Насколько экономически выгодны электромобили сегодня?

Elektroauto_SopotniccyС точки зрения экологии и экономики электромобильность имеет смысл только в том случае, если используемая для нее электроэнергия производится из экологически чистых источников на устойчивой основе. Это позволяет сэкономить для будущих поколений такие ископаемые источники энергии как нефть или природный газ, а также уже сегодня пользоваться более качественной автомобильной продукцией.

Экономические соображения:

Сегодня расход бензина или дизельного топлива для типичного автомобиля среднего класса составляет около 7 литров на 100 километров пути. При розничной цене около € 1,30 / л получаем таким образом чистые затраты на топливо € 9,10 евро на 100 километров или € 0,09 / км.

Для электромобилей в зависимости от модели Tesla или BMW на 100 км пробега потребуется около 12 … .25 кВт-часов. Электроэнергия из возобновляемых источников стоит сегодня большей частью от 0,08 … .0,12 евро за киловатт-час. Следовательно, если взять чистые затраты на электроэнергию, то они составляют 1,85 евро на 100 километров, или 0,018 евро / километр. Так что эффективность этой технологии превосходит двигатель внутреннего сгорания.

Если же электрическая энергия для электромобиля генерируется непосредственно в транспортном средстве при помощи технологии топливных элементов, то на 100 километров пути сегодня потребуется примерно один килограмм чистого водорода. При текущей цене водорода от 8 … 10 евро / кг затраты на электроэнергию на 100 км составят 10 евро или 0,10 евро / км — что примерно соответствует текущим затратам для автотехники на ископаемых видов топлива. Чтобы рассчитать, насколько могут в будущем снизится цены на водород, нужно определить предельные затраты на производство самого водорода. Чтобы получить 1 кг водорода, нужно методом электролиза расщепить 9 кг воды, на что потребуется около 55 киловатт-часов / кг электроэнергии. При этом следует учитывать, что эффективность процесса электролиза составляет около 70%. Таким образом, минимальная цена за 1 кг водорода составляет 5,50 евро/кг, что соответствует предельной стоимости электролиза, когда для него используется электроэнергия из возобновляемых источников. Правда, наряду с электролизом есть и другие энергетически гораздо более дешевые методы производства водорода (иногда называют цену в 2 евро / кг), но эти методы нельзя или частично нельзя комбинировать с электроэнергией, генерируемой из возобновляемых источников энергии.

Из 1 кг чистого водорода можно сгенерировать примерно 40 киловатт-часов электроэнергии. Если этот результат сравнить с расходом на 100 км для электромобилей на аккумуляторных батареях (~ 18,5 кВт · ч / 100 км), то эффективность топливного элемента в настоящее время на 50% выше, что, безусловно, подталкивает ученых к продолжению уже начатых исследований в этом направлении.

Это простое сравнение стоимости километра пути ясно показывает, что при нынешнем состоянии технологии вариант № 2 — возобновляемые источники энергии в сочетании с аккумуляторными батареями — наиболее экономичный. Здесь, конечно же, стоит отметить, что мы учитываем стоимость производства экологически чистой электроэнергии, а не ее продажную цену. Однако, в скором времени она изменится из-за изменений в «зеленом» тарифе в Германии в ближайшем будущем согласно Закону о возобновляемых источниках энергии (EEG). Так как уже в 2020 году закончится действие «зеленого» тарифа для первых установленных в Германии солнечных электростанций. Эти солнечные электростанции будут производить недорогую электроэнергию и будут искать финансово привлекательные возможности для ее использования. К тому времени электромобильность будет переживать бум, потому что намного дешевле будет ездить с солнцем в баке, чем с ископаемым топливом.

Технические вопросы, которые должны быть решены к тому времени

а) Дальность пробега?

Очень часто можно услышать в этом контексте, что дальность пробега электрических транспортных средств все еще недостаточная. Чтобы стать реальной альтернативой двигателю внутреннего сгорания, дальность пробега на одной зарядке должна быть не менее 400 … 500 километров. Таким образом, аккумуляторная батарея электромобиля должна быть по крайней мере мощностью 75 …80 киловатт-часов, что соответствует очень внушительным размерам (для сравнения: батарея ноутбука имеет емкость около 0,040 киловатт-часов).

б) Достаточно ли лития в мире?

В скором времени численность населения Земли составит 8 миллиардов человек. Уже сегодня по статистике на двух немцев приходится один автомобиль. Поэтому вполне вероятно предположить, что на Земле будут ездить как минимум миллиард автомобилей. При нынешнем состоянии технологии производства аккумуляторных батарей нужно 100… 120 г лития / кВтч или 8 кг для легкового автомобиля. Таким образом, для миллиарда автомобилей потребуется 8 миллионов тонн чистого лития. Кроме того, все больше и больше устанавливается систем хранения электроэнергии (в домашних хозяйствах, небольших компаниях, для стабилизации сетки и т.д.), для которых, по оценкам, нужно еще 5 миллионов тонн чистого лития. Таким образом, мировая потребность в чистом литии составит около 15 миллионов тонн. Недавние исследования пришли к выводу, что в земной коре имеется по оценкам 12 …20 миллионов тонн чистого лития. Следуя такому сценарию, запасы лития недостаточны и для будущих поколений ничего не останется. В этом случае абсолютной необходимостью становится повторная переработка лития. Пока что во всем мире есть только один такой завод с годовой производственной мощностью 2500 тонн. Таким образом, для стационарных систем хранения электроэнергии нужно искать безлитиевые альтернативы, например, проточные окислительно-восстановительные батареи или метановые системы хранения энергии.

в) Зарядные станции для электрических транспортных средств

Правительство Германии подсчитало, что на 1 млн электромобилей в 2020 году потребуется примерно 50 000 зарядных станций (одна зарядная станция на каждые 2 км). На конец 2016 года было установлено всего 6500 зарядных станций. В переходный период, пока по всей стране не будет построена стабильная зарядная инфраструктура, маршруты для путешествий по стране нужно планировать очень тщательно. Как только начнется триумфальное шествие электромобилей, то количество электромобилей, которые нужно будет заряжать, будет не 1 миллион, а увеличится в несколько раз.

г) Время зарядки

Время загрузки аккумуляторов зависит от различных факторов. Сегодня мощность большинства зарядных станций составляет 20 … 145 кВт. Таким образом, чтобы зарядить 80 киловатт-часов, то даже на суперзарядной станции с зарядной мощностью 145 кВт время полной зарядки займет 35 минут. Такое время зарядки еще находится в разумных пределах, но чем оно короче, тем лучше.

д) Хватит ли установленной мощности возобновляемых источников энергии, чтобы обеспечить электроэнергией, по крайней мере, немецкий электротранспорт?

В Германии официально зарегистрированы 45 миллионов автомобилей. В среднем за год каждый из них проходит 14000 километров, что соответственно составляет примерно 50 км в день. Таким образом, если их заменить на электромобили, то для одного понадобится в день 8 кВт-часов электроэнергии, а для всего автопарка 360 гигаватт часов / день. На конец 2016 года совокупная мощность всех установленных в Германии ветровых и солнечных электростанций составила 50 ГВт и 42 ГВт соответственно. Если предположить, что ветровые турбины работают на всю мощность в среднем 6 часов в день, то годовой объем производства электроэнергии от ветряных ферм составит 105 тераватт-часов в год или 300 гигаватт-часов / день. Что касается солнечной энергетики, то 3 часа в день при полной мощности дадут 44 тераватт-часа в год или 125 гигаватт-часов / день. Таким образом, у Германии есть 425 гигаватт-часов / день электроэнергии из возобновляемых источников при общей потребности в 360 гигаватт- часов / день. Другими словами, в Германии уже сегодня достаточно электроэнергии из возобновляемых источников на весь свой парк электромобилей. Дальнейшее развитие техники и общества (например, совместное использование автомобилей) могут дополнительно улучшить ситуацию.

Источник: http://www.pv-magazine.de/nachrichten/details/beitrag/wie-konomisch-ist-elektromobilitt-heute_100026199/

 

Написать нам