дорожной инфраструктуры потребовало большего запаса хода, чем у электромобилей, а открытие больших запасов нефти в Техасе, Оклахоме и Калифорнии привело к широкой доступности доступного бензина, что сделало автомобили с двигателями внутреннего сгорания более дешевыми. работать на больших расстояниях. [13] Электромобили нередко позиционировались как роскошные женские автомобили, что, возможно, вызывало позорное клеймо среди потребителей-мужчин. [14] Кроме того, автомобили с двигателем внутреннего сгорания стали еще проще в эксплуатации благодаря изобретению Чарльзом Кеттерингом в 1912 году электрического стартера , [15] который устранил необходимость в ручной рукоятке для запуска бензинового двигателя и издавал шум. Автомобили с ДВС стали более терпимыми благодаря использованию глушителя , который Хирам Перси Максим изобрел в 1897 году. Поскольку дороги улучшались за пределами городских территорий, запас хода электромобилей не мог конкурировать с ДВС. Наконец, начало массового производства автомобилей с бензиновым двигателем Генри Фордом в 1913 году значительно снизило стоимость бензиновых автомобилей по сравнению с электромобилями. [16]
В 1930-х годах компания National City Lines , которая была партнерством General Motors , Firestone и Standard Oil of California, приобрела множество сетей электрического трамвая по всей стране, чтобы демонтировать их и заменить автобусами GM. Партнерство было признано виновным в сговоре с целью монополизации продажи оборудования и расходных материалов своим дочерним компаниям, но было оправдано в сговоре с целью монополизации предоставления транспортных услуг.
Копенгагенский саммит , который проводился в разгар серьезного наблюдаемого изменения климата, вызванного антропогенными выбросами парниковых газов, состоялся в 2009 году. В ходе саммита более 70 стран разработали планы по конечному достижению чистого нуля. Во многих странах внедрение большего количества электромобилей поможет сократить использование бензина. [17]
В январе 1990 года президент General Motors представил на автосалоне в Лос-Анджелесе концепт двухместного электромобиля «Impact». В сентябре того же года Калифорнийский совет по воздушным ресурсам обязал крупных автопроизводителей поэтапно продавать электромобили, начиная с 1998 года. С 1996 по 1998 год GM произвела 1117 автомобилей EV1 , 800 из которых были предоставлены в рамках трехлетней аренды. [18]
В этот период Chrysler, Ford, GM, Honda и Toyota также произвели ограниченное количество электромобилей для водителей Калифорнии. В 2003 году, по истечении срока аренды EV1, GM прекратила их действие. Прекращение действия по-разному объяснялось:
В 2005–2006 годах на эту тему был снят фильм « Кто убил электромобиль?». и выпущен в кинотеатрах Sony Pictures Classics в 2006 году. В фильме исследуется роль производителей автомобилей , нефтяной промышленности , правительства США , аккумуляторов, водородных транспортных средств и широкой общественности, а также каждая из их ролей в ограничении развертывания и внедрения этой технологии. .
Ford выпустил на рынок несколько своих фургонов Ford Ecostar . Honda, Nissan и Toyota также конфисковали и раздавили большую часть своих электромобилей, которые, как и GM EV1, были доступны только по бессрочной аренде. После общественных протестов Toyota продала 200 своих электромобилей RAV4 ; Позже они были проданы по цене, превышающей первоначальную цену в сорок тысяч долларов. Позже канадская компания BMW продала несколько электромобилей Mini, когда их испытания в Канаде закончились.
Производство Citroën Berlingo Electrique прекратилось в сентябре 2005 года. Производство Zenn началось в 2006 году, но закончилось к 2009 году .
В конце 20-го и начале 21-го века воздействие нефтяной транспортной инфраструктуры на окружающую среду , а также страх перед пиком добычи нефти привели к возобновлению интереса к инфраструктуре электротранспорта. [22] Электромобили отличаются от транспортных средств, работающих на ископаемом топливе, тем, что потребляемая ими электроэнергия может быть получена из широкого спектра источников, включая ископаемое топливо , ядерную энергию и возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия и энергия ветра , или любая их комбинация.
Углеродный след и другие выбросы электромобилей различаются в зависимости от топлива и технологии, используемой для производства электроэнергии . [23] [24] Электричество может храниться в автомобиле с помощью аккумулятора, маховика или суперконденсаторов . Транспортные средства, использующие двигатели внутреннего сгорания, обычно получают энергию только из одного или нескольких источников, обычно из невозобновляемого ископаемого топлива. Ключевым преимуществом электромобилей является рекуперативное торможение , которое восстанавливает кинетическую энергию , обычно теряемую во время фрикционного торможения , в виде тепла, когда электричество возвращается в бортовую батарею.
Существует множество способов производства электроэнергии, различающихся по стоимости, эффективности и экологической желательности.
Также возможно иметь гибридные электромобили, которые получают электроэнергию из нескольких источников, таких как:
Для особенно крупных электромобилей, таких как подводные лодки , химическая энергия дизель-электрического двигателя может быть заменена ядерным реактором . Ядерный реактор обычно обеспечивает тепло, которое приводит в движение паровую турбину , которая приводит в действие генератор, который затем подается на двигательную установку. См. Ядерную морскую двигательную установку .
Некоторые экспериментальные транспортные средства, такие как автомобили и несколько самолетов, используют солнечные батареи для производства электроэнергии.
Эти системы питаются от внешнего генератора (почти всегда в неподвижном состоянии), а затем отключаются до начала движения, и электричество сохраняется в транспортном средстве до тех пор, пока оно не понадобится.
Аккумуляторы, электрические двухслойные конденсаторы и маховики для хранения энергии представляют собой формы перезаряжаемых бортовых систем хранения электроэнергии. Избегая промежуточного механического этапа, можно повысить эффективность преобразования энергии по сравнению с гибридами, избегая ненужных преобразований энергии. Кроме того, преобразование электрохимических батарей обратимо, что позволяет хранить электрическую энергию в химической форме. [27]
В большинстве электромобилей используются литий-ионные аккумуляторы (Li-Ions или LIB). Литий-ионные батареи имеют более высокую плотность энергии , более длительный срок службы и более высокую плотность мощности , чем большинство других практических батарей. [30] К осложняющим факторам относятся безопасность, долговечность, термическое разрушение, воздействие на окружающую среду и стоимость . Литий-ионные аккумуляторы следует использовать в безопасных диапазонах температуры и напряжения для безопасной и эффективной работы. [31]
Увеличение срока службы батареи снижает эффективные затраты и воздействие на окружающую среду. Один из методов заключается в одновременной эксплуатации подмножества аккумуляторных элементов и переключении этих подмножеств. [32]
В прошлом никель-металлогидридные аккумуляторы использовались в некоторых электромобилях, например, производства General Motors. [33] Эти типы батарей считаются устаревшими из-за их склонности к саморазряду при нагревании. [34] Кроме того, патент на аккумуляторы этого типа принадлежал компании Chevron, что создало проблему для их широкого развития. [35] Эти факторы, в сочетании с их высокой стоимостью, привели к тому, что литий-ионные аккумуляторы стали преобладающими аккумуляторами для электромобилей. [36]
Цены на литий-ионные аккумуляторы резко снизились за последнее десятилетие, что способствовало снижению цен на электромобили, но рост цен на критически важные минералы, такие как литий, с 2021 года до конца 2022 года оказал давление на исторически сложившиеся аккумуляторы. цена снижается. [37] [38]
Мощность электродвигателя автомобиля, как и в других машинах, измеряется в киловаттах (кВт). Электродвигатели могут развивать максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов. Это означает, что производительность автомобиля с электродвигателем мощностью 100 кВт превышает производительность автомобиля с двигателем внутреннего сгорания мощностью 100 кВт, который может развивать максимальный крутящий момент только в ограниченном диапазоне оборотов двигателя.
Эффективность зарядки значительно варьируется в зависимости от типа зарядного устройства [39] , и энергия теряется в процессе преобразования электрической энергии в механическую.
Обычно электричество постоянного тока (DC) подается в инвертор постоянного/переменного тока, где оно преобразуется в электричество переменного тока (AC), и это электричество переменного тока подключается к трехфазному двигателю переменного тока.
В электропоездах, вилочных погрузчиках и некоторых электромобилях часто используются двигатели постоянного тока. В некоторых случаях используются универсальные двигатели , а затем может использоваться переменный или постоянный ток. В последних серийных автомобилях используются различные типы двигателей; например, асинхронные двигатели в автомобилях Tesla Motor и машины с постоянными магнитами в Nissan Leaf и Chevrolet Bolt. [40]
Большинство крупных систем электротранспорта питаются от стационарных источников электроэнергии, которые напрямую подключаются к транспортным средствам посредством проводов. Электрическая тяга позволяет использовать рекуперативное торможение , при котором двигатели используются в качестве тормозов и становятся генераторами, которые преобразуют движение, как правило, поезда в электроэнергию, которая затем возвращается на линии. Эта система особенно выгодна при работе в горах, поскольку спускающиеся транспортные средства могут производить большую часть мощности, необходимой для поднимающихся. Эта регенеративная система жизнеспособна только в том случае, если система достаточно велика, чтобы использовать энергию, вырабатываемую спускающимися транспортными средствами.
В вышеописанных системах движение обеспечивается роторным электродвигателем. Однако можно «развернуть» двигатель для движения прямо по специальной подобранной гусенице. Эти линейные двигатели используются в поездах на магнитной подвеске , которые плавают над рельсами на магнитной левитации . Это позволяет практически исключить сопротивление качению транспортного средства и исключить механический износ поезда или пути. В дополнение к необходимым высокопроизводительным системам управления, переключение и повороты путей становятся затруднительными при использовании линейных двигателей, которые на сегодняшний день ограничивают их работу высокоскоростными двухточечными услугами.
В принципе, любой автомобиль можно оснастить электрической силовой установкой.
Чисто электрический автомобиль или полностью электрический автомобиль приводится в движение исключительно электродвигателями. Электричество может поступать от батареи ( электромобиль с аккумуляторной батареей ), солнечной панели ( автомобиль на солнечных батареях ) или топливного элемента ( автомобиль на топливных элементах ).
Гибридный электромобиль (HEV) — это тип гибридного автомобиля , который сочетает в себе обычный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с электрической силовой установкой ( трансмиссией гибридного автомобиля ). Наличие электрической трансмиссии призвано обеспечить либо лучшую экономию топлива , чем у обычного автомобиля , либо лучшую производительность. Существует множество типов HEV, и степень, в которой каждый из них функционирует как электромобиль (EV), также различается. Наиболее распространенной формой HEV является гибридный электромобиль, хотя также существуют гибридные электрические грузовики (пикапы и тракторы), автобусы, лодки [42] и самолеты.
В современных HEV используются технологии повышения эффективности, такие как рекуперативные тормоза , которые преобразуют кинетическую энергию автомобиля в электрическую, которая сохраняется в аккумуляторе или суперконденсаторе . Некоторые разновидности HEV используют двигатель внутреннего сгорания для включения электрического генератора , который либо заряжает аккумуляторы автомобиля, либо напрямую приводит в действие его электроприводные двигатели; эта комбинация известна как двигатель-генератор . [43] Многие HEV сокращают выбросы на холостом ходу, выключая двигатель на холостом ходу и перезапуская его при необходимости; это известно как система старт-стоп . Гибридно-электрический двигатель производит меньшие выбросы в выхлопную трубу, чем бензиновый автомобиль сопоставимого размера, поскольку бензиновый двигатель гибрида обычно меньше, чем у автомобиля с бензиновым двигателем. Если двигатель не используется для непосредственного привода автомобиля, его можно настроить на работу с максимальной эффективностью, что еще больше повысит экономию топлива.Гибридный электромобиль может сочетать мощность электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания по-разному. Наиболее распространенным типом является параллельный гибрид , который соединяет двигатель и электродвигатель с колесами посредством механической муфты. В этом сценарии электродвигатель и двигатель могут напрямую приводить в движение колеса. Серийные гибриды используют электродвигатель только для привода колес, и их часто называют электромобилями с увеличенным запасом хода (EREV) или электромобилями с увеличенным запасом хода (REEV). Существуют также последовательно-параллельные гибриды , в которых автомобиль может приводиться в движение двигателем, работающим отдельно, электродвигателем отдельно или обоими, работающими вместе; это разработано таким образом, чтобы двигатель мог работать в оптимальном диапазоне как можно чаще. [44]
Подключаемый к сети электромобиль (PEV) — это любой автомобиль , который можно заряжать от любого внешнего источника электроэнергии, например, от настенной розетки , а электричество, накопленное в аккумуляторных батареях , приводит в движение колеса или способствует их приведению в движение. PEV — это подкатегория электромобилей, которая включает электромобили с аккумуляторной батареей (BEV), гибридные автомобили с подключаемым модулем (PHEV), а также модификации гибридных электромобилей и обычных транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания . [49] [50] [51]
Электромобиль с увеличенным запасом хода (REEV) — это транспортное средство, оснащенное электродвигателем и подключаемой аккумуляторной батареей. Вспомогательный двигатель внутреннего сгорания используется только в качестве дополнения к зарядке аккумулятора, а не в качестве основного источника энергии. [52]
Дорожные электромобили включают электромобили, электрические троллейбусы, электрические автобусы , электрические автобусы с аккумуляторной батареей , электрические грузовики , электрические велосипеды , электрические мотоциклы и скутеры , персональные транспортеры , электромобили района , тележки для гольфа , молочные платформы и вилочные погрузчики . К внедорожникам относятся электрифицированные вездеходы и электротягачи .
Фиксированный характер железнодорожной линии позволяет относительно легко снабжать электромобили электроэнергией через постоянные воздушные линии или электрифицированные третьи рельсы , что устраняет необходимость в тяжелых бортовых батареях. Электровозы , электропоезда , электрические трамваи (также называемые трамваями или троллейбусами), системы электрического легкорельсового транспорта и скоростной электрический транспорт сегодня широко используются, особенно в Европе и Азии.
Поскольку электропоездам не требуется иметь тяжелый двигатель внутреннего сгорания или большие аккумуляторы, они могут иметь очень хорошее соотношение мощности к весу . Это позволяет высокоскоростным поездам , таким как французские двухэтажные TGV, работать со скоростью 320 км/ч (200 миль в час) или выше, а электровозам иметь гораздо более высокую выходную мощность, чем тепловозам . Кроме того, они имеют более высокую кратковременную импульсную мощность для быстрого ускорения, а использование рекуперативного торможения может возвращать тормозную мощность обратно в электрическую сеть , а не тратить ее впустую.
Поезда на магнитной подвеске также почти всегда являются электромобилями. [53]
На неэлектрифицированных железнодорожных линиях курсируют также аккумуляторные электропоезда .
Электрические лодки были популярны на рубеже 20-го века. Интерес к бесшумному и потенциально возобновляемому морскому транспорту неуклонно растет с конца 20-го века, поскольку солнечные батареи предоставили моторным лодкам неограниченный выбор парусных лодок . Электродвигатели также могут использоваться и использовались на парусных лодках вместо традиционных дизельных двигателей. [54] Электрические паромы ходят регулярно. [55] На подводных лодках используются аккумуляторы (заряжаемые дизельными или бензиновыми двигателями на поверхности), ядерная энергия, топливные элементы [56] или двигатели Стирлинга для приведения в движение гребных винтов с электроприводом. Полностью электрические буксиры используются в Окленде, Новая Зеландия (июнь 2022 г.), [57] Ванкувере, Британская Колумбия (октябрь 2023 г.), [58] и Сан-Диего, Калифорния. [59]
С момента зарождения авиации электроэнергия для самолетов подвергалась большим экспериментам. В настоящее время к летающим электрическим самолетам относятся пилотируемые и беспилотные летательные аппараты.
Электроэнергия имеет долгую историю использования в космических кораблях . [60] [61] Источниками энергии, используемыми для космических кораблей, являются батареи, солнечные панели и ядерная энергия. Современные методы приведения космического корабля в движение с помощью электричества включают в себя дуговой реактивный двигатель , электростатический ионный двигатель , двигатель на эффекте Холла и электрическую двигательную установку с полевой эмиссией .
Транспортные средства с экипажем и без экипажа использовались для исследования Луны и других планет Солнечной системы . Во время последних трех миссий программы «Аполлон» в 1971 и 1972 годах астронавты проезжали лунные передвижные аппараты с оксидно-серебряными батареями на расстояние до 35,7 километров (22,2 мили) по поверхности Луны. [62] Беспилотные марсоходы на солнечных батареях исследовали Луну и Марс . [63] [64]
Тип аккумулятора , тип тягового двигателя и конструкция контроллера двигателя различаются в зависимости от размера, мощности и предполагаемого применения, которое может быть таким же маленьким, как моторизованная тележка для покупок или инвалидная коляска , электровелосипеды , электрические мотоциклы и скутеры, местные электромобили. , промышленные вилочные погрузчики и многие гибридные автомобили.
Электромобили гораздо более эффективны, чем автомобили, работающие на ископаемом топливе, и имеют мало прямых выбросов. В то же время они полагаются на электроэнергию, которая обычно вырабатывается за счет сочетания электростанций, работающих на неископаемом топливе, и электростанций, работающих на ископаемом топливе. Следовательно, электромобили в целом могут стать менее загрязняющими, изменив источник электроэнергии. В некоторых районах люди могут попросить коммунальные предприятия обеспечить электроэнергию из возобновляемых источников.
На то, чтобы пройти через национальный парк транспортных средств, требуются годы, чтобы стандарты эффективности транспортных средств, работающих на ископаемом топливе, и стандарты загрязнения окружающей среды. Новые стандарты эффективности и загрязнения окружающей среды зависят от покупки новых транспортных средств, часто по мере того, как нынешние транспортные средства, уже находящиеся на дорогах, подходят к концу своего срока службы. Лишь несколько стран устанавливают пенсионный возраст для старых автомобилей, например Япония или Сингапур , что требует периодической модернизации всех транспортных средств, уже находящихся на дорогах.
Аккумулятор электромобиля (EVB) в дополнение к специальным системам тяговых аккумуляторов, используемых для промышленных (или прогулочных) транспортных средств, представляет собой аккумуляторы, используемые для питания силовой установки аккумуляторного электромобиля (BEV). Эти батареи обычно представляют собой вторичные (перезаряжаемые) батареи и обычно представляют собой литий-ионные батареи.
Тяговые батареи, специально разработанные с высокой емкостью в ампер-часах, используются в вилочных погрузчиках, электрических тележках для гольфа, поломоечных машинах, электрических мотоциклах, электромобилях, грузовиках, фургонах и других электромобилях. [74] [75]
Если бы почти все дорожные транспортные средства были электрическими, это увеличило бы глобальный спрос на электроэнергию на 25% к 2050 году по сравнению с 2020 годом. [76] [ нужна цитата для проверки ] Однако общее потребление энергии и выбросы уменьшатся из-за более высокой эффективности электромобилей. в течение всего цикла, а также сокращение энергии, необходимой для переработки ископаемого топлива.
Зарядная станция , также известная как точка зарядки, точка зарядки или оборудование для электромобилей (EVSE), представляет собой устройство электропитания , которое подает электроэнергию для подзарядки электромобилей с подзарядкой от сети (включая электромобили с аккумуляторной батареей , электрогрузовики , электрические автобусы , соседские электромобили и подключаемые гибридные автомобили ).
Существует два основных типа зарядных устройств для электромобилей: зарядные станции переменного тока (AC) и зарядные станции постоянного тока (DC). Аккумуляторы электромобилей можно заряжать только постоянным током, тогда как большая часть электроэнергии поступает из электросети в виде переменного тока. По этой причине большинство электромобилей имеют встроенный преобразователь переменного тока в постоянный, известный как «бортовое зарядное устройство». На зарядной станции переменного тока мощность переменного тока из сети подается на бортовое зарядное устройство, которое преобразует ее в мощность постоянного тока для последующей подзарядки аккумулятора. Зарядные устройства постоянного тока обеспечивают зарядку более высокой мощности (для которой требуются преобразователи переменного тока в постоянный ток гораздо большей мощности), поскольку преобразователь встроен в зарядную станцию, а не в автомобиль, чтобы избежать ограничений по размеру и весу. Затем станция подает питание постоянного тока на автомобиль напрямую, минуя бортовой преобразователь. Большинство современных моделей электромобилей могут работать как от переменного, так и от постоянного тока.
Зарядные станции оснащены разъемами, соответствующими различным международным стандартам. Зарядные станции постоянного тока обычно оснащены несколькими разъемами, позволяющими заряжать самые разные автомобили, использующие конкурирующие стандарты.
Общественные зарядные станции обычно располагаются на улицах или в торговых центрах, государственных учреждениях и других парковках. Частные зарядные станции обычно находятся в жилых домах, на рабочих местах и в отелях.Вместо подзарядки электромобилей от электрических розеток аккумуляторы можно будет заменить механически на специальных станциях за несколько минут ( замена аккумуляторов ).
Батареи с большей плотностью энергии , такие как металло-воздушные топливные элементы, не всегда могут заряжаться чисто электрическим способом, поэтому вместо этого можно использовать некоторую форму механической перезарядки. Воздушно -цинковую батарею , технически топливный элемент , трудно заряжать электрически, поэтому ее можно «заправлять», периодически заменяя вместо этого анод или электролит. [77]
TRL (ранее Лаборатория транспортных исследований) перечисляет три типа подачи энергии для динамической зарядки или зарядки во время движения транспортного средства: воздушные линии электропередачи и мощность с уровня земли по рельсам или индукция . TRL называет надземную мощность наиболее технологически зрелым решением, обеспечивающим высочайший уровень мощности, но эта технология не подходит для некоммерческих транспортных средств. Электроэнергия с уровня земли подходит для всех транспортных средств, при этом рельсовая система является проверенным решением с высокой передачей мощности и легкодоступными и проверяемыми элементами. Индуктивная зарядка обеспечивает наименьшую мощность и требует больше придорожного оборудования, чем альтернативные варианты. [78] : Приложение D
Европейская комиссия опубликовала в 2021 году запрос на регулирование и стандартизацию электродорожных систем. [81] Вскоре после этого рабочая группа Министерства экологии Франции рекомендовала принять европейский стандарт для электрических дорог, разработанный совместно со Швецией, Германией, Италией, Нидерландами, Испанией, Польшей и другими. [82] Первый стандарт на электрооборудование на борту транспортного средства, приводимого в движение системой железных дорог (ERS), Технический стандарт CENELEC 50717, был утвержден в конце 2022 года. [83] Следующие стандарты включают «полную совместимость» и К концу 2024 года планируется опубликовать «унифицированное и совместимое решение» для наземного электроснабжения, в котором будут подробно описаны полные «спецификации связи и электропитания через проводящие рельсы, встроенные в дорогу». [84] [85]
Обычные электрические двухслойные конденсаторы разрабатываются для достижения плотности энергии литий-ионных батарей, обеспечивающих практически неограниченный срок службы и не вызывающих экологических проблем. Электрические двухслойные конденсаторы High-K, такие как EESU от EEStor , могли бы повысить плотность энергии литий-ионов в несколько раз, если бы их можно было производить. Литий-серные батареи имеют емкость 250 Втч/кг . [86] Натрий-ионные батареи обещают 400 Втч/кг с минимальным расширением/сжатием во время заряда/разряда и очень большой площадью поверхности и основаны на более дешевых материалах, чем литий-ионные. Это приводит к более дешевым батареям, которые не требуют критически важных минералов. . [87]
Организация Объединенных Наций в Женеве ( ЕЭК ООН ) приняла первые международные правила (Правила 100) по безопасности как полностью электрических, так и гибридных электромобилей с целью гарантировать, что автомобили с электроприводом высокого напряжения , такие как гибридные и полностью электромобили так же безопасны, как автомобили с двигателями внутреннего сгорания. ЕС и Япония уже заявили, что они намерены включить новые правила ЕЭК ООН в свои соответствующие правила по техническим стандартам для транспортных средств. [88]
Электромобили не выделяют загрязняющих веществ в воздух из выхлопных труб и снижают риск респираторных заболеваний, таких как астма . [91] Однако электромобили заряжаются за счет электроэнергии, которая может быть произведена способами, оказывающими воздействие на здоровье и окружающую среду. [92] [93]
Выбросы углекислого газа при производстве и эксплуатации электромобилей в большинстве случаев меньше, чем при производстве и эксплуатации обычных транспортных средств. [94] Электромобили в городских районах почти всегда загрязняют окружающую среду меньше, чем автомобили внутреннего сгорания. [95]
Одним из ограничений экологического потенциала электромобилей является то, что простой перевод существующего частного автопарка с ДВС на электромобили не освободит дорожное пространство для активных путешествий или общественного транспорта. [96] Электрические микромобильные транспортные средства, такие как электронные велосипеды, могут способствовать декарбонизации транспортных систем, особенно за пределами городских районов, которые уже хорошо обслуживаются общественным транспортом. [97]
Автомобили с двигателями внутреннего сгорания за время своего существования используют гораздо больше сырья, чем электромобили. [98]
С момента своего первого коммерческого выпуска в 1991 году литий-ионные аккумуляторы стали важной технологией для создания низкоуглеродных транспортных систем. Информация об устойчивости процесса производства аккумуляторов стала политически окрашенной темой. [99] [ устаревший источник ]
Бизнес-процессы добычи сырья на практике поднимают вопросы прозрачности и подотчетности управления добывающими ресурсами. В сложной цепочке поставок литиевых технологий участвуют разнообразные заинтересованные стороны, представляющие корпоративные интересы, группы общественных интересов и политические элиты, которые обеспокоены результатами производства и использования технологий. Одной из возможностей достижения сбалансированных процессов добычи полезных ископаемых могло бы стать установление общесогласованных стандартов управления технологиями во всем мире. [99]
Соответствие этим стандартам можно оценить с помощью оценки устойчивости цепочек поставок (ASSC). Таким образом, качественная оценка состоит из изучения управления, а также социальных и экологических обязательств. Индикаторами количественной оценки являются системы и стандарты управления, соответствие, а также социальные и экологические показатели. [100]
По оценкам одного источника, к 2035 году более пятой части лития и около 65% кобальта, необходимых для электромобилей, будут получены из переработанных источников. Можно считать, что на протяжении всего срока службы электромобили значительно сокращают потребности в сырье. [101]
В 2022 году при производстве электромобиля выбросы в среднем примерно на 50% больше CO2, чем у эквивалентного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, но эта разница более чем компенсируется гораздо более высокими выбросами от масла, используемого при вождении автомобиля с двигателем внутреннего сгорания в течение его срока службы. по сравнению с производством электроэнергии, используемой для вождения электромобиля. [102]
В 2023 году Гринпис выпустил видео, критикующее мнение о том, что электромобили являются «серебряной пулей для климата», утверждая, что этап строительства оказывает сильное воздействие на окружающую среду. Например, рост продаж внедорожников Hyundai практически сводит на нет климатические преимущества перехода на электромобили в этой компании, поскольку даже электрические внедорожники имеют высокий углеродный след, поскольку во время строительства они потребляют много сырья и энергии. Вместо этого Гринпис предлагает концепцию мобильности как услуги , основанную на езде на велосипеде, общественном транспорте и совместном использовании поездок. [103]
Исследование, проведенное в 2003 году в Соединенном Королевстве, показало, что «загрязнение наиболее сконцентрировано в районах, где с большей вероятностью будут жить маленькие дети и их родители, и наименее сконцентрировано в районах, куда склонны мигрировать пожилые люди», и что «те общины, которые те, которые наиболее загрязнены и при этом выбрасывают меньше всего загрязнений, как правило, являются одними из самых бедных в Британии». [104] Исследование, проведенное в Великобритании в 2019 году, показало, что «домохозяйства в беднейших районах выбрасывают наименьшее количество NOx и твердых частиц, в то время как наименее бедные районы имеют самые высокие выбросы транспортных средств на километр в расчете на домохозяйство за счет более высокого уровня владения транспортными средствами, большего количества дизельных транспортных средств и вождения». дальше." [105]
Электродвигатели механически очень просты и часто достигают эффективности преобразования энергии 90% [106] во всем диапазоне скоростей и выходной мощности, и ими можно точно управлять. Их также можно комбинировать с системами рекуперативного торможения , способными преобразовывать энергию движения обратно в накопленное электричество. Это можно использовать для уменьшения износа тормозных систем (и, как следствие, образования пыли на тормозных колодках) и снижения общего энергопотребления во время поездки. Рекуперативное торможение особенно эффективно при движении в режиме старт-стоп в городе.
Они могут точно управляться и обеспечивают высокий крутящий момент от неподвижного состояния к движущемуся, в отличие от двигателей внутреннего сгорания, и им не требуется несколько передач для соответствия кривым мощности. Это устраняет необходимость в коробках передач и гидротрансформаторах .
Электромобили обеспечивают тихую и плавную работу и, следовательно, имеют меньше шума и вибрации , чем двигатели внутреннего сгорания. [107] Хотя это и желательный атрибут, он также вызывает обеспокоенность тем, что отсутствие обычных звуков приближающегося транспортного средства представляет опасность для слепых, пожилых и очень молодых пешеходов. Чтобы смягчить эту ситуацию, во многих странах вводятся предупреждающие звуки, когда электромобили движутся медленно, вплоть до скорости, при которой становятся слышны обычные шумы движения и вращения (дороги, подвески, электродвигателя и т. д.). [108]
Электродвигателям не требуется кислород, в отличие от двигателей внутреннего сгорания; это полезно для подводных лодок и космических вездеходов .
Электричество можно производить из различных источников; следовательно, он обеспечивает наибольшую степень энергетической устойчивости . [109]
Эффективность электромобиля « бак-колеса » примерно в три раза выше, чем у автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. [107] Энергия не потребляется, пока автомобиль стоит, в отличие от двигателей внутреннего сгорания, которые потребляют топливо на холостом ходу. В 2022 году электромобили позволили чистое сокращение выбросов парниковых газов примерно на 80 млн тонн в пересчете на все автомобили , а чистая выгода от выбросов парниковых газов от электромобилей со временем будет увеличиваться по мере декарбонизации электроэнергетического сектора. [87]
Эффективность электромобиля от скважины до колеса связана не столько с самим транспортным средством, сколько с методом производства электроэнергии. Конкретный электромобиль мгновенно стал бы в два раза эффективнее, если бы производство электроэнергии было переключено с ископаемого топлива на возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра, приливная энергия, солнечная энергия и ядерная энергия. Таким образом, когда речь идет о «от колодца до колес», речь идет уже не о транспортном средстве, а скорее обо всей инфраструктуре энергоснабжения – в случае с ископаемым топливом сюда следует также включать энергию, затрачиваемую на разведку, добычу полезных ископаемых, переработку, и распространение. [ нужна цитата ]
Анализ жизненного цикла электромобилей показывает, что даже при использовании самой углеродоемкой электроэнергии в Европе они выделяют меньше парниковых газов, чем обычные дизельные автомобили. [110]
По состоянию на 2021 год [update]покупная цена электромобиля зачастую выше, но общая стоимость владения электромобилем сильно варьируется в зависимости от местоположения [111] и пройденного за год расстояния: [112] в тех частях мира, где ископаемое топливо субсидируется, Затраты на жизненный цикл дизельного или газового автомобиля иногда меньше, чем у сопоставимого электромобиля. [113]
Европейские автопроизводители сталкиваются со значительным давлением со стороны более доступных китайских моделей и снижения цен со стороны американской компании Tesla Motor. С 2021 по 2022 год доля китайских производителей электромобилей на европейском рынке удвоилась почти до 9%, что побудило генерального директора Stellantis назвать это «вторжением». [114]
Электромобили могут иметь меньший запас хода по сравнению с транспортными средствами с двигателями внутреннего сгорания, [115] [116], поэтому электрификация транспорта на дальние расстояния, например, морских перевозок на дальние расстояния, остается сложной задачей.
В 2022 году средний пробег небольших электромобилей, проданных в США, составил почти 350 км, а во Франции, Германии и Великобритании — чуть менее 300 км по сравнению с менее 220 км в Китае. [87]
Хорошо изолированные кабины могут обогревать автомобиль, используя тепло тел пассажиров. Однако в холодном климате этого недостаточно, поскольку мощность обогрева составляет всего около 100 Вт. Система теплового насоса , способная охлаждать кабину летом и обогревать ее зимой, является эффективным способом обогрева и охлаждения электромобилей. [117] Для транспортных средств, подключенных к электросети, электромобили с аккумуляторной батареей можно предварительно нагревать или охлаждать с минимальной потребностью в энергии аккумулятора или вообще без нее, особенно для коротких поездок. Большинство новых электромобилей в стандартной комплектации оснащены тепловыми насосами. [118]
Переход от частного транспорта к общественному (поезд, троллейбус , личный скоростной транспорт или трамвай) потенциально может привести к значительному повышению эффективности с точки зрения количества пройденного человеком расстояния на кВтч.
Исследования показывают, что люди предпочитают трамваи автобусам [119] , потому что они тише, комфортнее и воспринимаются как имеющие более высокий статус. [120] Таким образом, возможно сократить потребление жидкого ископаемого топлива в городах за счет использования электрических трамваев. Трамваи, возможно, являются наиболее энергоэффективным видом общественного транспорта: транспортные средства с резиновыми колесами потребляют на две трети больше энергии, чем эквивалентный трамвай, и работают на электричестве, а не на ископаемом топливе.
С точки зрения чистой приведенной стоимости они также самые дешевые: трамваи в Блэкпуле все еще ходят спустя 100 лет, [121] но автобусы с двигателем внутреннего сгорания служат всего около 15 лет.
МЭА предполагает, что налогообложение неэффективных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания может стимулировать внедрение электромобилей, а собранные налоги будут использоваться для финансирования субсидий на электромобили. [87] Государственные закупки иногда используются для поощрения национальных производителей электромобилей. [122] [123] Многие страны запретят продажу автомобилей, работающих на ископаемом топливе, в период с 2025 по 2040 год. [124]
Многие правительства предлагают стимулы для поощрения использования электромобилей с целью снижения загрязнения воздуха и потребления нефти. Некоторые стимулы направлены на увеличение закупок электромобилей путем компенсации покупной цены грантом. Другие стимулы включают более низкие налоговые ставки или освобождение от некоторых налогов, а также инвестиции в зарядную инфраструктуру.
Компании, продающие электромобили, заключили партнерские отношения с местными электроэнергетическими компаниями , чтобы предоставить большие льготы на некоторые электромобили. [125]
Европейский опрос, основанный на климате, показал, что по состоянию на 2022 год 39% граждан Европы склонны отдавать предпочтение гибридным автомобилям, 33% предпочитают бензиновые или дизельные автомобили, за которыми следуют электромобили, которым отдают предпочтение 28% европейцев. [126] 44% китайских покупателей автомобилей с наибольшей вероятностью купят электромобиль, в то время как 38% американцев выберут гибридный автомобиль, 33% предпочтут бензин или дизельное топливо, и только 29% выберут электромобиль. [126]
В опросе 2023 года, посвященном владению электромобилями в США, 50% респондентов, планирующих приобрести будущий автомобиль, считали, что вряд ли они всерьез рассматривают покупку электромобиля. Исследование также показало, что поддержка запрета производства неэлектрических транспортных средств в США к 2035 году снизилась с 47% до 40%. [127]
Уменьшая виды загрязнения воздуха, такие как диоксид азота , электромобили могли бы предотвращать сотни тысяч преждевременных смертей каждый год, [129] [130], особенно от грузовиков и дорожного движения в городах. [131]
Полное воздействие электромобилей на окружающую среду включает в себя воздействие на жизненный цикл выбросов углерода и серы, а также токсичных металлов, попадающих в окружающую среду.
Редкоземельные металлы ( неодим , диспрозий ) и другие добываемые металлы (медь, никель, железо) используются в двигателях электромобилей, а литий, кобальт, марганец — в батареях. [132] [133] В 2023 году Государственный департамент США заявил, что поставки лития должны будут увеличиться в 42 раза к 2050 году во всем мире, чтобы поддержать переход к экологически чистой энергии. [134] Большая часть производства литий-ионных аккумуляторов происходит в Китае, где основная часть используемой энергии поставляется угольными электростанциями. Исследование сотен автомобилей, которые поступят в продажу в 2021 году, пришло к выводу, что выбросы парниковых газов в жизненном цикле полностью электрических автомобилей немного меньше, чем у гибридов, и что оба они меньше, чем у автомобилей, работающих на бензине и дизельном топливе. [135]
Альтернативный метод поиска необходимых материалов для аккумуляторов, рассматриваемый Международным органом по морскому дну, — это глубоководная добыча полезных ископаемых , однако автопроизводители не используют его с 2023 года. [136]
Достижения в области литий-ионных аккумуляторов, поначалу вызванные индустрией электроники для личного использования, позволяют полноразмерным электромобилям, способным ездить по шоссе, проезжать почти такое же расстояние на одном заряде, как обычные автомобили проезжают на одном баке бензина. Литиевые батареи стали безопасными, их можно заряжать за минуты, а не за часы (см. « Время перезарядки» ), и теперь они служат дольше, чем обычные аккумуляторы (см. « Срок службы »). Себестоимость производства этих более легких литий-ионных батарей большей емкости постепенно снижается по мере развития технологии и увеличения объемов производства. [137] [138] Также проводятся исследования по улучшению повторного использования и переработки аккумуляторов, что позволит еще больше снизить воздействие аккумуляторов на окружающую среду. [139] [140]
Многие компании и исследователи также работают над новыми технологиями аккумуляторов, включая твердотельные батареи [141] и альтернативные технологии. [142]
Еще одним усовершенствованием является отделение электродвигателя от аккумулятора посредством электронного управления с использованием суперконденсаторов для буферизации больших, но кратковременных потребностей в мощности и энергии рекуперативного торможения . [143] Разработка новых типов клеток в сочетании с интеллектуальным управлением клетками улучшила оба упомянутых выше слабых места. Управление ячейками включает в себя не только мониторинг состояния ячеек, но и резервную конфигурацию ячеек (на одну ячейку больше, чем необходимо). Благодаря сложной коммутируемой проводке можно обеспечивать кондиционирование одной ячейки, пока остальные работают. [ нужна цитата ]
Электрогрузовик — аккумуляторный электромобиль (BEV), предназначенный для перевозки грузов , перевозки специализированных грузов или выполнения другой утилитарной работы.
Электрические грузовики уже более ста лет обслуживают нишевые устройства, такие как молочные платформы , буксиры с буксирами и вилочные погрузчики , обычно с использованием свинцово-кислотных аккумуляторов , но быстрое развитие более легких и энергоемких аккумуляторов в XXI веке расширило диапазон применения. применимости электродвижения к грузовым автомобилям во многих других целях.
Электрические грузовики снижают уровень шума и загрязнения по сравнению с грузовиками с двигателем внутреннего сгорания. Благодаря высокому КПД и малому количеству компонентов электроприводов, отсутствию сжигания топлива на холостом ходу, а также бесшумному и эффективному ускорению, затраты на владение и эксплуатацию электрогрузовиков значительно ниже, чем у их предшественников. [144] [145] По данным Министерства энергетики США , средняя стоимость киловатт-часа аккумуляторных батарей для грузовиков упала с 500 долларов США в 2013 году до 200 долларов США в 2019 году и еще больше до 137 долларов США в 2020 году, при этом стоимость некоторых транспортных средств составляет менее 100 долларов США. первый раз. [146] [147]
Грузовые перевозки на дальние расстояния были сегментом автомобильных перевозок, наименее поддающимся электрификации, поскольку увеличенный вес аккумуляторов по сравнению с топливом снижает грузоподъемность, а альтернативная, более частая подзарядка, сокращает время доставки. Напротив, городские перевозки на короткие расстояния быстро электрифицировались, поскольку чистый и тихий характер электрических грузовиков хорошо вписывается в городское планирование и муниципальное регулирование, а емкость аккумуляторов разумного размера хорошо подходит для ежедневного движения с остановками. в пределах мегаполиса. [148] [149] [150]
В Южной Корее электрические грузовики занимают заметную долю рынка новых грузовиков; в 2020 году среди грузовиков, произведенных и проданных внутри страны (а это подавляющее большинство новых грузовиков, продаваемых в стране), 7,6% составили полностью электрические автомобили. [151]В частности, в Европе электропоезда на топливных элементах набирают популярность в качестве замены дизель-электрических агрегатов. В Германии несколько земель заказали составы поездов Alstom Coradia iLINT , находящиеся в эксплуатации с 2018 года, [152] Франция также планирует заказать составы поездов. [153] В равной степени заинтересованы Великобритания, Нидерланды, Дания, Норвегия, Италия, Канада [152] и Мексика [154] . Во Франции SNCF планирует заменить все оставшиеся дизель-электрические поезда на водородные поезда к 2035 году. [155] В Великобритании компания Alstom объявила в 2018 году о своем плане модернизировать составы поездов British Rail класса 321 топливными элементами. [156]
В Нью-Мексико правительство стремится принять закон, обязывающий устанавливать электрические розетки более высокого напряжения в гаражах новых домов. [157] Розетки NEMA 14-50 обеспечивают напряжение 240 В и силу тока 50 А, что в общей сложности составляет 12,5 киловатт для зарядки электромобилей второго уровня . [158] [159] Зарядка уровня 2 может увеличить запас хода до 30 миль в час по сравнению с запасом хода до 4 миль в час при зарядке уровня 1 от розеток на 120 В.
General Motors (GM) добавляет возможность под названием V2H, или двунаправленную зарядку, чтобы позволить своим новым электромобилям передавать энергию от аккумуляторов в дом владельца. GM начнет с моделей 2024 года, включая электромобили Silverado и Blazer, и обещает продолжить эту функцию до 2026 модельного года. Это может быть полезно владельцу во время неожиданных перебоев в электросети, поскольку электромобиль — это гигантская батарея на колесах. [160]
С увеличением количества электромобилей необходимо создать соответствующее количество зарядных станций для удовлетворения растущего спроса [161] и надлежащую систему управления, которая координирует очередь зарядки каждого транспортного средства, чтобы избежать перегрузки некоторых зарядных станций. транспортные средства и другие пустые. [162]
Поскольку электромобили могут быть подключены к электросети, когда они не используются, транспортные средства с батарейным питанием могут снизить потребность в диспетчерском выработке электроэнергии, подавая электроэнергию в сеть от своих батарей в периоды высокого спроса и низкого предложения (например, сразу после захода солнца). большую часть зарядки они проводят ночью или в полдень, когда есть неиспользуемые генерирующие мощности. [163] [164] Это соединение автомобиля с сетью (V2G) потенциально может снизить потребность в новых электростанциях, если владельцы транспортных средств не возражают против сокращения срока службы своих батарей из-за их разрядки энергетической компанией. во время пикового спроса. Парковки электромобилей могут удовлетворить спрос . [165]
Существующей инфраструктуре электроэнергетики, возможно, придется справиться с растущей долей источников энергии с переменной мощностью, таких как ветер и солнечная энергия . Эту изменчивость можно решить, регулируя скорость, с которой аккумуляторы электромобилей заряжаются или, возможно, даже разряжаются. [166]
Некоторые концепции предусматривают замену аккумуляторов и станции зарядки аккумуляторов, очень похожие на сегодняшние заправочные/заправочные станции. Для этого потребуются огромные потенциалы хранения и зарядки, которыми можно будет манипулировать, чтобы изменять скорость зарядки и выдавать мощность в периоды дефицита, подобно тому, как дизельные генераторы используются в течение коротких периодов времени для стабилизации некоторых национальных сетей. [167] [168]
Инфраструктура ремонта автомобилей после аварий вызывает беспокойство у страховщиков и механиков из-за требований безопасности. [169] Батареи и другие компоненты должны быть тщательно оценены, а не полностью списаны страховщиками . [170]
Согласно годовому отчету, опубликованному в среду агентством Bloomberg New Energy Finance, цены на аккумуляторные батареи для электромобилей упали на 13% в 2020 году, в некоторых случаях достигнув решающего рубежа в плане доступности. Согласно анализу, средние цены упали с 1100 долларов за киловатт-час до 137 долларов за киловатт-час, что на 89% меньше за последнее десятилетие. В это же время в прошлом году BNEF сообщил, что средняя цена составила 156 долларов за кВтч, что на 13% меньше, чем в 2018 году. Впервые сообщалось о ценах на аккумуляторные батареи менее 100 долларов за кВтч, хотя и только для электробусов в Китае. По данным БНЕФ. Порог в 100 долларов за киловатт-час часто рекламируется аналитиками как точка, в которой электромобили станут действительно доступными. Батареи также достигли 100 долларов за кВтч в расчете на ячейку, в то время как пакеты фактически стоили 126 долларов за кВтч в среднем по объему, отметили в BNEF.
Все крупные компании по доставке начинают заменять свои газовые автопарки электрическими транспортными средствами или транспортными средствами с низким уровнем выбросов. Этот переход, по словам компаний, увеличит их прибыль, а также поможет бороться с изменением климата и загрязнением городов. UPS разместила заказ на 10 000 электромобилей для доставки грузов. Amazon покупает 100 000 акций у стартапа Rivian. DHL заявляет, что автомобили с нулевым уровнем выбросов составляют пятую часть ее парка, и в будущем их будет еще больше. А FedEx только что пообещала заменить 100% своего парка пикапов и доставок транспортными средствами с батарейным питанием.
Электромобили, дроны-доставщики и правила, определяющие, когда могут работать грузовики для доставки, — вот некоторые решения, предложенные в новом отчете. В отчете представлены 24 рекомендации для политиков и частного сектора, включая требование, чтобы средства доставки были электрическими. В отчете отмечается, что если политики заботятся об устойчивом развитии, они, возможно, захотят ввести новые агрессивные правила в отношении электромобилей.
Замена парка среднетоннажных и тяжелых грузовиков может помочь сократить выбросы парниковых газов и сделать города тише и чище. Поскольку грузовикам требуется так много тяговой мощности, до недавнего времени они избегали электрификации; батарея, которая могла бы выдерживать значительный вес, сама по себе была бы слишком тяжелой и слишком дорогой. Но теперь улучшения в технологии аккумуляторов окупаются, снижая как размер, так и стоимость. Количество гибридно-электрических и электрических грузовиков будет расти почти на 25 процентов ежегодно, с 1 процента рынка в 2017 году до 7 процентов в 2027 году, что означает скачок с примерно 40 000 электрических грузовиков по всему миру в этом году до 371 000.
Помимо преимуществ стабилизации сети, интеллектуальная зарядка электромобилей с использованием дифференцированных тарифов на электроэнергию в непиковые часы также может смягчить давление на спрос на электроэнергию. Это связано с тем, что транспортные средства можно заряжать в течение дня, когда спрос ниже и доступна генерация энергии из возобновляемых источников.
Перебои в работе солнечных или ветровых технологий могут привести к возникновению колебаний напряжения и частоты. В таких случаях аккумуляторы могут заряжаться и разряжаться для стабилизации сети. Таким образом, аккумуляторы электромобилей, электронных автобусов или электрических двухколесных транспортных средств, подключенные к сети, могут играть роль в защите стабильности сети.