1

Тема: Двигатели настоящего времени

Astepanov: Предлагаю вынести в отдельную тему - тем более, там не только (и не столько) технические вопросы, и все интересные и касаются всех. Идет? Предупреждаю: то, что могу сказать - не  более, чем предположения, потому что напрямую никогда не имел дела ни с реакторами, ни с космической техникой. Так, кое-что слышал, что-то могу посчитать - но не более того.
Создавайте тему, завтра обсудим.

Добавлено: 5.03.18 08:42

Недавно смотрел в инете завод по производству "Тесла" в Калифорнии. Работает, заказы идут. Пробег между зарядками - 460 км. Проблема пока в отсутствии зарядных станций для 3-х фазного двигателя. Если учесть, что и Европа и Китай приняли законы о прекращении выпуска ДВС с 30-го и 25-го года соответственно, то за электродвигателями, похоже, будущее........

2 (5.03.18 15:45 отредактировано astepanov)

Re: Двигатели настоящего времени

Начнем с электромобилей - это то, в чем немного разбираюсь, т.к. есть профессиональная необходимость.
Для начала немного физики. В городских условиях автомобиль расходует в среднем 120 Вт-часов энергии на 1 тонно-километр пробега. Эта величина не зависит от того, какой движок - электрический или ДВС. Разными ухищрениями, например, рекуперацией энергии торможения, можно сэкономить до 20% энергии, но только в "городском" рваном  графике движения. На трассе это не поможет. Еще 10% энергии тратится на климат-контроль или обогреватель. Итого, Е=120*0,8*1,1=105 Вт-час/тонно-километр - вот эту цифру и возьмем за основу.
Итак, пусть у нас есть электромобиль массой M тонн c батареей массой m тонн - сколько километров S он  проедет на одной зарядке?
Считаем. Пусть К -  удельная энергоемкость батареи (в самых лучших батареях около 100 Вт-час/кг).  Пусть у вас есть ВАЗ-2109 с массой 945 кг и три пассажира в нем по 80 кг каждый, т.е. полная масса 1185 кг. Емкость бака ВАЗ209- 43 литра, расход топлива - 9 л/100 км в городском цикле. Итого, 43/9*100=477 км можно проехать с одной заправки. Теперь просчитаем,  какая батарея нужна для аналогичного электромобиля.
Сколько нужно энергии? Е*S*1,185=105*477*1.185=59 000 Вт-час. Вспоминаем, что энергоемкость лучших батарей составляет 100 Вт-час/кг и получаем, что масса батареи должна составлять 590 кг. Вычитаем массу батареи из полной массы и находим, что сама ваша машинка должна весить 945-590=355 кг  - вместе  с рамой, кузовом и электродвигателями. Понятно, что в такой машине батарея сломает раму. Вот и приходится делать алюминиевый кузов, использовать качественные конструкционные материалы и. т.д. А еще ограничивать пробег, скажем, 300 км, чтобы  батарея была полегче. Это всё, вместе с дорогущей батареей, делает электромобиль дорогой игрушкой: стоимость Tesla-s стоит в Москве от 3,5 млн. рублей. Можно 5 приличных машин купить!
Моя семья расходует в месяц около 180 кВт-час  электроэнергии. Жена ездит на работу на машине, проезжая туда-обратно 50 км в день, т.е. примерно 5,25 кВт-час.  За месяц - 5,25*22=115 кВт-час - это только поездки на работу. А еще внуучка  ездит на учебу автобусами, и там расход энергии не многим меньше в пересчете на пассажира. В случае перевода всего легкового автотранспорта на  электротягу производство электричества придется примерно удвоить. Это - сотни новых электростанций, дым от угольных и мазутных ТЭЦ... Будет ли выигрыш для экологии? А  еще - потери энергии  в проводах и коммуникациях, огромная инфраструктура зарядных станций, увеличение производства лития (богатые месторождения  которого УЖЕ исчерпаны) в сотни раз - с чудовищным расходом химреактивов и горами отвалов...
У меня есть еще множество резонов ПРОТИВ массового электромобиля. Если интересны - могу привести.

3

Re: Двигатели настоящего времени

astepanov пишет:

масса батареи должна составлять 590 кг

По моему говорили, что 700 кг. Плоская, располагается под днищем.

astepanov пишет:

За месяц - 5,25*22=115 кВт-час - это только поездки на работу.

115х3.31 = 380 руб. : 38 руб.= 10 литров бензина в месяц. Халява получается...

astepanov пишет:

Будет ли выигрыш для экологии?

Ну это надо все просчитывать. От переработки нефти тоже немало достается природе, и постоянное сжигание попутного газа и попадание нефти в водоёмы и т.д. В Москве одна Капотня чего стоит, где стоит нефтеперерабатывающий завод....

astepanov пишет:

Это - сотни новых электростанций, дым от угольных и мазутных ТЭЦ...

АЭС, как один из выходов...

astepanov пишет:

увеличение производства лития (богатые месторождения  которого УЖЕ исчерпаны) в сотни раз - с чудовищным расходом химреактивов и горами отвалов...

вот с этим не поспоришь......

4

Re: Двигатели настоящего времени

Реалист пишет:

По моему говорили, что 700 кг. Плоская, располагается под днищем

Это для более тяжелой машины, чем в приведенном мной расчете

Реалист пишет:

115х3.31 = 380 руб. : 38 руб.= 10 литров бензина в месяц. Халява получается...

Да, халява. Примерно в 9 раз ниже, чем за бензин. Но к машине вам нужно будет прикупить зарядное устройство - а  оно сейчас стоит от 140 тыс. рублей. Да подвести к своему "коню" выделенную линию не менее 22 кВт - а она будет еще подороже. И каждый год платить за  установленную мощность... В итоге преимущество будет в значительной степени съедено. 

Реалист пишет:

АЭС, как один из выходов...

Урана тоже осталось не очень много. Есть, конечно, реакторы-бриддеры, но пока всё больше на бумаге.

5

Re: Двигатели настоящего времени

astepanov пишет:

Но к машине вам нужно будет прикупить зарядное устройство - а  оно сейчас стоит от 140 тыс. рублей. Да подвести к своему "коню" выделенную линию не менее 22 кВт - а она будет еще подороже. И каждый год платить за  установленную мощность...

вот тут как раз место для малого бизнеса. Вложения адекватные и отдача есть, пока государство не задушит всё акцизами. Есть же сейчас газовые заправки частные и АЗС...

astepanov пишет:

Урана тоже осталось не очень много

Вот и подходим к ядерным двигателям. Значит эта туфта ещё затратнее, чем электродвигатели?

Добавлено: 5.03.18 17:41

Реалист пишет:

Но к машине вам нужно будет прикупить зарядное устройство

Кстати, ездят же троллейбусы по городу, питаются от проводов. А ка вам такое? "Учёные в американской Исследовательской лаборатории Диснея (Disney Research) нашли решение этой проблемы. Они разработали метод беспроводной зарядки, сделавший ненужными провода и зарядные устройства. Причём их метод позволяет одновременно заряжать не только гаджеты, но и, к примеру, бытовую технику и освещение.

«Наш инновационный метод делает электрический ток таким же вездесущим, как и Wi-Fi, - говорит один из директоров лаборатории и её ведущий научный специалист Алансон Сэмпл. - Он открывает дорогу для дальнейших разработок в сфере робототехники, ранее ограниченных ёмкостью батарей. Пока мы продемонстрировали работу установки в небольшой комнате, но нет никаких препятствий к тому, чтобы увеличить её мощность до размеров склада».

6

Re: Двигатели настоящего времени

7

Re: Двигатели настоящего времени

Гибриды - тоже неплохой вариант.....

8

Re: Двигатели настоящего времени

Реалист пишет:

вот тут как раз место для малого бизнеса. Вложения адекватные и отдача есть, пока государство не задушит всё акцизами. Есть же сейчас газовые заправки частные и АЗС...

Вложения в электрозаправку  гораздо больше. Нужно тянуть силовую линию большой мощности, ставить конвертеры... Электричество дешевле  бензина, поэтому частнику, чтобы отбить свое, нужна большая норма прибыли. А еще будут заряжать преимущественно по ночам, и потому нужны огромные площади - заправка  автоматически превращается в ночную автостоянку. А издержки лягут на автовладельца

Реалист пишет:

Вот и подходим к ядерным двигателям. Значит эта туфта ещё затратнее, чем электродвигатели?

Безусловно затратнее. И даже неприменима для частного транспорта. Тут и проблемы терроризма, и огромные опасности при аварии, и необходимость тяжеленной защиты, ненужной для оружия.

Реалист пишет:

Они разработали метод беспроводной зарядки, сделавший ненужными провода и зарядные устройства.

Это всё для мощностей в доли ватта. Можно сделать и помощнее - таковы радары. Но какково жить, засунув голову в микроволновку?
Кстати, троллейбусы в эксплуатации дороже автобусов. Хотя, конечно же, экологически чище.

9

Re: Двигатели настоящего времени

Так вроде как заправки для электромобилей, которые открывает компания Тесла абсолютно бесплатны для конечного потребителя на весь срок службы авто. Заряжайся хоть каждый день и ничего платить за это не надо. А уж сколько они там в это вкладывают это уже их заботы.

10

Re: Двигатели настоящего времени

64регион пишет:

Так вроде как заправки для электромобилей, которые открывает компания Тесла абсолютно бесплатны для конечного потребителя на весь срок службы авто. Заряжайся хоть каждый день и ничего платить за это не надо. А уж сколько они там в это вкладывают это уже их заботы.

Во! Демпинг - он и в Африке демпинг. Вы полагаете, что так будет вечно и во всем мире? А Маск - добрый дедушка мороз?

11

Re: Двигатели настоящего времени

В современной нефтедобыче, попутный газ стараются не сжигать, а:
-пропан и бутан: сжижывать и продавать на ГАЗС и т.п.
- природный газ используют для работы двигателей, вырабатывающих электроэнергию для собственных нужд и отопление собственных объектов; если его очень много строят отводные газопроводы (продают Газпрому, а тот нам);
- газовый конденсат также продают (активно исп. в химпромышленности и в нефтеперерабатывающей, что сегодня примерно одно и тоже).
Сегодня, сжигание попутного газа - это сжигание денег.

Также в мире более 50% электроэнергии вырабатывается на ТЭЦ, на которых основные виды топлива: уголь и мазут, сжигание которых вреднее любых выбросов автомобилей.

12

Re: Двигатели настоящего времени

Shokk пишет:

вреднее любых выбросов автомобилей.

А модернизация ДВС тоже не останавливается: Новые технологии в двигателях внутреннего сгорания
Опубликовано Мир науки и техники в 21 Июль, 2011 - 19:24.

Новые технологии в двигателях внутреннего сгорания
На сегодняшний день двигатели внутреннего сгорания переживают не лучший период своей жизни. Постоянный рост цен на нефть, глобальное потепление, в котором винят и их тоже, а также растущие «зеленые» настроения в развитых странах не прибавляют авторитета двигателям внутреннего сгорания. Но, не смотря на все свои минусы, мы с ними не сможем распрощаться еще на протяжении многих десятилетий. Однако мы можем попытаться сократить немалые аппетиты наших любимцев, тратя меньше энергии на выделение тепла и выжимая из каждой капли топлива тот максимум, который позволяет нам физика.

И, правда, двигатель внутреннего сгорания совсем не безнадежен. В новых автомобильных разработках, и научных лабораториях по всему миру бензиновый двигатель испытывает что-то похожее на Ренессанс.

Защитники экологии не должны бояться этого возрождения двигателей внутреннего сгорания. Так как данные новшества не просто решительно уменьшают количество вредного топлива, они служат технологическим мостом, который приведет нас к полностью электрофицированому будущему.

Большинство таких технологий находиться все еще на стадии разработок, ожидая финансирования, или внедрены пока только в опытные образцы, для демонстрации своих возможностей. Не одно из данных решений не является панацеей, но каждое из них показывает, насколько меньше мы могли бы использовать топлива, делая автомобили намного эффективнее.

В прошлом веке бензиновые двигатели стали повсеместны, в этом столетии они станут еще и умными. Рассмотрим некоторые из новых технологий будущего двигателей внутреннего сгорания:

Двигатель Scuderi
Двигатель Scuderi
Группа Scuderi представляет двигатель разделенного цикла – он делит четыре обычных поршневых цилиндра на два различных типа для более разумного использования каждой капли энергии, которую они могут выработать.

Принцип действия технологии заключается в соединение двух цилиндров между собой. В отличии от обычных двигателей, которые во время четвертого такта выбрасывают сжатые газы, двигатель Scuderi впрыскивает сжатый воздух во второй цилиндр, где проходит воспламенение и выхлоп.

Благодаря данной технологии мы можем использовать два цилиндра из четырех бесплатно. Как показывают компьютерные модели, двигатель Scuderi улучшает экономию по сравнению со своими обычными аналогами на 50 процентов.

Добавлено: 6.03.18 18:11

или вот ещё: Поршни, клапана и распредвалы приводили в движение бензиновые двигатели на протяжении всего прошедшего столетия, но в будущем они могут оказаться ненужными. Исследователи Мичиганского университета разрабатывают новый вид бензинового двигателя, принцип действия которого базируется на взрывных волнах, которые поддерживают движение.

Концепция базируется на роторе, который содержит несколько радиальных каналов. Поскольку ротор вращается быстро, смесь топлива и воздуха поступает через серию каналов в его центре, заполняя отсек, в котором находиться ротор. Расположение отсеков и каналов в системе такое, что во время сжатия жидкости все выходные порты заблокированы, чтобы горючая смесь не могла вытечь. Смесь приливает в отсеки внезапно, производя ударную волну, которая сжимает оставшуюся горючую смесь дальше в центр. Дальше происходит зажигание и выхлоп, единственная проблема тут – это выбор времени.

Это, довольно радикальное решение, может сэкономить до 60 процентов топлива, а также дает возможность снизить общий вес автомобиля до 400 кг. Еще одним плюсом данного двигателя является то, что в нем мало движущихся частей, которые стираются в течении долгого времени.