2018-07-09 20:25:00
Друзья, сегодня мы расскажем о свойствах аккумуляторов для электрокаров, электробусов и т
13
Друзья, сегодня мы расскажем о свойствах аккумуляторов для электрокаров, электробусов и т.п., а так же об их производстве и объясним, почему электрокарам, электробусам и т.п. в нынешнем виде лучше остаться прототипами.
Снижение КПД электрокаров и электробусов заключается в электропотерях, и повышенной массы транспортного средства из-за "дополнительной" нагрузки. Об этом мы расскажем ниже.
Итак:
Энергопотери бывают от простоя техники (для электробусов и троллейбусов с автономным ходом не окажут ощутимое влияние, разве что после первой морозной зимы встанут подпирать забор) и от зарядки-разрядки.
Энергопотери от простоя техники. Для наглядности представим, что в бак микроавтобуса помещается 100 литров топлива. И полностью заправленный микроавтобус просто стоит в гараже без движения с выключенным мотором. Если бы он допускал такую же утечку энергии, как и батареи электрокара (около 1% в день), то через месяц его владелец обнаружил бы, что в баке недостает 30 литров топлива!
Так же при зарядке и разрядке аккумуляторов часть энергии уходит на их нагрев. Ещё не стоит исключать потерю энергии в зарядных станциях для электрокаров и электробусов и в контактной сети для троллейбусов.
Про повышенную массу аккумуляторов, думаем и так понятно. Лишние 2-5 тонн нагрузки тоже вносят свой вклад на КПД электробуса или троллейбуса с автономным ходом.
Разрушение аккумуляторов от перепада температуры, морозов и постоянных циклов зарядки - разрядки.
Все современные типы аккумуляторов зависимы от температурного режима работы. Так же при низкой температуре ёмкость аккумулятора снижается, это можно даже проверить по поведению своих телефонов, на морозе батарея быстрее садится, и "новаторские" электрокары (нас они мало интересуют, это проблемы их владельцев) и электробусы просто могут не доехать до конца своего маршрута, попутно перекрыв полосу (а в центре - улицу) и высадив на мороз своих пассажиров. Защитники электробусов и троллейбусов с автономным ходом могут рассказывать, что данная проблема легко решается обогревом аккумуляторов в холодное время года, но опять же, на это будет тратиться энергия, и оплачивать её будем мы с вами.
Так же у каждого аккумулятора есть свой ресурс на циклы разрядки-зарядки, по исчерпанию которого аккумулятор станет просто непригодным для нормальной эксплуатации. Следовательно потребуется их замена, а с учётом высокой цены аккумуляторов стоимость проезда в "экологичном и мобильном" виде транспорта будет ощутимо дороже.
Вред от производства аккумуляторов.
Производство аккумуляторов требует больших энергозатрат. Ещё из-за них удельные выбросы при производстве современных электрокаров превышают выбросы от производства обычных машин минимум на 15%. А для некоторых классов эта разница достигает 68%.
Третий по объему ресурс (после воды и воздуха), используемый при производстве литий-ионных аккумуляторов — раствор бромистого лития (28% от всех требуемых при производстве ресурсов). Соли лития оказывают негативное влияние на центральную нервную систему человека.
Кроме того, при производстве одного из наиболее прогрессивных подвидов литий-ионных аккумуляторов — Li-NMC (Li-NMC-O2-Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide, Литий-Никель-Марганец-Кобальт Оксид) используются токсичные металлы кобальт и никель. Из-за необходимости работы с кобальтом производство литий-ионных аккумуляторов оказывается вдвое вреднее для занятых в нем людей, чем производство любых других батарей.
Наибольшую опасность для здоровья людей представляет процесс извлечения материалов, в том числе сульфата кобальта и солей лития.
Состав батарей представляет опасность и на завершающем этапе их жизненного цикла – в процессе утилизации.
Утилизация аккумуляторов.
С ростом числа электрокаров, электробусов и увеличением объема выпуска аккумуляторов (одна только «гигафабрика» Tesla увеличит объем производимых в мире аккумуляторов вдвое) пропорционально возрастёт потребность в их утилизации, технологии которой пока развиты недостаточно хорошо. Простое захоронение аккумуляторов не годится по целому ряду причин.
В первую очередь, из-за их токсичности. Ученые Американского химического общества (ACS) уже привели доказательства того, что содержащиеся в литий-ионных батареях соединения губительны для почвенных бактерий, участвующих в процессе обновления почвы. Очевидно, они угрожают и другим микроорганизмам.
Учёные из института Нью-Джерси ещё в 2008 году провели исследование потенциального вреда для экологии от отработавших наноматериалов (Thermodynamic Analysis to Assess the Environmental Impacts of End-of-life Recovery Processing for Nanotechnology Products) и пришли к заключению, что действующая технология высокотемпературной утилизации батарей требует изменений. В своем нынешнем виде она не защищает от опасного воздействия наноматериалов, поведение которых может меняться в процессе плавления.
По подсчётам экспертов Bloomberg, до 2030 года на производство литий-ионных аккумуляторов для электрокаров, электробусов, plug-in гибридов и троллейбусов с автономным ходом потребуется около 1% всех запасов лития и около 4% мировых запасов кобальта. После этого должны (но не факт) появиться новые более эффективные и безопасные технологии производства аккумуляторов, которые уже не будут требовать использования опасных металлов.
До этого момента будет требоваться глубокая переработка батарей, исчерпавших свой ресурс. И даже если удастся обеспечить максимально грамотную их переработку, 3% материалов, входящих в состав аккумуляторов, все равно будут попадать в почву.
Заключение.
Пока не появятся новые более эффективные и безопасные технологии производства аккумуляторов, которые уже не будут требовать использования опасных металлов, пока аккумуляторы не станут дешёвыми, живучими, лёгкими и устойчивыми к перепадам температуры, микроавтобусы (маршрутки) будут и дальше оставаться самым лучшим видом наземного общественного транспорта по оценке комплекса всех характеристик.
Снижение КПД электрокаров и электробусов заключается в электропотерях, и повышенной массы транспортного средства из-за "дополнительной" нагрузки. Об этом мы расскажем ниже.
Итак:
Энергопотери бывают от простоя техники (для электробусов и троллейбусов с автономным ходом не окажут ощутимое влияние, разве что после первой морозной зимы встанут подпирать забор) и от зарядки-разрядки.
Энергопотери от простоя техники. Для наглядности представим, что в бак микроавтобуса помещается 100 литров топлива. И полностью заправленный микроавтобус просто стоит в гараже без движения с выключенным мотором. Если бы он допускал такую же утечку энергии, как и батареи электрокара (около 1% в день), то через месяц его владелец обнаружил бы, что в баке недостает 30 литров топлива!
Так же при зарядке и разрядке аккумуляторов часть энергии уходит на их нагрев. Ещё не стоит исключать потерю энергии в зарядных станциях для электрокаров и электробусов и в контактной сети для троллейбусов.
Про повышенную массу аккумуляторов, думаем и так понятно. Лишние 2-5 тонн нагрузки тоже вносят свой вклад на КПД электробуса или троллейбуса с автономным ходом.
Разрушение аккумуляторов от перепада температуры, морозов и постоянных циклов зарядки - разрядки.
Все современные типы аккумуляторов зависимы от температурного режима работы. Так же при низкой температуре ёмкость аккумулятора снижается, это можно даже проверить по поведению своих телефонов, на морозе батарея быстрее садится, и "новаторские" электрокары (нас они мало интересуют, это проблемы их владельцев) и электробусы просто могут не доехать до конца своего маршрута, попутно перекрыв полосу (а в центре - улицу) и высадив на мороз своих пассажиров. Защитники электробусов и троллейбусов с автономным ходом могут рассказывать, что данная проблема легко решается обогревом аккумуляторов в холодное время года, но опять же, на это будет тратиться энергия, и оплачивать её будем мы с вами.
Так же у каждого аккумулятора есть свой ресурс на циклы разрядки-зарядки, по исчерпанию которого аккумулятор станет просто непригодным для нормальной эксплуатации. Следовательно потребуется их замена, а с учётом высокой цены аккумуляторов стоимость проезда в "экологичном и мобильном" виде транспорта будет ощутимо дороже.
Вред от производства аккумуляторов.
Производство аккумуляторов требует больших энергозатрат. Ещё из-за них удельные выбросы при производстве современных электрокаров превышают выбросы от производства обычных машин минимум на 15%. А для некоторых классов эта разница достигает 68%.
Третий по объему ресурс (после воды и воздуха), используемый при производстве литий-ионных аккумуляторов — раствор бромистого лития (28% от всех требуемых при производстве ресурсов). Соли лития оказывают негативное влияние на центральную нервную систему человека.
Кроме того, при производстве одного из наиболее прогрессивных подвидов литий-ионных аккумуляторов — Li-NMC (Li-NMC-O2-Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide, Литий-Никель-Марганец-Кобальт Оксид) используются токсичные металлы кобальт и никель. Из-за необходимости работы с кобальтом производство литий-ионных аккумуляторов оказывается вдвое вреднее для занятых в нем людей, чем производство любых других батарей.
Наибольшую опасность для здоровья людей представляет процесс извлечения материалов, в том числе сульфата кобальта и солей лития.
Состав батарей представляет опасность и на завершающем этапе их жизненного цикла – в процессе утилизации.
Утилизация аккумуляторов.
С ростом числа электрокаров, электробусов и увеличением объема выпуска аккумуляторов (одна только «гигафабрика» Tesla увеличит объем производимых в мире аккумуляторов вдвое) пропорционально возрастёт потребность в их утилизации, технологии которой пока развиты недостаточно хорошо. Простое захоронение аккумуляторов не годится по целому ряду причин.
В первую очередь, из-за их токсичности. Ученые Американского химического общества (ACS) уже привели доказательства того, что содержащиеся в литий-ионных батареях соединения губительны для почвенных бактерий, участвующих в процессе обновления почвы. Очевидно, они угрожают и другим микроорганизмам.
Учёные из института Нью-Джерси ещё в 2008 году провели исследование потенциального вреда для экологии от отработавших наноматериалов (Thermodynamic Analysis to Assess the Environmental Impacts of End-of-life Recovery Processing for Nanotechnology Products) и пришли к заключению, что действующая технология высокотемпературной утилизации батарей требует изменений. В своем нынешнем виде она не защищает от опасного воздействия наноматериалов, поведение которых может меняться в процессе плавления.
По подсчётам экспертов Bloomberg, до 2030 года на производство литий-ионных аккумуляторов для электрокаров, электробусов, plug-in гибридов и троллейбусов с автономным ходом потребуется около 1% всех запасов лития и около 4% мировых запасов кобальта. После этого должны (но не факт) появиться новые более эффективные и безопасные технологии производства аккумуляторов, которые уже не будут требовать использования опасных металлов.
До этого момента будет требоваться глубокая переработка батарей, исчерпавших свой ресурс. И даже если удастся обеспечить максимально грамотную их переработку, 3% материалов, входящих в состав аккумуляторов, все равно будут попадать в почву.
Заключение.
Пока не появятся новые более эффективные и безопасные технологии производства аккумуляторов, которые уже не будут требовать использования опасных металлов, пока аккумуляторы не станут дешёвыми, живучими, лёгкими и устойчивыми к перепадам температуры, микроавтобусы (маршрутки) будут и дальше оставаться самым лучшим видом наземного общественного транспорта по оценке комплекса всех характеристик.
