Transformări și pierderi de energie în diferite tipuri de vehicule

În primul rând, voi lua în considerare numai vehiculele (termice și electrice), indiferent de modul în care „energia” a ajuns la vehicul, fie de la o benzinărie (nu putem uita că combustibilii auto nu sunt altceva decât o formă de stocare a energiei chimice ), sau de la o stație electrică/priză (curios, bateriile stochează și energie chimică). Poate că unii nu vor fi de acord cu acest lucru, dar, conform bibliografiei mult consultate, combustibilii fosili (cum ar fi lemnul din copaci) sunt o formă de stocare a energiei solare. Ei bine, bateriile sunt, de asemenea, sisteme de stocare a energiei chimice. Diferențele mari sunt că acestea sunt reversibile și, ca stocare a energiei, sunt mai multe ineficace.

Reversibil pentru că dacă rezervorul de combustibil se epuizează, trebuie să-l umpleți la o benzinărie cu combustibil nou, în timp ce dacă o baterie se epuizează, trebuie să refaceți procesul chimic, astfel încât energia să fie din nou disponibilă (dar nu schimbăm nimic în baterie, doar un transfer de energie).
Ineficient deoarece, la același volum, combustibilii fosili au mai multă energie (deocamdată), iar „reîncărcarea” rezervorului de combustibil are o rată de transfer de energie mult mai mare pe timp (de asemenea, deocamdată).

Acum voi încerca să analizez din punct de vedere energetic tipurile de vehicule care există (conform ideii mele personale).

Cuprins

Vehicule cu motoare termice

În ceea ce privește motoarele termice, cred că suntem cu toții mai mult sau mai puțin clari despre modul în care funcționează, dar conform abordării mele (sper că cineva expert în domeniu nu va crede că este rău dacă mă înșel sub un anumit aspect) ar trebui să fie luat în considerare:

Schematic, aceste „fluxuri de energie” pot fi reprezentate așa cum se vede în imaginea următoare, unde am presupus că toate pierderile sunt egale (bineînțeles că nu sunt) și grupând pierderile mecanice (ultimele două puncte descrise) pentru a simplifica. Cred că în această ilustrație este destul de evident că dacă presupunem atât eficiența de ardere, cât și eficiența mecanică de 100%, eficiența globală ar fi cea a unui ciclu termic, care, potrivit producătorilor, mulți nu depășesc 50%.

Pierderi de energie cu un motor termic

Vehicule cu motoare electrice

În ceea ce privește vehiculele electrice și în paralel cu cele de mai sus, analiza ar fi următoarea:

Schema „fluxului de energie”, similar cu cea precedentă, poate fi văzută în figura următoare, unde, ca și în cazul precedent, am presupus că toate pierderile sunt egale. Ceea ce aș dori să subliniez cel mai mult în această ilustrație este reîncărcarea energiei atunci când se utilizează frâna regenerativă. Cu toate acestea, această reîncărcare variază foarte mult în funcție de șofer și de rutele pe care le facem. Dacă alegeți să folosiți un vehicul electric, cred că este necesară o regândire completă a condusului nostru pentru a obține performanțe maxime.

Pierderi de putere cu un motor electric

Vehicule mixte - hibrizi

Vehiculele hibride au caracteristicile explicate în cele două modele anterioare, dar cu particularitatea că cele două motoare sunt conectate. Consider că acesta este cel mai dificil tip de vehicul de analizat pe baza pierderilor de energie, așa că o voi analiza independent; mai întâi cu motorul termic, apoi cu cel electric și, în cele din urmă, concluziile privind funcționarea generală.

Vehicule hibride care rulează pe motorul termic

Primul punct de stocare a combustibilului și obținerea punctului fierbinte este similar cu punctul deja prevăzut, așa că nu voi mai discuta despre acesta.
În ceea ce privește ciclul termic pentru a transforma această energie termică, trebuie să subliniez că vehiculele hibride nu folosesc de obicei ciclul tipic Otto al motoarelor pe benzină (nici ciclul Diesel al motoarelor omonime), ci mai degrabă un ciclu Atkinson. Acest ciclu este „responsabil” pentru motoarele care consumă mai puțin, deoarece are o performanță mai mare decât ciclul Otto, deși este un ciclu conceput să funcționeze la turații reduse și la motoarele cărora nu li se „solicită” prea multă putere. Acestea fiind spuse, aș dori să subliniez că o mașină pe benzină nu poate fi comparată cu un hibrid; nici motoarele nu sunt la fel și nici nu sunt proiectate să funcționeze la fel. Dacă memoria mă servește corect, într-o comparație între mașinile pe benzină și mașinile hibride de pe autostradă, hibrizii consumă mai mult (nu sunt concepute pentru a răspunde acestor încărcături).
În ceea ce privește transformarea energiei mecanice liniare în rotativ, explicația este aceeași ca și pentru motoarele termice, astfel încât, în primul punct al acestei părți, mă voi referi la acea explicație în loc să o repet.
În această ultimă parte a performanțelor mecanice de la arborele cotit la roți, aș dori să clarific o altă diferență mare în ceea ce privește vehiculul cu un motor cu căldură normal. Axa de rotație a vehiculelor hibride, pe lângă faptul că trebuie să deplaseze toate părțile mecanice, precum motorul termic standard, trebuie să „tragă” motorul electric, deoarece (ca regulă generală) nu este decuplat de ax. Această sarcină mecanică suplimentară face ca pierderile mecanice să fie mai mari decât la motoarele termice analizate; oricât de perfectă este transmisia, există întotdeauna pierderi.