Baterije: šta je kW, a šta kWh??

Automobili koji će biti pokretani električnom energijom su izvijesni i sigurni kao i nestanak naše planete. Električni automobili i uopšte vozila su već tu, a u budućnosti će ih biti sve više i više, dok ne preostanu samo oni. Nestanak planete? Ne, nismo se šalili, izvjesan je, no nadajmo se u nemjerljivo dalekoj budućnosti. Već sada se treba upoznavati sa ovim načinom pogona automobila.

Zašto već sada električni automobili? Nije samo krivac nafta, cijene nafte, krivac je i ono što se dešava sa planetom. Sav ugljendioksid u atmosferi koji pravi efekat staklenika, doduše pitanje jesu li samo ljudi krivci za početak drastičnih promjena klime, jer NASA ima informacije i o povećanju temperatura i na drugim planetama. Što se tiče zemlje je li zaista ima promjena ili je sve prenapuhano? Sada je skoro ponoć, Mostar, zadnji dan mjeseca koji se zove i studeni. Koliko je studeni pokazuje slika u okviru ovog teksta.

Temperatura, skoro pa poželjna za neko ljetno veče! Eto još jednog od razloga zašto električna energija u automobilima budućnosti!
www.automotosvijet.com
Kao prvo, prije nego budemo pisali o hibridnim pogonima, pogonima isključivo na električnu energiju, tehnologijama iz ove oblasti, trebali bi se upoznati sa mjernim jedinicama koje se koriste u ovoj oblasti.
www.automotosvijet.com
Kod današnjih automobila energija je smještena u hemijskom obliku, u gorivu kojeg sipamo u rezervoar. Ta energija se oslobađa sagorijevanjem, gdje se toplota koristi kako bi se dobio mehanički rad koji pokreće današnja vozila. Koeficijent iskorištenja energije kod takvog načina je svakako ispod 45 posto kod dizel motora, a kod benzinaca još manji. Dakle više od pola energije "ode u zrak" u vidu toplote. Hladno sagorijevanje je nemoguće, a to je jedini način da bi se sva energija iskoristila.
www.automotosvijet.com
Kod električne energije, rezervoar su u stvari baterije koje napajaju elektromotore gdje se električna energija pretvara u mehanički rad. Kako? Priča za drugu temu! Prednosti i mane jednog ili drugog rješenja ćemo opisati u nekom tekstu o hibridnim pogonima.
www.automotosvijet.com
Dakle vidimo da se radi o potpuno drugačijoj pogonskoj energiji, a ovo podrazumijeva i poznavanje nekih drugih jedinica za neke druge veličine u odnosu na one na koje smo navikli kod SUS motora.
www.automotosvijet.com
Prva i osnovna jedinica mjere koju treba shvatiti jest kWh. Ovo je oznaka za kiloWatt sat. Watt je jedinica za snagu, prefiks "kilo" ispred označava 1.000 puta veću veličinu, dakle u ovom slučaju 1.000 Watti (1 kWh = 1.000 Wh). Snaga se označava u kiloWatima (kW), a množeći ovu veličinu sa cca 1,359 dobiće se snaga u konjskim snagama (KS).


ww.automotosvijet.com
Jedinica kojom se izražava energetska vrijednost baterija je kWh. Ona označava koliko se teoretski energije može isporučiti u periodu od jednog sata. Oni koji poznaju osnovne jedinice će bez problema zaključiti da 1kWh iznosi 3.600.000 J (Džula), što znači da je kWh jedinica za energiju!



Jedinica za snagu (Watt, a 1.000 puta veća je kiloWatt) je mjera za generisanu energiju u datom trenutku, dok jedinica za energiju (Ws ili kWh) kaže koliko energije se teoretski može najviše iscrpiti za pretpostavljeni vremenski period, u ovom slučaju od jednog sata rada. Mjera za energetsku vrijednost baterija je upravo to, koliko energije se najviše može iscrpiti za pretpostavljeni period od jednog sata. Banalni primjer za potrošnju energije: sijalica 100 Watti, za 10 sati potroši 100x10=1.000 Wh ili 1kiloWatt sat (kWh).

Ovo ne znači da je baterija od naprimjer 30kWh sposobna isporučivati svi 30kWh u periodu jednog sata ili to može tek u periodu od tri sata po 10kWh. To je već mjera "najveće snage" ili "stepena snage", što ćemo ispod objasniti, a ne mjera za energetsku vrijednost energije.

Dakle spomenuli smo i još jednu veličinu koja je karakteristična za baterije, a to je "stepen snage" ili "najveća snaga". To je u stvari naš naziv, i držat ćemo se njega. Smatramo ga jednostavnim i shvatljivim. On predstavlja mjeru za najveću snagu koju motor može odjednom isporučivati. Pošto je mjera za snagu kiloWatim to je u stvari i mjera za ovu veličinu.
Da to predstavimo slikovito:
Imate rezervoar sa benzinom. Njegova energetska vrijednost može biti 800kWh energije, ali koliko u stvari može isporučitvati snage odjednom? Zamislite sada na takvom rezervoaru cjevčicu veličine one na igli za "vakcinu". Jasno je da je time ograničeno koliko snažan motor može biti pokretan benzinom iz toga rezrvoara. Tako je i sa baterijama, a mjera za to je "stepen snage" ili "najveća snaga". Baterije mogu imati energetsku vrijednost možeda i 100kWh, ali to ne mora da znači da mogu pokretati motor snage 100kW u trajanju od 60 minuta. Ako je "stepen snage" ili "najveća snaga" 20kW, to znači da takve baterije mogu pokretati motor čija je najveća snaga 20kW i to u trajanju od 5 sati (teorijski u idealnim uslovima), i tako iscrpiti svoju energetsku vrijednost od 100kWh.
www.automotosvijet.com
U zavisnosti od intenziteta potrošnje zavisi i pređeni put sa jednim punjenjem baterija. Ima tu raznih rješenja, a ona su ograničena i stepenom snage baterija. Litium-ionske baterije imaju visok stepen snage. Ali ima i raznih konstruktivnih rješenja vezanih za potrošnju energije iz baterija. Chevrolet Volt, o kojem se toliko piše, koristi energiju iz baterija tako da ne može početi crpiti cijelu energetsku vrijednost, tj cijelu najveću snagu odmah. Najviše koliko može opteretiti baterije jest da iz njih crpi pola od one energije koju one mogu najviše isporučiti odjednom (najveća snaga). Konkretno: Energetska vrijednost baterija kod Volta je (jedan od previh planiranih) 16kWh. Usput, njihovo trajanje je 10 godina i predviđeno je da automobil koristeći njih može preći skoro 250.000 kilometara, a sistem pogona dizajniran tako da može crpiti samo 8kWh najviše u svakom momentu. Predviđeno je u početku da je pređeni put sa jednim punjenjem oko 70km, no baterije se razvijaju, tehnologija se usavršava pa će sasvim sigurno rasti i vrijednost pređenog puta i kada Volt poče izlaziti sa proizvodnih traka sasvims igurno će ova vrijednost biti drugačija (čitaj: veća)!

 

Automobil

 

Energetska vrijednost baterije

Službene procjene pređene kilometraže sa jednim punjenjem baterija

 

Pređeni put u km sa 1kWh

Chevy Volt

16 kWh

65 km

cca 4

Ford Focus BEV

23 kWh

120 km

cca 5,1

Tesla Model S (base model)

42 kWh

260 km

cca 6,1

Nissan Leaf

24 kWh

160 km

cca 6,6

Tesla Roadster

53 kWh

390 km

cca 7,4

Citroën C-ZERO

16 kWh

130 km

cca 8

A123 PHEV Prius

5 kWh

50-65 km (uz najveću brzinu 55 km/h)

------

Ne treba rješenje koje je primijenjeno na Volt pogonskom sistemu odmah smatrati lošijim od nekoga koji odmah ima na raspolaganju 100 posto energetske vrijednosti baterije, uslovno rečeno. Evo i zašto: Voltove baterije su predviđene da traju 10 godina, i da za cijelo to vrijeme baterijama energetska vrijednost ne opada i da je na nivou 100 posto. Uporedimo Volt sa Tesla Roadsterom, koji iz prethodne tablice izgleda fantastično, i kod kojeg pogon može povući odmah svih 53kW na sat. Tesline baterije će spasti na 70 posto energetske vrijednosti i to već za četiri do pet godina.

Sada uzimajući u obzir cijenu koštanja baterija (trenutno oko 1.500 KM po 1kWh) treba se u stvari znati šta se želi prilikom odabira vozila na električnu energiju: performanse bez obzira na cijenu eksploatacije ili što nižu cijenu eksploatacije, a u obzir uzeti i pređeni put sa jednim punjenjem. Treba imati u vidu i da se cijena proizvodnje baterija kreće na niže, pa se očekuje da će u narednih nekoliko godina psti za više od 50 posto od gore navedene.
www.automotosvijet.com
Red je spomenuti i propulzivne ćelije goriva. Ove ćelije se kod nas potpuno pogrešno prevode sa "gorive ćelije" što samo po sebi nema smisla, jer se radi o "fuell cell" ili ćelijama goriva. Pogrešan izraz se udomaćio samo zahvaljujući tome što prevodilac ili interpretator nije poznavao materiju, a svi su bez ikakve želje za provjerom termina isti prihvatili i tako naopak se udomaćio u našem jeziku. Mi dodajemo još i naziv propulzivne, jer je to u stvari i princip rada. Prolazak vodonika kroz određene pregrade (membrane) na njenim krajevima indukuje razliku potencijala, a to jeu stvari napon, dakle na krajevima se indukuje električna struja. Propulzivne ćelije goriva ne skladište električnu energiju već se električna energija u njima stvara. Vodonik koji je uskladišten negdje u rezervoaru se dovodi do njih, prolazi kroz membranu, električna energija nastala na krajevima membrane se vodi ka elektromotorima za pokretanje vozila, a kao ispušni plin nastaje najobičnija vodena para.
www.automotosvijet.com
Malo poređenja uskladištene energije. Količina od 10 litara benzina sadrži 80kWh energije. I košta 20-ak KM. Jedan jedini kilogram vodonika sadži čak 39,7 kWh energije. Ovo je oko 4,5 puta više nego je kod benzina.
www.automotosvijet.com
I propulzivne ćelije goriva imaju "stepen snage" ili "najveću snagu", to je ona vrijednost koja govori koliko maksimalno mogu isporučivati snage u jednom momentu. Pošto ih ima više, evo navodimo primjer jednog tipa, na engleskom se zove Proton Exchange Membrane (Membrana izmjene protona). Ona iznosi od 50 do 250kW, ili u konjskim snagama od 68 do 340KS!
www.automotosvijet.com
Ovim smo samo načeli tehniku iz oblasti pogona na baterije, bitno je da se razlikuju snaga, količina energije i najveća snaga (ili stepen snage) baterija ili propulzivnih ćelija goriva.

Nedžad Grebović, dipl.ing.maš.


Tekst niti dio teksta ne smije se kopirati bez dopuštenja magazina.
Isključiva prava na članak ima AutoMotoSvijet

POSLJEDNJI TESTOVI:

TEST: Toyota C-HR GR Sport Premiere AWD-i (hibrid)

arrow_forward

TEST: Kia Sportage 1.6 T-GDI LX Fresh

arrow_forward

TEST: Toyota bZ4X FWD EXECUTIVE/ Iskustva sa električnim automobilom

arrow_forward

Prodajni Savjetnik

Profesionalna prodaja rabljenog automobila

Profesionalna prodaja rabljenog automobila

More details