Электромобиль ( ЭМ ) — это транспортное средство, приводимое в движение полностью или в основном электричеством. [ 1] К ЭМ относятся дорожные и железнодорожные транспортные средства , электрические лодки и подводные суда , электрические самолеты и электрические космические корабли .
Первые электромобили появились в конце 19 века, когда Вторая промышленная революция принесла с собой электрификацию . Использование электричества было одним из предпочтительных методов движения автотранспортных средств , поскольку оно обеспечивало уровень тишины, комфорта и простоты эксплуатации, который не могли обеспечить автомобили с бензиновым двигателем того времени, но беспокойство о запасе хода из-за ограниченного запаса энергии, предлагаемого современными технологиями аккумуляторов, препятствовало любому массовому принятию частных электромобилей на протяжении 20 века. Двигатели внутреннего сгорания (как бензиновые, так и дизельные ) были доминирующими движущими механизмами для автомобилей и грузовиков в течение примерно 100 лет, но движение на электричестве оставалось обычным явлением в других типах транспортных средств, таких как транспортные средства общественного транспорта с питанием от контактной сети , такие как электропоезда , трамваи , монорельсы и троллейбусы , а также различные небольшие, низкоскоростные, работающие на аккумуляторах личные транспортные средства с коротким запасом хода, такие как скутеры для передвижения .
Гибридные электромобили , в которых электродвигатели используются в качестве дополнительного двигателя к двигателям внутреннего сгорания, получили более широкое распространение в конце 1990-х годов. Подключаемые гибридные электромобили , в которых электродвигатели могут использоваться в качестве основного двигателя, а не в качестве дополнения, не выпускались массово до конца 2000-х годов, а электромобили на аккумуляторах не стали практичными вариантами для потребительского рынка до 2010-х годов.
Прогресс в области аккумуляторов, электродвигателей и силовой электроники сделал электромобили более осуществимыми, 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 доступны государственные стимулы для содействия принятию электромобилей и грузовиков.
Электродвижущая сила началась в 1827 году, когда венгерский священник Аньош Йедлик построил первый грубый, но жизнеспособный электродвигатель; в следующем году он использовал его для питания небольшой модели автомобиля. [2] В 1835 году профессор Сибрандус Стратинг из Университета Гронингена в Нидерландах построил небольшой электромобиль, а где-то между 1832 и 1839 годами Роберт Андерсон из Шотландии изобрел первый грубый электрический экипаж, работавший на неперезаряжаемых первичных элементах . [3] Американский кузнец и изобретатель Томас Дэвенпорт построил игрушечный электровоз, работавший на примитивном электродвигателе, в 1835 году. В 1838 году шотландец по имени Роберт Дэвидсон построил электровоз, который достигал скорости четыре мили в час (6 км/ч). В Англии в 1840 году был выдан патент на использование рельсов в качестве проводников электрического тока, а в 1847 году аналогичные американские патенты были выданы Лилли и Колтену. [4]
.jpg/1280px-Thomas_Edison_and_George_Meister_in_a_Studebaker_electric_runabout._(25b5b64aa85e48bbb78368152c9a6d83).jpg)
Первые массовые электромобили появились в Америке в начале 1900-х годов. В 1902 году компания Studebaker Automobile Company вышла на автомобильный рынок 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 электропоезда приобрели огромную популярность из-за своей экономичности и достижимой скорости. К 20-му веку электрический рельсовый транспорт стал обычным явлением благодаря достижениям в разработке электровозов . Со временем их общее коммерческое использование сократилось до специализированных ролей в качестве платформенных грузовиков , вилочных погрузчиков , машин скорой помощи [7] , тягачей и городских транспортных средств для доставки, таких как культовый британский молочный фургон . На протяжении большей части 20-го века Великобритания была крупнейшим в мире пользователем электротранспорта. [8]
Электрифицированные поезда использовались для перевозки угля, поскольку двигатели не использовали ценный кислород в шахтах. Нехватка природных ископаемых ресурсов в Швейцарии вынудила быструю электрификацию железнодорожной сети . Одна из самых первых перезаряжаемых батарей — никель-железная батарея — была одобрена Эдисоном для использования в электромобилях.
Электромобили были одними из самых первых автомобилей, и до превосходства легких, мощных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) электромобили удерживали множество рекордов скорости и расстояния на суше в начале 1900-х годов. Они производились Baker Electric , Columbia Electric , Detroit Electric и другими, и в какой-то момент истории 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 ездили по Вашингтону, округ Колумбия, на своих Milburn Electrics, которые проезжали 60–70 миль (100–110 км) на одной зарядке. [9]
.jpg/1280px-Seattle_City_Light_Superintendent_Gordon_Vickery_with_prototype_electric_car,_1973_(34772918810).jpg)
Большинство производителей легковых автомобилей сделали выбор в пользу автомобилей с бензиновым двигателем в первом десятилетии 20-го века, но электрические грузовики были устоявшейся нишей вплоть до 1920-х годов. [10] [11] [6] Ряд разработок способствовал снижению популярности электромобилей. [12] Улучшенная дорожная инфраструктура потребовала большего запаса хода, чем тот, который предлагали электромобили, а открытие больших запасов нефти в Техасе, Оклахоме и Калифорнии привело к широкой доступности доступного бензина/бензина, что сделало автомобили с двигателем внутреннего сгорания более дешевыми для эксплуатации на больших расстояниях. [13] Электромобили редко рекламировались как роскошные женские автомобили, что могло быть клеймом среди потребителей-мужчин. [14] Кроме того, автомобили с двигателем внутреннего сгорания стали намного проще в эксплуатации благодаря изобретению Чарльзом Кеттерингом в 1912 году электрического стартера , [15] который устранил необходимость в ручном запуске бензинового двигателя, а шум, издаваемый автомобилями с ДВС, стал более терпимым благодаря использованию глушителя , который Хирам Перси Максим изобрел в 1897 году. Поскольку дороги за пределами городских районов улучшались, 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 National City Lines , которая была партнерством General Motors , Firestone и Standard Oil of California, приобрела множество электрических трамвайных сетей 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 серьезных наблюдаемых изменений климата, вызванных выбросами парниковых газов, созданными человеком, состоялся в 2009 году. Во время саммита более 70 стран разработали планы по достижению нулевого уровня выбросов. Для многих стран внедрение большего количества электромобилей поможет сократить использование бензина. [17]
_cropped.jpg/1280px-EV1A014_(1)_cropped.jpg)
В январе 1990 года президент General Motors представил свой концепт двухместного электромобиля «Impact» на автосалоне в Лос-Анджелесе. В сентябре того же года Совет по воздушным ресурсам Калифорнии постановил, что основные автопроизводители должны продавать электромобили поэтапно, начиная с 1998 года. С 1996 по 1998 год GM произвела 1117 EV1 , 800 из которых были предоставлены в аренду на три года. [18]
Chrysler, Ford, GM, Honda и Toyota также производили ограниченное количество электромобилей для водителей Калифорнии в этот период времени. В 2003 году, по истечении срока действия лизинга EV1, GM прекратила их выпуск. Прекращение производства объяснялось по-разному:
Фильм на эту тему, снятый в 2005–2006 годах, назывался « Кто убил электромобиль?» и вышел в прокат компанией Sony Pictures Classics в 2006 году. В фильме исследуются роли автопроизводителей , нефтяной промышленности , правительства США , аккумуляторных батарей , водородных транспортных средств и широкой общественности, а также роль каждого из них в ограничении развертывания и принятия этой технологии.
Ford выпустил на рынок несколько своих фургонов для доставки Ford Ecostar . Honda, Nissan и Toyota также изъяли и уничтожили большую часть своих электромобилей, которые, как и GM EV1, были доступны только по закрытой аренде. После публичных протестов Toyota продала 200 своих электромобилей RAV4 ; позже они были проданы по цене, превышающей первоначальную в сорок тысяч долларов. Позже BMW of Canada распродала несколько электромобилей Mini, когда их канадские испытания закончились.
Производство Citroën Berlingo Electrique прекратилось в сентябре 2005 года. Zenn начал производство в 2006 году, но закончил к 2009 году. [19]
В конце 20-го и начале 21-го века воздействие на окружающую среду транспортной инфраструктуры, работающей на нефти, а также страх перед пиком добычи нефти привели к возобновлению интереса к электрической транспортной инфраструктуре. [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 , атомную энергию и возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия и энергия ветра , или любую их комбинацию. Недавние достижения в области технологий аккумуляторов и инфраструктуры зарядки устранили многие из прежних барьеров для принятия электромобилей, сделав электромобили более жизнеспособным вариантом для более широкого круга потребителей. [23]
Углеродный след и другие выбросы электромобилей различаются в зависимости от топлива и технологии, используемых для выработки электроэнергии . [24] [25] Электричество может храниться в транспортном средстве с помощью аккумулятора, маховика или суперконденсаторов . Транспортные средства, использующие двигатели внутреннего сгорания, обычно получают энергию только из одного или нескольких источников, как правило, невозобновляемого ископаемого топлива. Ключевым преимуществом электромобилей является рекуперативное торможение , которое восстанавливает кинетическую энергию , обычно теряемую во время фрикционного торможения в виде тепла, в виде электричества, восстанавливаемого в бортовой батарее.
Существует множество способов производства электроэнергии, различающихся по стоимости, эффективности и экологической целесообразности.
Также возможны гибридные электромобили, получающие электроэнергию из нескольких источников, таких как:
Для особо крупных электромобилей, таких как подводные лодки , химическая энергия дизель-электрического двигателя может быть заменена ядерным реактором . Ядерный реактор обычно обеспечивает тепло, которое приводит в действие паровую турбину , которая приводит в действие генератор, который затем подается в двигатель. См. Ядерный морской двигатель .
Некоторые экспериментальные транспортные средства, такие как некоторые автомобили и несколько самолетов, используют солнечные панели для получения электроэнергии.
Эти системы питаются от внешней генераторной установки (почти всегда в неподвижном состоянии), а затем отключаются перед началом движения, а электроэнергия хранится в транспортном средстве до тех пор, пока она не понадобится.
Аккумуляторы, электрические двухслойные конденсаторы и маховики хранения энергии являются формами перезаряжаемых бортовых систем хранения электроэнергии. Избегая промежуточного механического шага, можно улучшить эффективность преобразования энергии по сравнению с гибридами, избегая ненужных преобразований энергии. Кроме того, электрохимические преобразования батарей являются обратимыми, что позволяет хранить электрическую энергию в химической форме. [28]
Большинство электромобилей используют литий-ионные аккумуляторы (Li-Ions или LIB). Литий-ионные аккумуляторы имеют более высокую плотность энергии , более длительный срок службы и более высокую плотность мощности , чем большинство других практичных аккумуляторов. [31] Усложняющие факторы включают безопасность, долговечность, тепловой пробой, воздействие на окружающую среду и стоимость . Литий-ионные аккумуляторы следует использовать в безопасных диапазонах температур и напряжений для безопасной и эффективной работы. [32]
Увеличение срока службы батареи снижает эффективные затраты и воздействие на окружающую среду. Один из методов заключается в том, чтобы одновременно эксплуатировать подмножество ячеек батареи и переключать эти подмножества. [33]
В прошлом никель-металлгидридные батареи использовались в некоторых электромобилях, например, производства General Motors. [34] Эти типы батарей считаются устаревшими из-за их тенденции к саморазряду при нагревании. [35] Кроме того, патент на этот тип батарей принадлежал Chevron, что создало проблему для их широкого распространения. [36] Эти факторы, в сочетании с их высокой стоимостью, привели к тому, что литий-ионные батареи стали преобладающими батареями для электромобилей. [37]
Цены на литий-ионные аккумуляторы значительно снизились за последнее десятилетие, что способствовало снижению цен на электромобили, однако рост цен на критически важные минералы, такие как литий, с 2021 по конец 2022 года оказал давление на историческое снижение цен на аккумуляторы. [38] [39]
Мощность электродвигателя транспортного средства , как и в других машинах, измеряется в киловаттах (кВт). Электродвигатели могут выдавать максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов. Это означает, что производительность транспортного средства с электродвигателем мощностью 100 кВт превышает производительность транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания мощностью 100 кВт, который может выдавать максимальный крутящий момент только в ограниченном диапазоне оборотов двигателя.
Эффективность зарядки значительно варьируется в зависимости от типа зарядного устройства [40], а энергия теряется в процессе преобразования электрической энергии в механическую.
Обычно постоянный ток (DC) подается в инвертор постоянного тока/переменного тока, где он преобразуется в переменный ток (AC), который затем подключается к трехфазному двигателю переменного тока.
Для электропоездов, вилочных погрузчиков и некоторых электромобилей часто используются двигатели постоянного тока. В некоторых случаях используются универсальные двигатели , а затем может использоваться переменный или постоянный ток. В последних серийных автомобилях были реализованы различные типы двигателей; например, асинхронные двигатели в автомобилях Tesla Motor и машины с постоянными магнитами в Nissan Leaf и Chevrolet Bolt . [41]
Большинство крупных электрических транспортных систем питаются от стационарных источников электроэнергии, которые напрямую подключены к транспортным средствам через провода. Электрическая тяга позволяет использовать рекуперативное торможение , при котором двигатели используются в качестве тормозов и становятся генераторами, преобразующими движение, как правило, поезда в электроэнергию, которая затем подается обратно в линии. Эта система особенно выгодна при работе в горных условиях, поскольку спускающиеся транспортные средства могут вырабатывать большую часть мощности, необходимой для поднимающихся. Эта рекуперативная система жизнеспособна только в том случае, если система достаточно велика, чтобы использовать энергию, вырабатываемую спускающимися транспортными средствами.
В системах выше движение обеспечивается вращающимся электродвигателем. Однако двигатель можно «развернуть» для движения непосредственно по специально подобранному пути. Эти линейные двигатели используются в поездах на магнитной подвеске , которые парят над рельсами, поддерживаемыми магнитной левитацией . Это позволяет практически исключить сопротивление качению транспортного средства и механический износ поезда или пути. В дополнение к необходимым высокопроизводительным системам управления переключение и изгиб путей становится затруднительным при использовании линейных двигателей, которые до настоящего времени ограничивали свои операции высокоскоростными услугами «от точки до точки».
.jpg/1280px-Squad_Solar_Car_(Fully_Charged_2022).jpg)
Как правило, электроприводом можно оснастить любое транспортное средство.
Чисто-электрическое транспортное средство или полностью электрическое транспортное средство питается исключительно от электродвигателей. Электричество может поступать от аккумулятора ( электромобиль на аккумуляторах ), солнечной панели ( солнечный автомобиль ) или топливного элемента ( автомобиль на топливных элементах ).
Гибридный электромобиль (HEV) — это тип гибридного транспортного средства , который сочетает в себе традиционную систему двигателя внутреннего сгорания (ICE) с электрической силовой установкой ( гибридная трансмиссия транспортного средства ). Наличие электрической силовой установки предназначено для достижения либо лучшей экономии топлива , чем у обычного транспортного средства , либо лучшей производительности. 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 тягачи), автобусы, лодки, [43] эвакуаторы, [44] и самолеты.
Современные HEV используют технологии повышения эффективности, такие как рекуперативные тормоза , которые преобразуют кинетическую энергию автомобиля в электрическую энергию, которая хранится в аккумуляторе или суперконденсаторе . Некоторые разновидности HEV используют двигатель внутреннего сгорания для вращения электрического генератора , который либо подзаряжает аккумуляторы автомобиля, либо напрямую питает его электродвигатели привода; эта комбинация известна как мотор-генератор . [45] Многие HEV снижают выбросы на холостом ходу , выключая двигатель на холостом ходу и перезапуская его при необходимости; это известно как система старт-стоп . Гибридно-электрический автомобиль производит меньше выбросов выхлопных газов, чем сопоставимый по размеру бензиновый автомобиль, поскольку бензиновый двигатель гибрида обычно меньше, чем у бензинового автомобиля. Если двигатель не используется для непосредственного приведения автомобиля в движение, его можно настроить на работу с максимальной эффективностью, что еще больше улучшает экономию топлива.Существуют различные способы, с помощью которых гибридный электромобиль может объединять мощность электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания. Наиболее распространенным типом является параллельный гибрид , который соединяет двигатель и электродвигатель с колесами через механическое соединение. В этом сценарии электродвигатель и двигатель могут приводить в движение колеса напрямую. Последовательные гибриды используют только электродвигатель для приведения в движение колес и часто могут называться электромобилями с увеличенным запасом хода (EREV) или электромобилями с увеличенным запасом хода (REEV). Существуют также последовательно-параллельные гибриды , в которых транспортное средство может питаться от работающего отдельно двигателя, от электродвигателя в одиночку или от обоих работающих вместе; это разработано таким образом, чтобы двигатель мог работать на оптимальном диапазоне как можно чаще. [46]
Подключаемый электромобиль (PEV) — это любое транспортное средство , которое можно заряжать от любого внешнего источника электроэнергии, например, от настенных розеток , а электричество, хранящееся в аккумуляторных батареях, приводит в движение колеса или способствует этому. PEV — это подкатегория электромобилей, которая включает в себя аккумуляторные электромобили (BEV), подключаемые гибридные автомобили (PHEV) и электрические модификации гибридных электромобилей и обычных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания . [51] [52] [53]
Электромобиль с увеличенным запасом хода (REEV) — это транспортное средство, работающее от электродвигателя и подключаемой батареи. Вспомогательный двигатель внутреннего сгорания используется только для подзарядки батареи, а не как основной источник энергии. [54]
Дорожные электромобили включают электромобили, электрические троллейбусы, электрические автобусы , аккумуляторные электрические автобусы , электрические грузовики , электрические велосипеды , электрические мотоциклы и скутеры , персональные транспортеры , электромобили для поездок по окрестностям , гольф-кары , молоковозы и вилочные погрузчики . Внедорожные транспортные средства включают электрифицированные вездеходы и электрические тракторы .
Фиксированная природа железнодорожной линии делает относительно простым питание электромобилей через постоянные воздушные линии или электрифицированные третьи рельсы , устраняя необходимость в тяжелых бортовых батареях. Электровозы , электрические многосекционные поезда , электрические трамваи (также называемые трамваями или троллейбусами), электрические легкорельсовые системы и электрический скоростной транзит сегодня широко используются, особенно в Европе и Азии.
Поскольку электропоездам не нужно нести тяжелый двигатель внутреннего сгорания или большие батареи, они могут иметь очень хорошее соотношение мощности к весу . Это позволяет высокоскоростным поездам, таким как французские двухэтажные TGV , работать на скорости 320 км/ч (200 миль/ч) и выше, а электровозам иметь гораздо более высокую выходную мощность, чем тепловозы . Кроме того, они имеют более высокую кратковременную мощность импульса для быстрого ускорения, а использование рекуперативных тормозов может возвращать тормозную мощность в электрическую сеть, а не тратить ее впустую.
Поезда на магнитной подушке также почти всегда являются электромобилями. [55]
На неэлектрифицированных железнодорожных линиях также курсируют аккумуляторные электропоезда .
Электрические лодки были популярны на рубеже 20-го века. Интерес к тихому и потенциально возобновляемому морскому транспорту неуклонно рос с конца 20-го века, поскольку солнечные батареи дали моторным лодкам бесконечный диапазон парусных лодок . Электродвигатели могут и также использовались в парусных лодках вместо традиционных дизельных двигателей. [56] Электрические паромы работают в обычном режиме. [57] Подводные лодки используют батареи (заряжаемые дизельными или бензиновыми двигателями на поверхности), ядерную энергию, топливные элементы [58] или двигатели Стирлинга для работы электрических гребных винтов. Полностью электрические буксиры используются в Окленде, Новая Зеландия (июнь 2022 г.), [59] Ванкувере, Британская Колумбия (октябрь 2023 г.), [60] и Сан-Диего, Калифорния. [61]
С самого начала авиации электроэнергия для самолетов подвергалась многочисленным экспериментам. В настоящее время летающие электрические самолеты включают пилотируемые и беспилотные летательные аппараты.
Электроэнергия имеет долгую историю использования в космических кораблях . [62] [63] Источниками энергии, используемыми для космических кораблей, являются батареи, солнечные панели и ядерная энергия. Современные методы приведения в движение космических кораблей с помощью электричества включают в себя ракету с дуговым двигателем , электростатический ионный двигатель , двигатель на эффекте Холла и полевой эмиссионный электрический двигатель .
Пилотируемые и беспилотные транспортные средства использовались для исследования Луны и других планет Солнечной системы . В последних трех миссиях программы «Аполлон» в 1971 и 1972 годах астронавты управляли лунными вездеходами с питанием от серебряно-оксидных батарей на расстояние до 35,7 километров (22,2 мили) по лунной поверхности. [64] Беспилотные, работающие на солнечных батареях вездеходы исследовали Луну и Марс . [65] [66]
Тип аккумуляторной батареи , тип тягового двигателя и конструкция контроллера двигателя различаются в зависимости от размера, мощности и предполагаемого применения, которое может быть как небольшой, например, моторизованной тележкой для покупок или инвалидной коляской , так и электровелосипедами , электрическими мотоциклами и скутерами, электромобилями для городских перевозок, промышленными вилочными погрузчиками и многими гибридными транспортными средствами.
Электромобили намного эффективнее транспортных средств на ископаемом топливе и имеют мало прямых выбросов. В то же время они зависят от электроэнергии, которая обычно вырабатывается за счет комбинации неископаемого топлива и ископаемого топлива. Следовательно, электромобили можно сделать менее загрязняющими в целом, изменив источник электроэнергии. В некоторых районах люди могут попросить коммунальные службы поставлять им электроэнергию из возобновляемых источников энергии.
Стандарты эффективности и загрязнения для транспортных средств на ископаемом топливе требуют годы, чтобы отфильтровать все транспортные средства страны. Новые стандарты эффективности и загрязнения зависят от покупки новых транспортных средств, часто когда существующие транспортные средства, уже находящиеся на дороге, достигают конца своего срока службы. Только несколько стран устанавливают пенсионный возраст для старых транспортных средств, например, Япония или Сингапур , что вынуждает периодически обновлять все транспортные средства, уже находящиеся на дороге.
Аккумуляторная батарея электромобиля (EVB) в дополнение к специальным системам тяговых аккумуляторов, используемых для промышленных (или рекреационных) транспортных средств, представляет собой аккумуляторы, используемые для питания силовой установки аккумуляторного электромобиля (BEV). Эти аккумуляторы обычно являются вторичными (перезаряжаемыми) аккумуляторами и, как правило, литий-ионными аккумуляторами.
Тяговые батареи, специально разработанные с высокой емкостью в ампер-часах, используются в вилочных погрузчиках, электрических гольф-карах, поломоечных машинах, электрических мотоциклах, электромобилях, грузовиках, фургонах и других электромобилях. [76] [77]
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. [78] [ нужна цитата для проверки ] Однако общее потребление энергии и выбросы уменьшились бы из-за более высокой эффективности электромобилей на протяжении всего цикла и сокращения энергии, необходимой для переработки ископаемого топлива.
Зарядная станция , также известная как зарядная точка, пункт зарядки или оборудование для электромобилей (EVSE), представляет собой устройство электропитания , которое подает электроэнергию для подзарядки подключаемых электромобилей (включая аккумуляторные электромобили , электрогрузовики , электробусы , электромобили для городских условий 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, в то время как большая часть электроэнергии от сети поступает из электросети в виде переменного тока. По этой причине большинство электромобилей имеют встроенный преобразователь переменного тока в постоянный, обычно известный как «бортовое зарядное устройство» (OBC). На зарядной станции переменного тока переменный ток из сети подается на это бортовое зарядное устройство, которое преобразует его в постоянный ток для подзарядки аккумулятора. Зарядные устройства постоянного тока обеспечивают более мощную зарядку (что требует гораздо более крупных преобразователей переменного тока в постоянный ток) за счет встраивания преобразователя в зарядную станцию, а не в транспортное средство, чтобы избежать ограничений по размеру и весу. Затем станция напрямую подает постоянный ток в транспортное средство, минуя бортовой преобразователь. Большинство современных моделей электромобилей могут принимать как переменный, так и постоянный ток.
Зарядные станции оснащены разъемами, соответствующими различным международным стандартам. Зарядные станции постоянного тока обычно оснащены несколькими разъемами для зарядки различных транспортных средств, использующих конкурирующие стандарты.В штате Мичиган недавно была установлена первая в США дорога с беспроводной зарядкой в городе Детройт. [79]
Вместо того чтобы подзаряжать электромобили от розеток, можно было бы механически заменить батареи на специальных станциях за несколько минут ( замена батарей ).
Батареи с большей плотностью энергии, такие как металл-воздушные топливные элементы, не всегда могут быть перезаряжены чисто электрическим способом, поэтому вместо этого может использоваться некоторая форма механической перезарядки. Цинк-воздушная батарея , технически топливный элемент , трудно перезарядить электрически, поэтому ее можно «дозаправить» путем периодической замены анода или электролита. [80]
TRL (ранее Transport Research Laboratory) перечисляет три типа подачи энергии для динамической зарядки или зарядки во время движения транспортного средства: воздушные линии электропередач и наземная электроэнергия через рельсы или индукцию . TRL перечисляет воздушную электроэнергию как наиболее технологически зрелое решение, которое обеспечивает самые высокие уровни мощности, но эта технология не подходит для некоммерческих транспортных средств. Наземная электроэнергия подходит для всех транспортных средств, при этом рельсы являются зрелым решением с высокой передачей мощности и легкодоступными и проверяемыми элементами. Индуктивная зарядка обеспечивает наименьшую мощность и требует больше придорожного оборудования, чем альтернативы. [81] : Приложение D
Европейская комиссия опубликовала в 2021 году запрос на регулирование и стандартизацию электрических дорожных систем. [84] Вскоре после этого рабочая группа Министерства экологии Франции рекомендовала принять европейский стандарт электрических дорог, разработанный совместно со Швецией, Германией, Италией, Нидерландами, Испанией, Польшей и другими странами. [85] Первый стандарт для электрооборудования на борту транспортного средства, работающего от системы рельсовых электрических дорог (ERS), технический стандарт CENELEC 50717, был утвержден в конце 2022 года. [86] Следующие стандарты, охватывающие «полную совместимость» и «унифицированное и совместимое решение» для наземного электроснабжения, должны быть опубликованы к концу 2024 года, в них подробно излагаются полные «спецификации для связи и электроснабжения через токопроводящие рельсы, встроенные в дорогу». [87] [88]
Обычные электрические двухслойные конденсаторы разрабатываются для достижения плотности энергии литий-ионных аккумуляторов, предлагая практически неограниченный срок службы и отсутствие проблем с окружающей средой. Высоко-K электрические двухслойные конденсаторы, такие как EESU от EEStor , могли бы улучшить плотность энергии литий-ионов в несколько раз, если бы их можно было производить. Литий-серные аккумуляторы предлагают 250 Вт·ч/кг . [89] Натрий-ионные аккумуляторы обещают 400 Вт·ч/кг с минимальным расширением/сжатием во время заряда/разряда и очень большой площадью поверхности, и полагаются на более дешевые материалы, чем литий-ионные, что приводит к более дешевым аккумуляторам, не требующим критических минералов. [90]
Организация Объединенных Наций в Женеве ( ЕЭК ООН ) приняла первый международный регламент (Регламент 100) по безопасности как полностью электрических, так и гибридных электромобилей с целью обеспечения того, чтобы автомобили с высоковольтной электрической силовой установкой, такие как гибридные и полностью электрические автомобили, были такими же безопасными, как и автомобили с двигателем внутреннего сгорания. ЕС и Япония уже указали, что они намерены включить новый Регламент ЕЭК ООН в свои соответствующие правила по техническим стандартам для транспортных средств. [91]
Электромобили не выбрасывают в атмосферу загрязняющих веществ из выхлопных труб и снижают количество респираторных заболеваний, таких как астма . [94] Однако электромобили заряжаются электричеством, которое может вырабатываться способами, оказывающими воздействие на здоровье и окружающую среду. [95] [96]
Выбросы углерода при производстве и эксплуатации электромобилей в большинстве случаев меньше, чем при производстве и эксплуатации обычных транспортных средств. [97] Электромобили в городских районах почти всегда загрязняют окружающую среду меньше, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания. [98]
Одним из ограничений экологического потенциала электромобилей является то, что простое переключение существующего частного автопарка с ДВС на электромобили не освободит дорожное пространство для активных поездок или общественного транспорта. [99] Электрические микромобильные транспортные средства, такие как электровелосипеды, могут способствовать декарбонизации транспортных систем, особенно за пределами городских районов, которые уже хорошо обслуживаются общественным транспортом. [100]
Транспортные средства с двигателем внутреннего сгорания потребляют гораздо больше сырья за свой срок службы, чем электромобили. [101]
С момента своего первого коммерческого выпуска в 1991 году литий-ионные аккумуляторы стали важной технологией для достижения низкоуглеродных транспортных систем. Информация об устойчивости процесса производства аккумуляторов стала политически заряженной темой. [102] [ устаревший источник ]
Бизнес-процессы добычи сырья на практике поднимают вопросы прозрачности и подотчетности управления добывающими ресурсами. В сложной цепочке поставок литиевой технологии существуют различные заинтересованные стороны, представляющие корпоративные интересы, группы общественных интересов и политические элиты, которые обеспокоены результатами производства и использования технологии. Одной из возможностей достижения сбалансированных добывающих процессов может стать установление общепринятых стандартов управления технологиями во всем мире. [102]
Соответствие этим стандартам можно оценить с помощью Оценки устойчивости в цепочках поставок (ASSC). При этом качественная оценка состоит из изучения управления и социальных и экологических обязательств. Показателями количественной оценки являются системы и стандарты управления, соответствие и социальные и экологические показатели. [103]
По оценкам одного источника, к 2035 году более одной пятой лития и около 65% кобальта, необходимых для электромобилей, будут получены из переработанных источников. [104] С другой стороны, если учесть большие объемы ископаемого топлива, потребляемого неэлектрическими автомобилями за весь срок их службы, можно считать, что электромобили значительно сокращают потребность в сырье. [104]
В 2022 году при производстве электромобиля в среднем было выброшено примерно на 50% больше CO2, чем при производстве эквивалентного транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, но эта разница более чем компенсируется гораздо более высокими выбросами от масла, используемого для приведения в действие транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания в течение его срока службы, по сравнению с выбросами от выработки электроэнергии, используемой для приведения в действие электромобиля. [106]
В 2023 году Greenpeace выпустил видеоролик, в котором критиковал 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 почти сводит на нет климатические преимущества перехода этой компании на электромобили, поскольку даже электрические внедорожники имеют высокий углеродный след, поскольку они потребляют много сырья и энергии во время строительства. Greenpeace предлагает вместо этого концепцию мобильности как услуги , основанную на велосипедах, общественном транспорте и совместных поездках. [107]
Открытая добыча никеля привела к ухудшению состояния окружающей среды и загрязнению в развивающихся странах, таких как Филиппины и Индонезия . [108] [109] В 2024 году добыча и переработка никеля стали одной из основных причин вырубки лесов в Индонезии . [110] [111] Открытая добыча кобальта привела к вырубке лесов и разрушению среды обитания в Демократической Республике Конго . [112]
Исследование, проведенное в Великобритании в 2003 году, показало, что «загрязнение больше всего сконцентрировано в районах, где с большей вероятностью проживают маленькие дети и их родители, и меньше всего — в районах, куда обычно мигрируют пожилые люди», и что «те сообщества, которые наиболее загрязнены и которые также выделяют меньше всего загрязняющих веществ, как правило, являются одними из самых бедных в Великобритании». [113] Исследование, проведенное в Великобритании в 2019 году, показало, что «домохозяйства в самых бедных районах выделяют меньше всего NOx и PM, в то время как наименее бедные районы выделяют самые высокие выбросы транспортных средств на километр на домохозяйство за счет большего количества владельцев транспортных средств, владения большим количеством дизельных автомобилей и дальних поездок». [114]
Электродвигатели механически очень просты и часто достигают 90% эффективности преобразования энергии [115] во всем диапазоне скоростей и выходной мощности и могут точно контролироваться. Их также можно комбинировать с системами рекуперативного торможения , которые способны преобразовывать энергию движения обратно в накопленное электричество. Это можно использовать для снижения износа тормозных систем (и, как следствие, пыли тормозных колодок) и снижения общей потребности в энергии для поездки. Рекуперативное торможение особенно эффективно для городского использования с режимом «старт-стоп».
Они могут точно контролироваться и обеспечивать высокий крутящий момент от стационарного до движущегося состояния, в отличие от двигателей внутреннего сгорания, и не нуждаются в нескольких передачах для соответствия кривым мощности. Это устраняет необходимость в коробках передач и гидротрансформаторах .
Электромобили работают тихо и плавно, а следовательно, имеют меньше шума и вибрации , чем двигатели внутреннего сгорания. [116] Хотя это и желательное свойство, оно также вызвало 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 предписаны предупреждающие звуки , когда электромобили движутся медленно, вплоть до скорости, когда становятся слышны обычные шумы движения и вращения (дорога, подвеска, электродвигатель и т. д.). [117]
Электродвигателям не нужен кислород, в отличие от двигателей внутреннего сгорания; это полезно для подводных лодок и космических аппаратов .
Электроэнергия может быть получена из различных источников, поэтому она обеспечивает наибольшую степень энергетической устойчивости . [118]
Эффективность электромобилей « от бака до колес » примерно в три раза выше, чем у автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. [116] Энергия не потребляется, когда автомобиль неподвижен, в отличие от двигателей внутреннего сгорания, которые потребляют топливо на холостом ходу. В 2022 году электромобили позволили сократить выбросы парниковых газов примерно на 80 Мт, исходя из принципа « от скважины до колес» , и чистая выгода от выбросов парниковых газов от электромобилей со временем увеличится по мере декарбонизации электроэнергетического сектора. [90]
Эффективность электромобиля от скважины до колес в меньшей степени связана с самим транспортным средством, а в большей степени с методом производства электроэнергии. Конкретный электромобиль мгновенно стал бы в два раза эффективнее, если бы производство электроэнергии было переключено с ископаемого топлива на возобновляемую энергию, такую как энергия ветра, приливов, солнца и атомной энергии. Таким образом, когда цитируется «well-to-wheels», речь идет уже не о транспортном средстве, а скорее обо всей инфраструктуре энергоснабжения — в случае с ископаемым топливом это должно также включать энергию, затраченную на разведку, добычу, переработку и распределение. [ необходима цитата ]
Анализ жизненного цикла электромобилей показывает, что даже при использовании самого углеродоемкого электричества в Европе они выбрасывают меньше парниковых газов, чем обычные дизельные автомобили. [119]
По состоянию на 2021 год [update]цена покупки электромобиля часто выше, но общая стоимость владения электромобилем сильно варьируется в зависимости от местоположения [120] и расстояния, пройденного за год: [121] в тех частях мира, где субсидируются ископаемые виды топлива, стоимость жизненного цикла дизельного или газового транспортного средства иногда меньше, чем у сопоставимого электромобиля. [122]
Европейские автопроизводители сталкиваются со значительным давлением со стороны более доступных китайских моделей и снижения цен американской Tesla Motor. С 2021 по 2022 год доля китайских производителей электромобилей на европейском рынке удвоилась почти до 9%, что побудило генерального директора Stellantis описать это как «вторжение». [123]
Электромобили могут иметь меньший запас хода по сравнению с транспортными средствами с двигателями внутреннего сгорания, [124] [125], поэтому электрификация дальних перевозок, таких как дальние перевозки, остается сложной задачей.
В 2022 году средневзвешенный по продажам запас хода небольших электромобилей , проданных в Соединенных Штатах, составил почти 350 км, тогда как во Франции, Германии и Великобритании он составил чуть менее 300 км по сравнению с менее чем 220 км в Китае. [90]
Хорошо изолированные кабины могут обогревать автомобиль, используя тепло тел пассажиров. Однако в холодном климате этого недостаточно, поскольку водитель обеспечивает только около 100 Вт тепловой мощности. Система теплового насоса , способная охлаждать салон летом и обогревать его зимой, является эффективным способом обогрева и охлаждения электромобилей. [126] Для транспортных средств, подключенных к сети, аккумуляторные электромобили могут быть предварительно нагреты или охлаждены с небольшой или нулевой потребностью в энергии аккумулятора, особенно для коротких поездок. Большинство новых электромобилей поставляются с тепловыми насосами в стандартной комплектации. [127]
Переход от личного транспорта к общественному (поезд, троллейбус , персональный скоростной транспорт или трамвай) может обеспечить значительный рост эффективности с точки зрения расстояния, пройденного человеком на кВт·ч.
Исследования показывают, что люди предпочитают трамваи автобусам, [128] потому что они тише и комфортнее и воспринимаются как имеющие более высокий статус. [129] Таким образом, возможно, удастся сократить потребление жидкого ископаемого топлива в городах за счет использования электрических трамваев. Трамваи могут быть наиболее энергоэффективным видом общественного транспорта, поскольку транспортные средства на резиновых колесах 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 являются самыми дешевыми — трамваи в Блэкпуле все еще ходят спустя 100 лет [130] , а вот автобусы с двигателем внутреннего сгорания служат всего около 15 лет.
Исследование, опубликованное в British Medical Journal, показывает, что электромобили сбивают пешеходов в два раза чаще, чем автомобили на бензине или дизельном топливе, поскольку они тише. [131]
МЭА предполагает, что налогообложение неэффективных транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания может стимулировать внедрение электромобилей, при этом взимаемые налоги будут использоваться для финансирования субсидий на электромобили. [90] Государственные закупки иногда используются для поощрения национальных производителей электромобилей. [132] [133] Многие страны запретят продажу транспортных средств, работающих на ископаемом топливе, в период с 2025 по 2040 год. [134]
Многие правительства предлагают стимулы для поощрения использования электромобилей с целью снижения загрязнения воздуха и потребления нефти. Некоторые стимулы направлены на увеличение покупок электромобилей путем компенсации цены покупки грантом. Другие стимулы включают более низкие налоговые ставки или освобождение от определенных налогов, а также инвестиции в инфраструктуру зарядки.
Компании, продающие электромобили, заключили партнерские соглашения с местными электросетевыми компаниями , чтобы предоставить значительные льготы на некоторые электромобили. [135]
.jpg/1280px-Rimac_Concept_One_-_Salon_Priv%C3%A9_London_2012_(7956529248).jpg)
Европейский опрос, основанный на климате, показал, что по состоянию на 2022 год 39% граждан Европы предпочитают гибридные автомобили, 33% — бензиновые или дизельные автомобили, за которыми следуют электромобили, которые предпочитают 28% европейцев. [136] 44% китайских покупателей автомобилей с наибольшей вероятностью купят электромобиль, в то время как 38% американцев выберут гибридный автомобиль, 33% предпочтут бензиновый или дизельный, и только 29% выберут электромобиль. [136]
В опросе 2023 года, сосредоточенном конкретно на владении электромобилями в США, 50% респондентов, планирующих покупку будущего автомобиля, посчитали, что вряд ли будут серьезно рассматривать покупку электромобиля. Опрос также показал, что поддержка запрета производства неэлектрических транспортных средств в США к 2035 году снизилась с 47% до 40%. [137]
Уменьшая типы загрязнения воздуха, такие как диоксид азота , электромобили могли бы предотвратить сотни тысяч преждевременных смертей каждый год, [139] [140] особенно от грузовиков и движения в городах. [141]
Полное воздействие электромобилей на окружающую среду включает в себя воздействие выбросов углерода и серы на протяжении всего жизненного цикла, а также попадание токсичных металлов в окружающую среду.
Редкоземельные металлы ( неодим , диспрозий ) и другие добываемые металлы (медь, никель, железо) используются в электродвигателях, в то время как литий, кобальт, марганец используются в аккумуляторах. [142] [143] 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 чистой энергии. [144] Большая часть производства литий-ионных аккумуляторов происходит в Китае , где основная часть используемой энергии поставляется электростанциями, работающими на угле . Исследование сотен автомобилей, проданных в 2021 году, пришло к выводу, что выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла полностью электрических автомобилей немного меньше, чем у гибридов, и что оба они меньше, чем у автомобилей, работающих на бензине и дизельном топливе. [145]
Альтернативным методом получения необходимых материалов для аккумуляторов, который рассматривается Международным органом по морскому дну , является глубоководная добыча полезных ископаемых , однако с 2023 года автопроизводители не будут его использовать. [146]
Достижения в области литий-ионных аккумуляторов, изначально обусловленные производством электроники для личного пользования, позволяют полноразмерным электромобилям, способным ездить по шоссе, проезжать на одной зарядке почти столько же, сколько обычные автомобили проезжают на одном баке бензина. Литиевые аккумуляторы стали безопасными, их можно заряжать за считанные минуты, а не за часы (см. время зарядки ), и теперь они служат дольше, чем типичное транспортное средство (см. срок службы ). Стоимость производства этих более легких литий-ионных аккумуляторов с большей емкостью постепенно снижается по мере развития технологии и увеличения объемов производства. [147] [148] Также ведутся исследования по улучшению повторного использования и переработки аккумуляторов, что еще больше снизит воздействие аккумуляторов на окружающую среду. [149] [150]
Многие компании и исследователи также работают над новыми технологиями аккумуляторов, включая твердотельные батареи [151] и альтернативные технологии. [152]
Еще одним усовершенствованием является отделение электродвигателя от батареи посредством электронного управления, используя суперконденсаторы для буферизации больших, но кратковременных потребностей в мощности и рекуперативной энергии торможения . [153] Разработка новых типов ячеек в сочетании с интеллектуальным управлением ячейками улучшила оба упомянутых выше слабых места. Управление ячейками включает в себя не только мониторинг состояния ячеек, но и избыточную конфигурацию ячеек (на одну ячейку больше, чем необходимо). Благодаря сложной коммутируемой проводке можно кондиционировать одну ячейку, пока остальные находятся на дежурстве. [ необходима цитата ]
Электрогрузовик — это аккумуляторное электрическое транспортное средство (БЭМ) , предназначенное для перевозки грузов , перевозки специализированных полезных грузов или выполнения других утилитарных работ.
Электрогрузовики уже более ста лет используются в таких узкоспециализированных областях, как молочные танкеры , буксиры и вилочные погрузчики , обычно с использованием свинцово-кислотных аккумуляторов , но быстрое развитие более легких и энергоемких аккумуляторных батарей в двадцать первом веке расширило область применения электротяги в грузовиках во многих других ролях.
Электрогрузовики снижают уровень шума и загрязнения по сравнению с грузовиками с двигателями внутреннего сгорания. Благодаря высокой эффективности и малому количеству компонентов электроприводов, отсутствию сжигания топлива на холостом ходу, а также бесшумному и эффективному ускорению, расходы на владение и эксплуатацию электрогрузовиков значительно ниже, чем у их предшественников. [154] [155] По данным Министерства энергетики США , средняя стоимость за кВт·ч емкости аккумуляторных батарей для грузовиков снизилась с 500 долларов в 2013 году до 200 долларов в 2019 году и еще больше до 137 долларов в 2020 году, а некоторые транспортные средства впервые стоят менее 100 долларов. [156] [157]
Грузоперевозки на дальние расстояния были сегментом грузоперевозок, наименее поддающимся электрификации, поскольку увеличенный вес батарей по сравнению с топливом снижает грузоподъемность, а альтернатива, более частая подзарядка, снижает время доставки. Напротив, городская доставка на короткие расстояния была быстро электрифицирована, поскольку чистая и тихая природа электрических грузовиков хорошо вписывается в городское планирование и муниципальное регулирование, а емкость разумно габаритных батарей хорошо подходит для ежедневного движения с остановками в пределах мегаполиса. [158] [159] [160]
В Южной Корее электрические грузовики занимают заметную долю рынка новых грузовиков; в 2020 году среди грузовиков, произведенных и проданных внутри страны (что составляет подавляющее большинство новых грузовиков, проданных в стране), 7,6% были полностью электрическими транспортными средствами. [161]В частности, в Европе электропоезда на топливных элементах набирают популярность, заменяя дизель-электрические агрегаты. В Германии несколько земель заказали поезда Alstom Coradia iLINT , которые эксплуатируются с 2018 года, [162] а Франция также планирует заказать поезда. [163] Великобритания, Нидерланды, Дания, Норвегия, Италия, Канада [162] и Мексика [164] в равной степени заинтересованы. Во Франции SNCF планирует заменить все свои оставшиеся дизель-электрические поезда водородными поездами к 2035 году. [165] В Великобритании Alstom объявила в 2018 году о своем плане модернизации поездов British Rail Class 321 с помощью топливных элементов. [166]
В Нью-Мексико правительство планирует принять закон, обязывающий устанавливать в гаражах новых домов электрические розетки с более высоким напряжением. [167] Розетки NEMA 14-50 обеспечивают 240 вольт и 50 ампер , что в общей сложности составляет 12,5 киловатт для зарядки электромобилей уровня 2. [168] [169] Зарядка уровня 2 может добавить до 30 миль запаса хода за час зарядки по сравнению с 4 милями запаса хода за час при зарядке уровня 1 от розеток на 120 вольт .
General Motors (GM) добавляет возможность под названием V2H, или двунаправленная зарядка, чтобы позволить своим новым электромобилям отправлять энергию от своих батарей в дом владельца. GM начнет с моделей 2024 года, включая Silverado и Blazer EV, и обещает продолжить эту функцию до модельного года 2026. Это может быть полезно для владельца во время неожиданных отключений электроэнергии, поскольку электромобиль — это гигантская батарея на колесах. [170]
С ростом числа электромобилей необходимо создать соответствующее количество зарядных станций для удовлетворения растущего спроса [171] и надлежащую систему управления, которая координирует очередь зарядки каждого транспортного средства, чтобы избежать ситуации, когда некоторые зарядные станции перегружены транспортными средствами, а другие пустуют. [172]
Поскольку электромобили можно подключать к электросети , когда они не используются, транспортные средства на аккумуляторных батареях могут сократить потребность в диспетчерской генерации , подавая электроэнергию в сеть от своих аккумуляторов в периоды высокого спроса и низкого предложения (например, сразу после захода солнца), при этом выполняя большую часть зарядки ночью или в полдень, когда есть неиспользуемые генерирующие мощности. [173] [174] Такое соединение транспортного средства с сетью (V2G) может сократить потребность в новых электростанциях, если владельцы транспортных средств не возражают против сокращения срока службы своих аккумуляторов, поскольку они разряжаются энергетической компанией во время пикового спроса. Парковки для электромобилей могут обеспечить ответ на спрос . [175]
Текущая инфраструктура электроснабжения может нуждаться в том, чтобы справляться с растущей долей источников переменного выхода энергии, таких как ветер и солнце . Эту изменчивость можно устранить, регулируя скорость, с которой заряжаются или, возможно, даже разряжаются батареи электромобилей. [176]
Некоторые концепции рассматривают обмены аккумуляторами и станции зарядки аккумуляторов, во многом похожие на газовые/бензозаправочные станции сегодня. Они потребуют огромных потенциалов хранения и зарядки, которые можно будет манипулировать для изменения скорости зарядки и выдачи мощности в периоды дефицита, подобно тому, как дизельные генераторы используются в течение коротких периодов для стабилизации некоторых национальных сетей. [177] [178]
Инфраструктура для ремонта транспортных средств после аварий является предметом беспокойства страховщиков и механиков из-за требований безопасности. [179] Аккумуляторы и другие компоненты должны быть тщательно оценены, а не полностью списаны страховщиками . [180]
Энергетический портал
Портал возобновляемой энергии
Технологический портал
Портал автомобилей
Портал окружающей средына аккумуляторные батареи для электромобилей упали на 13% в 2020 году, в некоторых случаях достигнув критической отметки для доступности, согласно ежегодному отчету, опубликованному в среду Bloomberg New Energy Finance. Средние цены упали с $1100 за киловатт-час до $137 за кВт·ч, что на 89% меньше, чем за последнее десятилетие, согласно анализу. В это же время в прошлом году BNEF сообщила о средней цене в $156 за кВт·ч, что само по себе на 13% меньше, чем в 2018 году. Цены на аккумуляторные батареи менее $100 за кВт·ч также были зарегистрированы впервые, хотя только для электробусов в Китае, по данным BNEF. Аналитики часто рекламируют порог в $100 за кВт·ч как точку, где электромобили достигнут настоящей доступности. Аккумуляторы также достигли $100 за кВт·ч на основе ячейки, в то время как пакеты фактически достигли $126 за кВт·ч по средневзвешенному объему, отметили в BNEF.
крупные компании по доставке начинают заменять свои парки автомобилей, работающих на газе, на электрические или малоэмиссионные автомобили, что, по словам компаний, увеличит их чистую прибыль, а также позволит бороться с изменением климата и загрязнением городов. UPS разместила заказ на 10 000 электрических автомобилей для доставки. Amazon покупает 100 000 у стартапа Rivian. DHL заявляет, что автомобили с нулевым уровнем выбросов составляют пятую часть ее парка, и их число будет расти. А FedEx только что пообещала заменить 100% своего парка для вывоза и доставки на автомобили с аккумуляторным питанием.
, беспилотные летательные аппараты и правила, регулирующие работу грузовиков доставки, — вот некоторые решения, предлагаемые в новом отчете. В отчете даются 24 рекомендации для политиков и частного сектора, в том числе требование, чтобы средства доставки были электрическими. В отчете отмечается, что если политики заботятся об устойчивости, они могут захотеть ввести новые агрессивные правила для электромобилей.
парков средних и тяжелых грузовиков может помочь сократить выбросы парниковых газов и сделать города тише и чище. Поскольку грузовикам требуется так много мощности для перевозки, до недавнего времени они избегали электрификации; аккумулятор, который мог бы тянуть значительный вес, сам по себе был бы слишком тяжелым и слишком дорогим. Но теперь улучшения в технологии аккумуляторов окупаются, снижая как размер, так и стоимость. Количество гибридно-электрических и электрических грузовиков должно расти почти на 25 процентов в год, с 1 процента рынка в 2017 году до 7 процентов в 2027 году, скачок с примерно 40 000 электрических грузовиков во всем мире в этом году до 371 000.
Помимо преимуществ стабилизации сети, интеллектуальная зарядка электромобилей с использованием дифференцированных тарифов на электроэнергию в часы пониженной нагрузки 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 возобновляемых источников энергии.
солнечных или ветровых технологий может привести к изменению напряжения и частоты. Аккумуляторы могут заряжаться и разряжаться для стабилизации сети в таких случаях. Таким образом, аккумуляторы электромобилей, электробусов или электрических двухколесных транспортных средств, будучи подключенными к сети, могут играть роль в защите ее стабильности.
Медиа, связанные с Электромобили на Викискладе