هزینه نیروگاه های تجدیدپذیر

دانلود

تولید آلودگی خودروهای هیبریدی و الکتریکی معادل خودروهای دیزلی است

تولید آلودگی خودروهای هیبریدی و الکتریکی معادل خودروهای دیزلی است

در تعریف کلی، آلایندگی خودروهای الکتریکی و هیبریدی نسبت به خودروهای بنزین سوز بسیار کمتر است. اما زمان آن رسیده است که نوع نگاهمان را به خودروهای الکتریکی عوض کنیم. در ادامه با یکی از موضوعات چالشی خودروهای هیبریدی و الکتریکی روبرو می‌شویم.

هر تکنولوژی جدیدی که معرفی می‌شود پیچیدگی‌ها و سختی‌های خاص خود را دارد. یکی از مثال‌های بارز، مسئله تولید آلودگی خودروهای الکتریکی و هیبریدی است که مشابه خودروهای بنزین سوز تخمین زده شده است. این فرضیه چطور ممکن می‌شود، در صورتی که آلایندگی گاز خروجی خودروهای الکتریکی صفر و هیبریدی بسیار کم است. جواب مسئله اینجاست که خودروهای الکتریکی و هیبریدی آلایندگی‌هایی غیر از گازهای خروجی تولید می‌کنند.

مطالعه‌ای توسط ویکتور تیمرز (Victor Timmers) و ای جی آخن (A.J. Achten) در دانشگاه ادینگبورگ (Edinburgh) انجام شده است که نشان می‌دهد زمانی که تمام فاکتورهای موجود در نظر گرفته می‌شود، خودروهای الکتریکی به اندازه خودروهای بنزین سوز معمولی آلایندگی تولید می‌کنند. این عامل تنها به انتشار آلایندگی ناشی از تولید الکتریسیته مربوط نمی‌شود (مانند ذغال سنگ و دیگر منابع)، در واقع این آلایندگی ناشی از راندن خودرو به طور مطلق است. نوع آلایندگی که در این مقاله اشاره می‌شود مواد ریز یا PM است. در اصل این آلایندگی نتیجه گازهای خروجی از موتور احتراق داخلی نیست، ۹۰ درصد آلایندگی PM ناشی از منابع غیر از گاز خروجی (Non - exhaust) است.

از جمله ذرات ریز می‌توان به ذرات کوچک تایر ساییده شده، ذرات پد ترمز، ذرات کوچک جاده و road dust re-suspension اشاره کرد. این عوامل به علاوه افزایش وزن خودروهای هیبریدی و الکتریکی که ناشی از وجود پک‌های باتری است موجب افزایش ۲۴ درصدی مصرف سوخت نسبت به خودروهای بنزین سوز می‌شود.

در یافته‌های این تحقیق آمده است که در موتورهای احتراقی مدرن، میزان گاز خروجی آلاینده یک سوم آلایندگی کل خودرو را تشکیل می‌دهد و این‌گونه آلایندگی‌ها نسبت به آلایندگی ذرات بسیار کوچک (PM) بسیار کم خطرتر هستند. در پژوهش اخیر آورده شده است:

ما متوجه شدیم که آلایندگی‌های غیر از گازهای خروجی که ناشی از ترمزها، تایر و جاده است بسیار بیشتر از آلایندگی ناشی از گاز خروجی منتشر شده در هوای آزاد خودروهای مدرن است. این گونه آلایندگی‌ها به مراتب خطرناک‌تر از آلایندگی موتورهای احتراقی مدرن است. بنابراین این عوامل در هنگامی که آلایندگی هوا بالا رود موجب بیشتر شدن حملات فلبی شدید، خفگی و آسم می‌شود.

خطر انتشار گاز کربن مونو اکسید که ناشی از گازهای خروجی از موتور احتراقی است، بسیار کم خطرتر از ریز ذرات PM هستند. شرکت لوتوس یک جمله معروف دارد که می‌گوید وزن اصلی‌ترین دشمن در صنعت خودرو است. وزن خودرو عملکرد را کاهش نمی‌دهد بلکه موجب انتشار آلایندگی می‌شود که در محاسبه فنی لحاظ نمی‌شود. ممکن است نتیجه ذکر شده کمی گمراه کننده باشد. به طور خلاصه، هر چه خودرو سنگین‌تر باشد میزان تولید ذرات ریزی مانند غبار جاده، خرده‌های لاستیک، ذرات پد ترمز و غیره بیشتر می‌شود.

این مشکل در خودروهای برقی به واسطه وجود باتری‌های سنگین بیشتر نمود می‌کند، خودروهای الکتریکی که وزن آن‌ها مشابه خودروهای بنزین سوز میان رده هستند وضعیت بهتری در تولید PM دارند. بر روی کاغذ یک درشکه اسب نیز می‌تواند ذرات ریز PM تولید کند، مخصوصاً غبار ناشی از road dust re-suspension که یکی از منابع اصلی و بزرگ آلایندگی‌های PM است. در حالت کلی هر وسیله متحرکی در جاده می‌تواند این نوع آلایندگی را تشدید کند.

البته ترمزهای بازیاب خودروهای الکتریکی می‌تواند تا حدی اثر تولید غبار ناشی از پد ترمز را تسکین دهد،  هر چند ممکن است این اثر به واسطه وزن زیاد خودرو از بین برود. خودروهای الکتریکی برای داشتن مقاومت غلتشی کمتر اغلب از تایرهایی با مواد سخت استفاده می‌کنند. مواد سخت موجود در تایرها به ذرات خشک و شبه غبار تبدیل می‌شوند.

مواد PM شوخی بردار نیستند و تهدیدی جدی برای جان انسان محسوب می‌شوند. راه حل کاهش این ذرات کاهش وزن خودرو، به کارگیری مواد جدید در جاده‌ها، تایرها و ترمزها است. البته فاکتورهای بسیاری در این ماجرا دخیل است. رانندگان خودروهای هیبریدی و الکتریکی نباید به خاطر کم بودن تولید آلایندگی ناشی از گاز خروجی اگزوز خودروشان فکر کنند که هیچ آسیبی به محیط زیست وارد نمی‎کنند حداقل تا پیدا شدن راهی برای کاهش وزن باتری‎های خودروشان باید این فکر را از سر خود بیرون کنند.

برگرفته از سایت:

http://www.zoomit.ir/2016/5/21/130979/electric-hybrid-cars-produce-toxins-diesels/

دانلود PDF

Save

تفاوت های میان باتری خودروهای الکتریکی و هیبریدی

تفاوت های میان باتری خودروهای الکتریکی و هیبریدی

باتری‌ها وظیفه‌ی تأمین توان مورد نیاز خودروهای تمام الکتریکی و هیبریدی را بر عهده دارند و جالب است بدانید که باتری مورد استفاده در هر گروه ویژگی‌های خاصی دارند.

باتری‌های موجود در خودروهای الکتریکی علاوه بر ایفای نقش منبع انرژی برای پیشرانه‌ی خودرو، نقش پمپ سوخت‌رسانی را نیز بر عهده دارند. پمپی که میزان حداکثر توان قابل ارسال به پیشرانه را تعیین می‌کند. در خودروهای تمام الکتریکی فاکتورهای توان و شعاع حرکتی قابل تأمین توسط باتری اهمیت ویژه‌ای دارد اما، در خودروهای هیبریدی بااینکه توان مورد نیاز پیشرانه مشابه خودروهای الکتریکی است، باتری این گروه از خودروها ظرفیت ذخیره‌ی انرژی کمتری دارد. به همین دلیل، هر سلول از باتری‌های مورد استفاده در گروه خودروهای هیبریدی به نحوی بهینه شده‌اند که بتوانند در هر لحظه توان قابل توجهی را آزاد کنند درحالیکه، سلول‌های مورد استفاده در باتری خودروهای الکتریکی برای نگه‌داری طولانی مدت انرژی به منظور افزایش شعاع حرکتی خودرو بهینه می‌شوند. در خودروهای هیبریدی قابل شارژ به هر دو فاکتور توان و شعاع حرکتی قابل تأمین توسط باتری اهمیت داده می‌شود و این باتری‌ها ویژگی‌های هر دو گروه را دارا هستند. نسبت توان خروجی باتری به ظرفیت آن (که سازندگان به آن نسبت توان به انرژی یا نسبت وات به وات‌ساعت می‌گویند) مبنای تفاوت میان باتری‌هاست.

پابلو والنسیا (Pablo Valencia)، مدیر ارشد بخش جهانی مهندسی باتری کمپانی جنرال موتورز، درباره‌ی باتری‌ها می‌گوید:

طراحی باتری برای خودروهای الکتریکی شبیه طراحی پیشرانه است. در طراحی پیشرانه باید از خود بپرسید که هدف از طراحی این پیشرانه رسیدن به حداکثر سرعت است و یا مصرف سوخت اقتصادی اولویت اول طراحی را داراست؟ برای پاسخ به این سوال لازم است تا نسبت قطر پیستون به کورس آن (کورس پیستون به فاصله‌ی طی شده توسط پیستون در محفظه‌ی سیلندر گفته می‌شود) توسط طراح مشخص شود.

طراحان باتری خودروهای الکتریکی نیز در اولین گام طراحی باتری، نسبت توان به انرژی باتری را مشخص می‌کنند. برای این امر، نیاز است تا طراحان ضخامت جمع‌کننده‌های جریان (قسمت فلزی دو سر باتری که جریان از طریق آن‌ها از باتری خارج و به آن وارد می‌شود) و پوشش‌های روی آن‌ها را تعیین کنند. تولید حداکثر توان در بازه‌های زمانی کوتاه توسط باتری خودروهای هیبریدی به معنی نیاز به شدت جریان زیاد است و برای عبور شدت جریان زیاد به سیم‌های با قطر بالا نیاز است. جمع‌کننده‌های جریان (معمولا از جنس آلومینیوم یا مس هستند، الکترون‌ها از طریق آن‌ها به باتری وارد یا از آن خارج می‌شوند) نقش نمایشگرهای آنالوگ داخل باتری را برای سیم‌های متصل به باتری بازی می‌کنند. در خودروهای هیبریدی، که به جریان بیشتری نسبت به خودروهای تمام الکتریکی، نیاز دارند، از جمع‌کننده‌های با قطر بیشتر استفاده می‌شود.

برعکس حالت بالا برای پوشش‌های شیمیایی روی جمع‌کننده‌ها صادق است. به این ترتیب که پوشش‌های نازک‌تر در خودروهای هیبریدی باعث می‌شوند تا الکترون‌ها سریعتر به داخل باتری نفوذ کنند و این امر برای تولید توان بالاتر حیاتی است. در باتری خودروهای تمام الکتریکی، که سلول‌های مستقل بیشتری دارند، از پوشش‌های ضخیم‌تر روی جمع‌کننده‌ها استفاده می‌شود و این امر سبب می‌شود تا هر سلول آهسته‌تر انرژی ذخیره شده در خود را تخلیه نماید و این تخلیه‌ی کندتر به افزایش ظرفیت باتری خودروهای تمام الکتریکی کمک می‌کند. مانند دستور سس‌های رستوران‌های بزرگ، ترکیب شیمیایی این پوشش‌ها سری است (برای مثال یکی از پوشش‌ها از ترکیب لیتیوم و اکسید منگنز به دست می‌آید) و این پوشش‌ها برای انجام واکنش شیمیایی‌ که منجر به تولید الکتریسیته می‌شود حیاتی هستند. البته در صورتی که چگالی انرژی یا توان باتری خیلی زیاد باشد، ترکیب شیمیایی این پوشش‌ها اهمیت زیادی ندارد.

وقتی سلول‌های باتری را بصورت سری متصل کنیم، ولتاژ هر سلول به سلول دیگر افزوده می‌شود اما اگر سلول‌ها را بصورت موازی به یکدیگر متصل کنیم، با اضافه شدن عدد آمپر ساعت هر سلول به سلول دیگر، ظرفیت باتری افزایش می‌یابد. در خودروهای هیبریدی قابل شارژ، برای رسیدن به ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز برای باتری، بیشتر از ترکیب موازی سلول‌ها استفاده می‌شود. به عنوان مثال، در باتری خودروی تمام الکتریکی شورولت بولت، کمپانی جنرال موتورز سه سلول را بصورت موازی به یکدیگر متصل کرده و سپس ۹۶ عدد از این سلول‌های سه‌گانه را به‌صورت سری به یکدیگر متصل کرده است، در باتری شورولت ولت هیبریدی قابل شارژ، از جفت سلول‌های موازی استفاده کرده در حالیکه هر ۸۰ سلول موجود در باتری مدل هیبریدی مالیبو بصورت سری به یکدیگر متصل شده‌اند. برای درک بهتر تفاوت‌های موجود میان باتری این خودروها به جدول زیر دقت نمایید:

	مالیبو هیبریدی	ولت	بولت تمام الکتریکی
ظرفیت انرژی	۱.۵ کیلووات ساعت	۱۸.۴ کیلووات ساعت	۶۰ کیلووات ساعت
توان خروجی	۵۲ کیلووات	۱۲۰ کیلووات	۱۴۰ کیلووات
نسبت توان به انرژی	۳۴.۷ وات/وات ساعت	۶.۵ وات/وات ساعت	۲.۳ وات/وات ساعت
وزن باتری	۴۳ کیلوگرم	۱۸۲.۸ کیلوگرم	۴۳۰ کیلوگرم
حجم باتری	۰.۰۴ متر مکعب	۰.۱۵ متر مکعب	۰.۳ متر مکعب
تعداد سلول‌ها	۸۰	۱۹۲	۲۸۸
سیستم خنک‌سازی	هوا	مایع	مایع
سازنده	هیتاچی	ال‌جی کم (LG Chem)	ال‌جی کم (LG Chem)

برگرفته:

http://www.zoomit.ir/2016/10/24/147588/differences-between-ev-and-hybrid-batteries/

دانلود pdf

Save Save