7.1 Особливості живлення електромобілів. Електромобілі на паливних елементах

Для живлення електромобілів, головним чином, використовують електрохімічні акумулятори, що заряджаються від зовнішньої електромережі і не потребують запасу палива. Такі акумулятори мають досить обмежений енергоресурс і потребують багато часу для підзарядки. У разі використання паливних елементів тривалість роботи визначається лише запасом палива (табл. 7.11).

У принципі автомобіль із водневим паливним елементом являє собою електромобіль, що, через наявність на борту водню, втілює в собі всі ризики НІСЕ – двигуна внутрішнього згоряння для водневого палива.

Таблиця 7.1 - Порівняльні характеристики енергоустановок

Параметри	ДВЗ	Акумулятор свинцевий	ПЕ
ККД, %	25 - 40	60 - 75	65 - 80
Q, Вт*год/кг	105 - 106	20 - 80	105

Останніми роками в США, Канаді, Німеччині, Китаї країнах ЄЕС і багатьох інших прийняті програми створення екологічно чистого автомобільного транспорту, що використовує водневе паливо. Основний напрям робіт – створення автомобілів із твердо полімерним ПЕ й електроприводом і автомобілів з гібридною руховою установкою. Найбільш активно проводяться роботи зі створення автомобілів з нульовим викидом на базі твердополімерних ПЕ (з карбонізацією діоксину карбону у випадку використання вуглеводневого палива).

Сьогодні застосування електромобілів на паливних елементах обмежено їх високою ціною. Для масового застосування ПЕ на автотранспорті їх вартість має бути знижена до 50-100 дол./кВт (за сучасної вартості приблизно 1000 дол./кВт).

7.2 Переваги й недоліки використання електромобілів

7.2.1 Переваги всіх типів електромобілів:

- відсутність шкідливих викидів у місці знаходження електромобіля;

- високий ККД – 60-75 % порівняно з 25 – 40 % у ДВЗ;

- простота конструкції й керування;

- менший шум за рахунок меншої кількості рухомих частин і механічних передач;

7.2.2 Переваги електромобілів на акумуляторах:

-низька пожежо- і вибухонебезпечність при аварії;

-можливість підзарядки від побутової електричної мережі (розетки), але такий спосіб в 5 – 10 разів довший ніж від спеціального високовольтного зарядного пристрою;

-електромобіль – єдиний варіант застосування на легковому автотранспорті дешевої (порівняно з бензином) енергії, що виробляється АЕС, ГЕС й електростанціями інших типів;

-масове застосування електромобілів змогло б допомогти у розв’язанні проблеми «енергетичного піка» за рахунок підзарядки акумуляторів у нічний час;

-можливість підзарядки акумуляторів під час рекуперативного гальмування і при русі вниз по схилах (при перемиканні двигуна в режим генератора);

-можливість підзарядки акумуляторів від енергії сонця (як під час руху, так і під час простою автомобіля);

- низька вартість заправлення.

7.2.3 Недоліки електромобілів на акумуляторах:

- проблемою є виробництво і утилізація акумуляторів, які часто містять отруйні компоненти (свинець, літій та ін.) і кислоти;

- для масового застосування електромобілів потрібне створення відповідної інфраструктури для підзарядки акумуляторів («автозарядні» станції);

- за масового використання електромобілів у момент їх зарядки від побутової мережі зростають перевантаження електричних мереж, що загрожує зниженням якості енергопостачання й ризиком локальних аварій мережі;

- тривалий час зарядки акумуляторів;

- малий пробіг від одного заряду. Літієва батарея ємністю 24 кВт*год та середніх умов руху (60 – 90 км/год, без опалення салону, без кондиціонера) дає змогу електромобілю проїхати близько 160 км. Використання кондиціонера, опалювача салону, рух з частим розгоном/гальмуванням, рух зі швидкістю понад 90-100 км/год, завантаження електромобіля пасажирами або вантажем зменшують пробіг від одного заряду до двох разів (до 80 км);

- висока вартість літієвих батарей або висока маса досить ємних свинцевих батарей. Літієва батарея ємністю 24 кВт*год коштує 6000 – 9000 дол. США (дає близько 160 км пробігу). Свинцеві батареї масою порядку 400 кг дають пробіг усього близько 80 км, до того ж свинцеві батареї дуже не люблять глибокого розряду. Використання більшої кількості свинцевих батарей призводить до перевантаження електромобіля, а використання літієвих батарей більшої ємності сильно здорожує електромобіль. Інші типи батарей в електромобілях практично не використовуються;

- погіршення характеристик (ємності, при заряджанні і при витраті енергії) батарей на холоді;

- екологічність цього виду транспорту скоріше уявна, якщо врахувати викиди, що утворюються при одержанні електроенергії.

Електромобілям на водневих паливних елементах притаманні практично усі недоліки застосування водню у двигунах внутрішнього згоряння. Застосування паливних елементів на метанолі, природному газі дає змогу частково подолати ці недоліки.

Основний чинник, що стримує масове виробництво електромобілів – малий попит, зумовлений високою вартістю й малим пробігом від однієї зарядки. Існує думка, що поширення електромобілів стримується дефіцитом акумуляторів і їх високою ціною. Для розв’язання цих проблем багато автовиробників створили спільні підприємства з виробниками акумуляторів. Наприклад Volkswagen AG створив спільне підприємство з SanyoElectric, Nissan Motor з NEC Corporations тощо.