Презентация по физике "Электромобили"

Электромобили

Оглавление

1 слайд – Вступление

2 слайд – Оглавление

3 слайд – Актуальность

4 слайд – Цели и задачи

5 слайд – Что такое электромобиль?

6-7 слайды – История электромобиля

8-9 слайды – Преимущества электромобиля

10 слайд – Сравнение с ДВС – Преимущества

11 слайд – Сравнение с ДВС – Недостатки

12 слайд – Современные электромобили и их неизменные плюсы

13 слайд – Используемая литература

Актуальность

• Изучение и познавание науки о машиностроении

• Прогресс и развитие техники и улучшение её эффективности
• Использование более выгодной, эффективной и продуктивной техники
• Развитие техники для улучшения жизни человека

Цели и задачи

• Изучить материал и проработать документы
• Узнать историю электромобилей, а так же её влияние на окружающий мир
• Узнать больше о электромобилях, их плюсах и минусах

Что такое электромобиль?

Электромобиль  — автомобиль, приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями с питанием от аккумуляторов или топливных элементов и проч., а не двигателем внутреннего сгорания. Электромобиль следует отличать от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и электрической передачей и от троллейбусов. Подвидами электромобиля считаются электрокар (грузовое транспортное средство для движения на закрытых территориях, подъемно-транспортная машина) и электробус (автобус с аккумулятором).

История электромобиля

Электромобиль появился раньше чем двигатель внутреннего сгорания. Первый электромобиль в виде тележки с электромотором был создан в 1841 году. В первой четверти XX века широкое распространение получили электромобили и автомобили с паровой машиной. В 1900 году примерно половина автомобилей в США была на паровом ходу, в 1910-х в Нью-Йорке в такси работало до 70 тысяч электромобилей. Значительное распространение в начале века получили и грузовые электромобили, а также электрические омнибусы (электробусы).

Изначально запас хода и скорость

у электрических и бензиновых

экипажей были примерно

одинаковыми. Главным минусом

электромобилей была сложная

система подзарядки. Поскольку тогда еще

не существовало усовершенствованных преобразователей переменного тока в постоянный, зарядка осуществлялась крайне сложным способом. Для подзарядки использовался электромотор, работавший от переменного тока. Он вращал вал генератора, к которому были подсоединены батареи

электромобиля. В 1906г. был изобретен

сравнительно простой в эксплуатации

выпрямитель тока, но это существенно

проблему подзарядки не решило.

Преимущества электромобиля

Электромобили отличаются низкой стоимостью эксплуатации. Ford Ranger потребляет 0,25 кВт·ч на один километр пути, Toyota RAV4 — 0,19 кВт·ч на километр. Средний годовой пробег автомобиля в США составляет 19 200 км (т. е. 52 км в день). При стоимости электроэнергии в США от 5 до 20 центов за кВт·ч стоимость годового пробега Ford Ranger составляет от $240 до $1050, RAV-4 — от $180 до $970.

В России стоимость электроэнергии существенно ниже — порядка 2,7 руб (12 центов) за кВт·ч по дневному тарифу и около 1,50 руб за кВт·ч в ночное время. Таким образом, стоимость эксплуатации электромобиля в России будет существенно ниже, чем в США, поскольку заряжаться он будет скорее всего ночью. Учитывая, что цены на бензин в России значительно выше, чем в США (Среднее значение цены на бензин в США за последние 6 лет составляет 22 рубля за литр. Минимальная цена достигала 13 рублей за литр в конце 2008 года), то в тёплое время года затраты на энергоресурсы для электромобилей будут значительно меньше, в холодное время года нужно учитывать расход электричества на обогрев салона.

Аккумуляторные батареи служат около трёх лет, или 85000—100000 км пробега.

КПД тягового электродвигателя составляет 88 %—95 %. В городском цикле автомобиль задействует около 3 л. с. двигателя. Городской автотранспорт может быть заменён на электромобили.

Существует легенда, что электромобили отличаются низким уровнем шума, что может создавать проблемы — пешеходы, переходя дорогу, зачастую ориентируются на звук автомобиля. В некоторых странах даже предлагается искусственно повысить уровень шума электромобилей. Разумеется, резкий шум работающего мощного электродвигателя трудно с чем-то спутать, шум электроприводов троллейбуса (в основном воздушных компрессоров и вентиляторов в старых моделях), механических передач (дифференциал и карданная передача), электрокара, поезда метро широко известен, так что электромобилю необходимо обычное для транспорта шумоподавление. Да и шум современного автомобиля на небольшой скорости очень мал, в основном это шум трения колёс об асфальт, гравий или другое покрытие. Однако при использовании маломощных двигателей, как, например, в трамваях, шум действительно практически отсутствует и на некоторых выпускаемых электромобилях искусственно повышают уровень шума.

Часть 2вет

Сравнение с ДВС - Преимущества

• Отсутствие вредных выхлопов в месте нахождения электромобиля.
• Высокая экологичность ввиду отсутствия применения нефтяных топлив, антифризов, трансмиссионных и моторных масел, а также фильтров для этих жидкостей.
• Простота техобслуживания, большой межсервисный пробег.
• Низкая пожаро- и взрывоопасность при аварии.
• Простота конструкции (простота электродвигателя и трансмиссии, отсутствие необходимости в переключении передач) и управления, высокая надёжность и долговечность экипажной части (до 20—25 лет) в сравнении с обычным автомобилем.
• Возможность подзарядки от бытовой электрической сети (розетки), но такой способ в 5—10 раз дольше, чем от специального высоковольтного зарядного устройства.
• Электромобиль — единственный вариант применения на легковом автотранспорте дешевой (по сравнению с бензином) энергии, вырабатываемой АЭС, ГЭС и электростанциями других типов.
• Массовое применение электромобилей смогло бы помочь в решении проблемы «энергетического пика» за счёт подзарядки аккумуляторов в ночное время.
• ТЭД имеют КПД до 90-95 % по сравнению с 22-42 % у ДВС  [4] .
• Меньший шум за счёт меньшего количества движимых частей и механических передач.
• Высокая плавность хода с широким интервалом изменения частоты вращения вала двигателя.
• Возможность подзарядки аккумуляторов во время рекуперативного торможения и при движении вниз по склонам (при переключении двигателя в режим генератора).
• Возможность подзарядки аккумуляторов от энергии солнца (как во время движения, так и во время простоя автомобиля).
• Возможность торможения самим электродвигателем (режим электромагнитного тормоза) без использования механических тормозов — отсутствие трения и соответственно износа тормозов.
• Простая возможность реализации полного привода и торможения путем применения схемы "мотор-колесо", что позволяет, помимо прочего, легко реализовать систему одновременного поворота всех четырех колес, вплоть до перпендикулярного положения.

Сравнение с ДВС - Недостатки

• Аккумуляторы за полтора века эволюции так и не достигли характеристик, позволяющих электромобилю на равных конкурировать с автомобилем по запасу хода и стоимости, несмотря на значительное усовершенствование конструкции. Имеющиеся высокоэнергоёмкие аккумуляторы либо слишком дороги из-за применения драгоценных или дорогостоящих металлов (серебро, литий), либо работают при слишком высоких температурах (рабочая температура натрий-серного аккумулятора — более 300 °С). Кроме того, такие аккумуляторы отличаются высоким саморазрядом. Одним из перспективных направлений стала разработка никель-металл-гидридных аккумуляторов с оптимальным соотношением энергоёмкости и себестоимости, однако из-за патентных ограничений на NiMH-аккумуляторы  [5]  на электромобилях вынуждены применять свинцово-кислотные АКБ. Впрочем, энергоёмкость таких АКБ увеличилась за XX век в 4 раза (до 40—45 Вт·ч/кг) и они не требуют обслуживания в течение всего срока службы. Значительно повысить отдачу от аккумуляторов позволило применение электронных систем оперативного контроля за состоянием и зарядкой-разрядкой АКБ. Возможно выходом из этой ситуации будет применение топливных элементов, в частности дешевеющих PEM-элементов.
• Аккумуляторы хорошо работают при движении электромобиля на постоянных скоростях и при плавных разгонах. При резких стартах тяговые АКБ теряют много энергии. Для увеличения пробега электромобиля необходимы специальные стартовые системы, например, на конденсаторах, а также применение систем рекуперации энергии (экономия до 25 %).
• Проблемой является производство и утилизация аккумуляторов, которые часто содержат ядовитые компоненты (например, свинец или литий) и кислоты.
• Часть энергии аккумуляторов тратится на охлаждение или обогрев салона автомобиля, а также питание прочих бортовых энергопотребителей (например, свет или воздушный компрессор). Предпринимаются усилия, чтобы решить эту проблему с использованием топливных элементов, ионисторов и фотоэлементов.
• Для массового применения электромобилей требуется создание соответствующей инфраструктуры для подзарядки аккумуляторов («автозарядные» станции).
• При массовом использовании электромобилей в момент их зарядки от бытовой сети возрастают перегрузки электрических сетей «последней мили», что чревато снижением качества энергоснабжения и риском локальных аварий сети.
• Длительное время зарядки аккумуляторов по сравнению с заправкой топливом.
• Малый пробег от одного заряда. Литиевая батарея емкостью 24 кв*ч при средних условиях движения (60-90 км/ч, ближний свет фар (фары на светодиодах), без отопления салона, без кондиционера) позволяет электромобилю проехать около 160 км. Использование кондиционера, отопителя салона, движение с частым разгоном/торможением, движение со скоростью более 90-100 км/ч, загрузка электромобиля пассажирами или грузом уменьшают пробег от одного заряда до 2-х раз (до 80 км).
• Ухудшение характеристик (емкости, при заряде и при расходе энергии) батарей на холоде.
• При использовании в качестве ТЭД двигателя постоянного тока необходимо тщательное обслуживание (в частности проверка щеток коллектора) из-за «капризности» электродвигателя.

Современные электромобили и их неизменные плюсы

В современном мире электромобили пусть и являются альтернативой автомобилям с ДВН, но они не так распространены и не имеют высокой популярности.

В 2011 году в США был изобретён автомобиль, работающий не на электричестве, а на водороде со смесью азота. Такой автомобиль является более эффективным, чем машины, работающие на электричестве, но их стоимость непозволительна даже для некоторых людей высшего класса (Средняя стоимость «газового» автомобиля не менее 150’000 $). Но цена оправдывает товар. КПД такого автомобиля(по подсчетам научного центра) = 98,7 %

На сегодняшний день в мире было произведено более 100’000 электромобилей.

На пике прогресса электромобили становятся все востребованней, т.к.

• запасы топлива (нефти) постепенно исчерпываются, а электричество – это не исчерпываемый ресурс
• Загрязнение атмосферы и природы в целом – это глобальная проблема, которую электромобили может и не полностью устранят, но в большом случае помогут исправить сложившуюся ситуацию и вернуть дело под контроль

Используемая литература

• Сайт wreferat.baza.ru/Электромобили