Как понимать электромобили: секреты кВт/ч

Поскольку оригинал статьи написан для американского издания, там приведены американские единицы измерения, мили и галлоны. Для километров, литров и других принятых за пределами США единиц измерения, точные значения, конечно, изменятся, но общая логика останется прежней.

«Мили на галлон», или mpg, — это понятно: сколько миль на галлоне топлива проедет автомобиль. Но как насчет «киловатт-часа», или кВт/ч?

Поскольку электромобили становятся все более распространенными, необходимо освоить новую систему измерения, так как для электромобилей важен не объем жидкости, а ватты. А еще чаще — киловатты.

Понимание языка электричества перед покупкой электромобиля поможет сориентироваться в потоке непонятной информации о дальности хода и топливной эффективности.

Новый пикап Hummer EV от GMC, например, имеет впечатляющий запас хода в 329 миль от своей огромной батареи емкостью 212,7 киловатт-часа. Но это дает самый низкий показатель эффективности среди всех EV — 1,5 мили на кВт/ч, или 64,6 кВт/ч на 100 миль пробега. Это почти вдвое больше, чем у среднего EV — 35 кВт/ч на 100 миль.

Батареи EV измеряются по емкости. Вместо галлонов (российский аналог — литры), электрическая мощность измеряется в ваттах, а емкость батареи EV — это количество ватт, которое она может накопить. Поскольку ватты — маленькие единицы, а EV используют их много, их объединяют в тысячи — киловатты, или кВт.

Для фактического потребления топлива существует еще большее объединение в единицу измерения, называемую киловатт-часами, или кВтч. Помните огромную батарею на Hummer EV? Его литий-ионная батарея может хранить до 212,7 кВт/ч.

Киловатт-час — это не количество киловатт, использованных за час. Это количество энергии, потребляемое при работе одного 1000-ваттного прибора или тысячи 1-ваттных приборов в течение часа.

Для потребления 1 кВт/ч энергии требуется 10 часов освещения 100-ваттной лампочкой.

Один киловатт-час — это не так много, но если собрать 33,7 киловатт-часа вместе, то они дадут столько же полезной энергии, сколько один галлон неэтилированного бензина обычного качества с добавлением этанола, который обычно продается в США.

Таким образом, батарея емкостью 75 кВт/ч, распространенный размер для EV, содержит энергию, эквивалентную 2,2 галлонам бензина. Таким образом, батарея емкостью 75 кВт/ч, распространенный размер для EV, вмещает энергию, эквивалентную 2,2 галлонам бензина. Этот Hummer EV хранит достаточно энергии, чтобы приравнять ее к чуть более чем 6 галлонам бензина.

Чтобы помочь перейти от жидкого топлива к электричеству, Агентство по охране окружающей среды США оценивает эффективность EV несколькими способами, в том числе с помощью сравнения бензина с галлоном, которое называется «мили на галлон-эквивалент», или MPGe.

Kia EV6 2022 года оснащен батареей емкостью 77,4 кВт/ч и, по данным EPA, расходует в среднем 29 кВт/ч — эквивалент всего 0,86 галлона бензина на 100 миль.

EPA утверждает, что полная батарея может обеспечить запас хода в 313 миль, что равносильно бензиновому автомобилю с топливной эффективностью 117 миль на галлон. Это основано на «комбинированном» испытательном цикле EPA с использованием 55% езды по шоссе и 45% езды по городу. Таким образом, EV6 получает рейтинг EPA 117 MPGe.

В отличие от того, как считается расход бензина — 50 mpg — это большая эффективность, а 10 mpg — нет. Эффективность EV растет по мере снижения показателей. Электромобиль с показателем 29 кВт/ч на 100 миль эффективнее, чем Audi e-tron GT 2022 года с показателем 41 кВт/ч на 100 миль.

Audi с батареей емкостью 83,7 кВтч — это высокопроизводительный спортивный седан и один из наименее эффективных EV. Тем не менее, его бензиновый эквивалент составляет 82 MPGe, что превосходит любой неэлектрифицированный автомобиль на рынке.

Федеральные регулирующие органы США используют кВт/ч на 100 миль пробега — именно это число указано в документах продающихся EV и в руководстве по топливной эффективности Министерства энергетики США.

Когда автомобиль находится в салоне, эффективность отображается в милях пробега на кВт/ч потребленной энергии. Для среднего EV сегодня это 2,9 мили на кВт/ч, а для действительно эффективных моделей, таких как Tesla Model 3, этот показатель достигает 4 миль на кВт/ч.

Реальная эффективность постоянно меняется в течение поездки, на нее влияют такие факторы, как вес груза и пассажиров, скорость, рельеф местности — для подъема на холм со скоростью 60 миль в час требуется больше энергии, чем для движения с той же скоростью по ровному шоссе, а также энергия, используемая обогревателями и кондиционерами.

Чтобы помочь водителю избежать преждевременного истощения энергии, электромобили распределяют энергию по ее потреблению: автомобилем, системой климат-контроля или другими аксессуарами автомобиля. На экране всегда отображается и постоянно обновляется расчетный остаточный запас хода — эквивалент бензинового манометра.

Но если сравнивать марки и модели во время покупки, то EV с рейтингом EPA 29 кВт/ч на 100 миль всегда будет более эффективным, чем с рейтингом 35 кВт/ч на 100 миль.

Когда речь идет о зарядке EV, думайте о зарядной станции (или домашнем зарядном устройстве) и шнуре, который подключается к EV, как о кране и шланге, а о зарядном порте на автомобиле — как об отверстии в горлышке бутылки.

Максимальный объем электронов, который можно «протолкнуть» через зарядный шнур, измеряется в амперах. 40-амперная электрическая цепь обеспечит больший объем, чем 20-амперная.

Но максимальный объем не всегда может быть доставлен в автомобиль. В водопроводном шланге это определяется давлением; в системе зарядки EV давление — это напряжение. Обычная 120-вольтовая бытовая цепь доставляет электроны в меньшем объеме, чем 240-вольтовая цепь, обычно используемая для сушилок для белья и электрических духовок.

Зарядные устройства, рассчитанные на напряжение 120 вольт, называются зарядными устройствами первого уровня, а при напряжении 240 вольт — второго уровня. Коммерческие станции быстрой зарядки, или зарядные устройства 3-го уровня, рассчитаны на 480 вольт и 100 ампер или более.

В итоге, электроны, подаваемые на EV, измеряются в ваттах. Фактическая мощность, подаваемая в секунду, определяется как максимальной мощностью системы доставки заряда, так и собственным бортовым зарядным устройством автомобиля.

Считайте эти зарядные устройства отверстиями в узком месте. Их способность принимать электроны измеряется в киловаттах.

Бортовые зарядные устройства с более высокими показателями — от 10,9 до 11,5 кВт — характерны для многих новых EV, но старые могут иметь мощность до 3,3 кВт — могут принимать больше электронов в час, сокращая время зарядки. Kia EV6 имеет бортовое зарядное устройство мощностью 11 кВт.

240-вольтовая система зарядки второго уровня с силой тока 30 ампер обеспечит 7,2 киловатта. За один час это даст 7,2 кВт/ч электроэнергии для подключенного автомобиля, поэтому EV6 с зарядным устройством мощностью 11 кВт справится с нагрузкой.

Инженеры-электрики описывают все это с помощью сложных графиков и специализированного языка электричества. Но для обычных людей достаточно знать, что если речь идет об амперах, вольтах и киловаттах, то для зарядки лучше больше.

По материалам Inferse.