Енергийни трансформации и загуби при различни видове превозни средства

На първо място ще разгледам само превозни средства (топлинни и електрически), независимо от това как „енергията“ е достигнала превозното средство, било то от бензиностанция (не можем да забравим, че автомобилните горива не са нищо повече от форма на съхранение на химическа енергия) или от електрическа станция/щепсел (любопитно е, че батериите също съхраняват химическа енергия). Може би някои няма да се съгласят с това, но според много консултирана литература изкопаемите горива (като дърво от дървета) са форма на съхранение на слънчева енергия. Е, батериите също са системи за съхранение на химическа енергия. Големите разлики са, че те са обратими и като съхранение на енергия са повече неефикасен.

Обратимо, защото ако резервоарът за гориво свърши, трябва да го напълните на бензиностанция с ново гориво, докато ако батерията свърши, трябва да повторите химическия процес, така че енергията да е налична отново (но ние не променяме нищо в батерията, просто прехвърляне на енергия).
Неефективно, тъй като при същия обем изкопаемите горива имат повече енергия (засега), а „презареждането“ на резервоара за гориво има много по-висока скорост на пренос на енергия за време (също и засега).

Сега ще се опитам да анализирам от енергийна гледна точка видовете превозни средства, които съществуват (според личната ми идея).

Съдържание

Превозни средства с топлинни двигатели

Що се отнася до топлинните машини, мисля, че всички ние горе-долу сме наясно как работят, но според моя подход (надявам се, че някой експерт в тази област няма да сметне за лошо, ако греша в някакъв аспект) да се вземат предвид:

Схематично тези "енергийни потоци" могат да бъдат представени, както се вижда на следващото изображение, където предположих, че всички загуби са равни (разбира се, че не са) и групиране на механичните загуби (последните две описани точки) за опростяване. Мисля, че в тази илюстрация е съвсем очевидно, че ако приемем както ефективността на горене, така и механичната ефективност от 100%, общата ефективност ще бъде тази на топлинен цикъл, който според производителите много не надвишава 50%.

Загуби на енергия с топлинен двигател

Превозни средства с електрически двигатели

По отношение на електрическите превозни средства и успоредно с горното, анализът ще бъде следният:

Схемата "енергиен поток", подобна на предишната, може да се види на следващата фигура, където, както и в предишния случай, предположих, че всички загуби са равни. Това, което бих искал да подчертая най-много в тази илюстрация, е презареждането на енергия при използване на регенеративната спирачка. Това презареждане обаче варира значително в зависимост от водача и маршрутите, които правим. Ако решите да използвате електрическо превозно средство, вярвам, че е необходимо цялостно преосмисляне на нашето шофиране, за да се постигне максимална производителност.

Загуби на мощност с електродвигател

Смесени превозни средства - хибриди

Хибридните превозни средства имат характеристиките, обяснени в двата предишни модела, но с особеността, че двата двигателя са свързани в мрежа. Считам, че това е най-трудният тип превозно средство за анализ въз основа на енергийните загуби, така че ще го анализирам независимо; първо с топлинния двигател, по-късно с електрическия и накрая заключенията за работата като цяло.

Хибридни превозни средства, работещи с топлинен двигател

Първият момент за съхранение на горивото и получаване на горещото място е подобен на вече обмисления, така че няма да го обсъждам отново.
По отношение на топлинния цикъл за трансформиране на тази топлинна енергия, трябва да подчертая, че хибридните превозни средства обикновено не използват типичния цикъл на Ото за бензиновите двигатели (нито цикъла на дизела при едноименните двигатели), а по-скоро цикъл на Аткинсън. Този цикъл е "отговорен" за двигателите, които консумират по-малко, тъй като той има по-висока производителност от цикъла на Ото, въпреки че това е цикъл, предназначен да работи при ниски обороти, и в двигатели, които не са "необходими" твърде много мощност. Въпреки това, бих искал да подчертая, че не можете да сравнявате автомобил с бензинов двигател и хибрид; нито двигателите са еднакви, нито са проектирани да работят еднакво. Ако паметта ме лъже правилно, при сравнение на бензинови автомобили и хибридни коли на магистралата, хибридите консумират повече (те не са предназначени да реагират на тези натоварвания).
По отношение на трансформацията на линейната механична енергия в ротационна, обяснението е същото като при топлинните машини, така че както в първата точка на тази част, ще се позова на това обяснение, вместо да го повтарям.
В тази последна част от механичните характеристики от коляновия вал до колелата бих искал да изясня още една голяма разлика по отношение на превозното средство с нормален топлинен двигател. Оста на въртене на хибридните превозни средства, освен че трябва да премества всички механични части като стандартния топлинен двигател, трябва да "влачи" електрическия мотор, тъй като (като общо правило) той не е отделен от оста. Това допълнително механично натоварване води до по-големи механични загуби, отколкото при анализираните топлинни машини; колкото и перфектно да е предаването, винаги има загуби.