Σάββατο, 8 Οκτωβρίου 2011

Συσχέτιση τελικής ταχύτητας και αυτονομίας ηλεκτροκίνητων οχημάτων

Ίσως να έχετε αναρωτηθεί γιατί οι τελικές ταχύτητες όλων των ηλεκτροκίνητων οχημάτων είναι τόσο βαρύτατα περιορισμένες. Μήπως αυτό συμβαίνει γιατί οι ηλεκτροκινητήρες δεν είναι επαρκώς ισχυροί ή οφείλεται κάπου αλλού ο συνειδητός περιορισμός της τελικής ταχύτητας ;



Η αλήθεια είναι ότι οι ηλεκτρικοί κινητήρες δεν είναι το πρόβλημα. Είναι και πολύ ισχυροί και με πάρα πολύ καλό βαθμό απόδοσης. Το πρόβλημα είναι αποκλειστικά οι μπαταρίες τους. Έχω αναφερθεί και στο παρελθόν στο θέμα των συσσωρευτών που είναι και ο μοναδικός τεχνικός λόγος που η ηλεκτροκίνηση δεν έχει επικρατήσει πλήρως ακόμα.

Το ζήτημα είναι το μέγεθος και το βάρος τους που είναι πολύ υψηλά για την διαθέσιμη χωρητικότητά τους. Ο τρέχων βαθμός εξέλιξης των μπαταριών είναι τέτοιος που επιτρέπει τη χρήση τους στις μεταφορές αλλά όχι επαρκής ώστε να προσφέρει αυτονομία συγκρίσιμη με ενός βενζινοκίνητου ή πετρελαιοκίνητου οχήματος.

Για να γίνω περισσότερο σαφής θα σας αναφέρω ένα παράδειγμα ηλεκτρικού οχήματος. Ας πάρουμε την Bmw Active E. Το εν λόγω όχημα έχει κινητήρα ισχύος 125 kW (170 ίππων)  και ενεργειακή πυκνότητα μπαταριών 32 kWh (κιλοβατώρες).

Τι σημαίνει αυτό ; Σημαίνει ότι η μπαταρία μπορεί να τροφοδοτήσει έναν κινητήρα 32 kW για μία ώρα ακριβώς. Με δεδομένο ότι ο κινητήρας αποδίδει 125 kW με περίπου 93% βαθμό απόδοσης αυτό σημαίνει ότι αν κινούμαστε σε ρυθμούς που χρησιμοποιούν όλη τη διαθέσιμη ισχύ του κινητήρα, θα αδειάσουν μέσα σε 30/125= 0,24 ώρες ή περίπου 15 λεπτά!!!!

Πότε κάποιος χρησιμοποιεί όλη την ισχύ ενός κινητήρα ; Σε δυο σχήματα χρήσης. Το πρώτο είναι στην περίπτωση εκμετάλλευσης της μέγιστης δυνατότητας επιταχύνσεως και το δεύτερο στη μέγιστη ταχύτητα.

Οι κατασκευαστές κατά κανόνα επεμβαίνουν στη μέγιστη ταχύτητα. Ας επιστρέψουμε όμως στο εξεταζόμενο αυτοκίνητο. Η Active E έχει τελική ταχύτητα 145 χλμ/ώρα.

Για να διατηρηθεί αυτή η ταχύτητα με δεδομένη την αεροδυναμική απόδοση του οχήματος απαιτούνται περίπου 50 ίπποι. Δηλαδή από τους 170 ίππους το αυτοκίνητο χρησιμοποιεί μόνο τους 50. Στην περίπτωση της τελικής ταχύτητας και με δεδομένο ότι χρειάζονται μόλις 37 kW για τη διατήρησή της η αυτονομία πλέον γίνεται  30/37=0,81 ώρες ή 49 λεπτά.

Πόση θα ήταν η τελική ταχύτητα όμως αν επιτρεπόταν στο αυτοκίνητο να χρησιμοποιήσει όλη την ισχύ του για την επίτευξη της μέγιστης ταχύτητας ; Περίπου 220 χλμ/ώρα.

Τα παραπάνω σημαίνουν ότι το αυτοκίνητο στην πραγματικότητα είναι 50 ίππων ; Και ναι και όχι. Ναι αν το εξετάσει κάποιος από την τελική ταχύτητα και μόνο, όχι όμως αν το κοιτάξει από την οπτική των μεγίστων δυνατοτήτων επιτάχυνσης. Το αυτοκίνητο αποδίδει πραγματικά 170 ίππους όταν εξαντλούνται οι δυνατότητες επιτάχυνσής του. Στο 0-60 , 0-80 , 0-100 , 30-70 , 50-100  κ.ο.κ

Τώρα, επειδή ο χρόνος αυτονομίας ενός οχήματος δε μας ενημερώνει με σαφήνεια για τη χιλιομετρική  ακτίνα του, οι κατασκευαστές κάνουν αναγωγές των διαθεσίμων λεπτών λειτουργίας του σε χιλιόμετρα.

Αυτό στην πραγματικότητα είναι απίστευτα δύσκολο να προσεγγισθεί με ακρίβεια. Γιατί όμως ;  Η μετακίνηση με αυτοκίνητο είναι ένα βαρύτατα δυναμικό φαινόμενο με την έννοια ότι οι ταχύτητες, οι ρυθμοί επιτάχυνσης και το ποσοστό χρήσης αναγεννητικής πέδησης στα ηλεκτρικά οχήματα αλλάζουν συνεχώς, άρα αλλάζει συνεχώς και το ποσό της ισχύος που χρησιμοποιείται κάθε φορά και άρα η κατανάλωση ενέργειας είναι συνεχώς μεταβαλλόμενη.

Οπότε η ανακοινώσιμη αυτονομία οποιουδήποτε οχήματος είτε ηλεκτρικού είτε θερμικού δε μπορεί να είναι απόλυτη και είναι τελικά μια μέση τιμή με μια απόκλιση η οποία δε θα μπορούσε παρά να εξαρτάται αποκλειστικά από την διάθεση του χειριστή-οδηγού.






Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου