Аккумуляторные батареи

Текущая версия на 12:08, 15 февраля 2013

Аккумуляторные батареи (или аккумуляторы) являются обязательной принадлежностью обычного автомобиля с ДВС. Они используются для запуска двигателя с помощью стартера и обеспечивают электроэнергией различных потребителей при стоянке автомобиля с неработающим двигателем. Для подзарядки аккумуляторной батареи и получения электроэнергии при движении автомобиля используется генератор, который приводится в действие от ДВС. Наибольшее распространение в качестве автомобильных получили свинцово-кислотные аккумуляторы. Какова же эффективность такого источника энергии?
Энергия, получаемая при сгорании 1 кг бензина, примерно эквивалентна 12 кВт/ч, из которой 4,5 кВт/ч преобразуется в механическую энергию в обычном автомобильном ДВС. Стандартный автомобильный свинцово-кислотный аккумулятор напряжением 12 В, емкостью 50 А•ч, накапливает энергии 0,6 кВт/ч и весит приблизительно 20 кг. Таким образом, для получения энергии эквивалентной 1 л бензина, с учетом неизбежных потерь при ее преобразовании, потребуется комплект аккумуляторных батарей весом примерно 160 кг. Понятно, что для обеспечения достаточного пробега без подзарядки аккумуляторный электромобиль с таким типом аккумуляторов будет иметь очень большой вес, и его эксплуатация становится малоэффективной.

В 70-годы XX века были начаты работы по разработке более эффективных аккумуляторов. В настоящее время существуют конструкции аккумуляторных батарей, которые являются более эффективными, чем свинцово-кислотные (никель-кадмиевые, ионно-литиевые и др.). Несмотря на то что энергоемкость этих аккумуляторов значительно выше, чем у свинцово-кислотных, стоимость всех этих аккумуляторов без исключения намного больше, хотя часть их стоимости компенсируется более долгим сроком службы.
Одной из возможных альтернатив аккумуляторной батарее является конденсатор, который эффективнее накапливает энергию и имеет лучшие показатели в отдаче энергии (аккумуляторы перегреваются, если энергию забирать от них слишком быстро). Батареи из больших конденсаторов способны накапливать значительные количества электроэнергии. Вместе с тем конденсаторы не подходят для долговременного аккумулирования энергии, они эффективны только при кратковременном ее сохранении, например для накапливания энергии при торможении, перед тем как отдать ее при разгоне (так называемая рекуперация энергии). В 1997 г. фирма Honda продемонстрировала автомобиль с батареей конденсаторов, которая могла накапливать энергии достаточно, чтобы снабжать ею электродвигатель в 10 кВт в течение 12 с, т. е. достаточного времени для осуществления разгона на автостраде или для совершения обгона. Некоторые японские исследовательские группы предполагают использовать комбинацию эффективного аккумулятора (никель-кадмиевого или ионно-литиевого) и высокомощного конденсатора для получения легкого, эластичного и мощного буферного накопителя энергии для гибридного автомобиля.
Своеобразным аккумулятором, запасающим механическую энергию, может служить баллон, в котором под высоким давлением находится воздух. Сжатый воздух, подаваемый при определенном давлении в цилиндры поршневого двигателя, может перемещать поршни, и их перемещение можно использовать для движения автомобиля. Транспортные средства с воздушным двигателем или пневмоавтомобили не являлись редкостью во второй половине XIX в. и довольно широко использовались как грузовые автомобили и заводские автокары. Однако ограниченный запас хода таких автомобилей и опасность взрыва баллонов не позволили им успешно конкурировать с другими типами транспортных средств, что привело к практически полному их исчезновению. В наши дни к идее такого автомобиля снова вернулись. Французская компания Zero Pollution Motors в 2000 г. создала автомобиль e.Volution, который приводится в действие двухцилиндровым двигателем, работающим на сжатом воздухе.
Воздух находится в баллоне из углеродистого пластика под давлением 30 000 кПа и подается в двигатель с помощью форсунки с электронным управлением. Этот автомобиль может двигаться с максимальной скоростью 96,5 км/ч. Запаса сжатого воздуха в баллонах с общим объемом в 300 л хватает на пробег 200 км. Заправка баллонов может производиться на компрессорной станции в течение 3 мин или от домашнего компрессора с электроприводом в течение 4 ч.
Таким автомобилям присущи недостатки, свойственные аккумуляторным автомобилям: низкая эффективность, малый запас хода и перенос загрязнений окружающей среды в местность, где находится электростанция. Вместе с тем, такие автомобили могут найти применение в городах с неблагоприятной экологической обстановкой, поскольку выбросы вредных веществ от такого автомобиля практически равны нулю. Не случайно правительство Мексики заказало 40 000 автомобилей e.Volution для замены бензиновых и дизельных автомобилей-такси Мехико, где воздух сильно загрязнен.

[править] Назад