電動車是環保省能源的交通工具!...聽起來不錯,但我從不片面相信單方說法,唸書最重要是培養獨立思考的能力...所以我來算一下電動車的能源利用率吧...以下提到的數字都有來源可查,最多是細微的差異.
台灣發電廠毛熱效率最高為複循環機組(49.5%~52.8%),最低是氣渦輪機組(25.4%~28.2%),總毛熱效率平均為43.6%.但43.6%是毛率,也就是廠內還有損耗(廠內用電率)平均值為3.85%
所以台灣電廠的發電能源利用率為 = 43.6% * (100%-3.85%) = 41.92%
https://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=202&cid=131&cchk=c4aff75d-c49f-4848-85f1-05f2cf843481#b02
首先有個效率浪費地方是備載容量,也就是需求電量是10KW,但電不可以就只發10KW的電,因為用電超過10KW時,不是壓降就是機組跳機...所以發電廠要準備比用電需求還要多一點的發電量,就是備載容量,官方資料備載容量率平均8%左右.
台灣電廠加上備載 = 41.92% * (100%-8%) = 38.57%
https://www.taipower.com.tw/d006/loadGraph/loadGraph/load_reserve_.html
到這邊燃料100%的能源,經過電廠發電後有38.57%的電能可以送到輸配電高壓電塔上面.
如果各位把這38.57%當成是你電動車的效率,只能說好傻好天真...因為38.57%效率的電只有高壓電塔345KV高壓,從電廠送到各地變電所,再降壓成插座的380/220/110V低壓,這中間還有各種輸配電的效率損失跟變壓器轉換損失.
以WIKI資料,345KV每160KM輸電有4.2%損耗,以台電官網資料,電廠到變電所輸配電的損耗,是1.75%~2.65%之間(可能因為距離較短)輸電系統近十年(95~104 年)線損率分別為 2.50、2.48、2.38、2.65、2.53、2.65、2.37、2.25、2.12、1.75%(以全系統發購電量為基準計算)。線路損失就抓2%就好!
送到地區變電所 = 38.57% * (100%-2%) = 37.79%
http://data.taipower.com.tw/opendata02/apply/file/d051001/0809/%E7%B7%A8%E8%99%9F13%E9%99%84%E4%BB%B6R0.pdf
接下去還有高壓轉低壓的變壓器損耗,從345KV降到380/220/110V,至少要過四層變壓器,就算變壓器最高效率99%...99%*99%*99%*99%=96.06%(事實上效率沒那麼高).變壓器損失約3.94%
https://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=211
電送到你家插座時 = 37.79% * (100%-3.94%) = 36.28%
很可惜,現在只到你家牆上的插座而已,還沒到電池裡,以美國能源局的資料,電池充電損失約16%...這裡包含了交流要先轉直流,再降壓充電,充電控制器要損耗,電池內部化學物質轉換也有損耗....也就是容量1KW的電池,需要1.16KW的電才充得飽...
充到電池裡 = 36.28% * (100%-16%) = 30.47%
以特斯拉官網公布,它的馬達最佳效率為85%,美國能源局資料Power to wheels 是77%-82%,這已經是把煞車/下坡的電力回收都算進去了,如果沒有煞車/下坡電力回收裝置,電池驅動馬達,馬達經齒輪,齒輪經傳動軸,傳動軸轉輪子,輪子帶動車...一路下來電能變動能的轉換效率只有60-70%.
我用特斯拉的最佳效率85%來算.
我用特斯拉的最佳效率85%來算.
驅動車輛行駛時 30.47% * 85% = 25.89%
也就是100%的能源,先過電廠,再過高壓電塔,再充到電池,再讓馬達驅動車輛...只有25.89%的能源轉換效率.以上各環節各數字歡迎查證,有出入太大的地方,歡迎指正!
電池自行放電損耗就必需要了解一下...鋰電池充飽電以後,在24小時之內會損失約5%的容量,擺著每個月自我放電損失約3%...除非晚上睡覺車子擺著充電,就剛好起床時充飽再開去上班,停公司也可以充電,充到下班又剛好充飽,再開回家繼續充電...基本上我是不信車輛的利用率那麼好,都沒有閒置狀態...有閒置狀態,電池就有自我放電的損耗,而且隨電池使用時間越長,自我放電損耗就越高...我抓最低最低估算 3% 放電損失就好.
電池自行放電損耗就必需要了解一下...鋰電池充飽電以後,在24小時之內會損失約5%的容量,擺著每個月自我放電損失約3%...除非晚上睡覺車子擺著充電,就剛好起床時充飽再開去上班,停公司也可以充電,充到下班又剛好充飽,再開回家繼續充電...基本上我是不信車輛的利用率那麼好,都沒有閒置狀態...有閒置狀態,電池就有自我放電的損耗,而且隨電池使用時間越長,自我放電損耗就越高...我抓最低最低估算 3% 放電損失就好.
電池自放電損失 25.89%*(100%-3%)= 25.11%
台灣以火力發電為主力的情況,100%的能源(天然氣,煤碳,柴油...)進行發電,最後成為電動車驅動行駛...能源利用率就25.11%...真實數字只會比這低,特別是電池用久了的損耗,就開一下沒兩公里,電池就掉了5%10%.
如果台灣以水力/核能發電為主力,那我就覺得還接受.用火力發電再倡導電動車,我覺得省能源環保,就是個笑話!
-----------------------------------------------
燃料的開採/提煉/油輪運輸的污染跟能耗...這部份不能都算到油車頭上,除非電廠就水力或核能發電,如果發電廠是用火力發電,它也需要使用燃料,那開採跟運輸的污染跟能耗就一樣要承擔.
汽柴油煉好後,由油罐車送到加油站油槽,中油油罐車常見容量是21000L,平均運送距離約160KM,油罐車油耗平均4KM/L,160KM共耗掉40L,來回計80L...80L/21000L=0.38%
加上蒸發/管路損失,抓0.5%好了.也就是燃料從油廠就到汽車油箱內,約
100%-0.5%=99.5%
現代引擎效率在30%-40%左右,我們就用30%計算.
99.5%*30%=29.85%
也就是100%的燃料在油車上有29.85%轉化成動力.
但這只是引擎發出的動力,還要過變速箱傳到輪胎,變速箱效率依不同型式在82%-93%間,我們就抓85%.
29.85%*85%=25.37%
也就是100%的能源,運到加油站,送到油箱裡給引擎運轉,再驅動車輛...約25.37%的能源轉換效率,也就跟電動車差不到1%.
現代引擎效率在30%-40%左右,我們就用30%計算.
99.5%*30%=29.85%
也就是100%的燃料在油車上有29.85%轉化成動力.
但這只是引擎發出的動力,還要過變速箱傳到輪胎,變速箱效率依不同型式在82%-93%間,我們就抓85%.
29.85%*85%=25.37%
也就是100%的能源,運到加油站,送到油箱裡給引擎運轉,再驅動車輛...約25.37%的能源轉換效率,也就跟電動車差不到1%.
-----------------------------------------------
純電動車=燃料->發電廠->高壓電塔->變電所->充電器->電池->馬達->驅動車輛.
汽柴油車=燃料->加油站->油箱->引擎->驅動車輛.
電動車的隱憂在電池,隨著充放電次數增加而效率越來越差,三年五年,充放電損失可以超過50%,花了一堆電把它充飽,開沒十公里,電剩50%.這都比大卡車要耗能了...除非就電能不依靠燃料/火力產生,電池科技有突破,要不然比較起來,電動車的節能環保就是騙人的.
傳統汽柴油引擎的劣勢在怠速時持續燒油,加速時效率不佳...所以車廠研發Stop&Go系統及油電搭配來改善,充份利用引擎的運轉,提高能源使用率,而且已經有車輛可以到達30%以上的能源使用率.
我覺得發展電動車比較理想的方式是取代傳統油車效率不好的場合使用,比如市區計程車,公車,垃圾車,上下班代步車...以目前科技而言,電動車無法全面取代油車/油電車.
沒有留言:
張貼留言