Гибридная силовая установка — принцип работы
В поисках современных решений существующих проблем производители создают новые виды двигателей, совершенствуют конструкции автомобилей и внедряют улучшенные технологии. Результатом подобной работы стало появление гибридного автомобиля. Сейчас многие с большой уверенностью говорят, что именно так будут выглядеть машины на дорогах в ближайшем будущем.
Термин «гибридный» обозначает автомобиль, который имеет больше одного источника энергии. Мы привыкли к тому, что все автомобили используют двигатель внутреннего сгорания на бензиновом или дизельном топливе. Также раньше были известны так называемые электромобили. Сейчас же производители стараются привлечь покупателей, повышая экономию топлива, поэтому они объединяют двигатель внутреннего сгорания и электромотор в одном автомобиле.
Особенности конструкции
Гибридная силовая установка действительно обладает рядом преимуществ перед традиционными автомобилями.
Главная особенность гибридного двигателя заключается в том, что благодаря ему удается избежать работы двигателя при малых нагрузках, что в сочетании с рекуперацией кинетической энергии заметно повышает эффективность расхода топлива.
Если рассмотреть такой автомобиль более детально, то удастся выделить несколько основных элементов:
- бензиновый мотор;
- электрогенератор;
- гибридная трансмиссия;
- электродвигатель задних и передних колес;
- батарея высокой емкости;
- блок управления силовой системой.
Подобные идеи уже появлялись раньше в том числе в СССР в 70-х годах, часть из них даже находила свое воплощение в различных видах железнодорожного транспорта, карьерной техники и прототипах городских автомобилей. В частности это касается генератора и других. Используя преимущества электромоторов и ДВС гибридный автомобиль способен показать более высокий коэффициент полезного действия, что собственно и является главной целью создания подобных машин. Данные идеи стали особенно актуальны в наше время в условиях повышения цен на топливо.
Подробнее о новинке Российского рынка — автомобиле с гибридной силовой установкой «Ё-мобиль»:
youtube.com/embed/GSYuGe92h7g» frameborder=»0″> Преимущества и недостатки
Среди основных преимуществ отмечают следующие черты:
- экономичность;
- экологическая чистота;
- улучшенные ходовые характеристики;
- увеличенная дальность пробега;
- возможность повторного использования энергии движения.
В то же время на данный момент имеются свои недостатки. В частности это высокая сложность конструкции, вследствие чего увеличивается себестоимость. Из-за этого многие мировые автомобильные компании отказываются или откладывают на неопределенный срок создание подобных образцов. Также усложняется техническое обслуживание, возникают трудности с утилизацией аккумуляторных батарей и т.д.
Принцип работы
Электромотор используется для того, чтобы тронуться с места и дальнейшей езды на малых скоростях. При первичном разгоне батарея начинает отдавать свою энергию, направляя ее на блок управления электропитанием и затем непосредственно на электрические двигатели.
Во время движения в обычном режиме используется одновременно бензиновый двигатель и электромотор. Нагрузка распределяется между ними равномерно. Генератор производит зарядку батареи во время движения, когда в работу вступает ДВС.
Во время разгона основная нагрузка ложится на бензиновый двигатель. Если требуется улучшить динамику, то в дело вступает электромотор. В этом режиме вновь происходит зарядка батареи за счет энергии движения.
Во время торможения гибридная силовая установка использует кинетическую энергию и преобразует ее в электрическую, которая в свою очередь направляется на блок управления электропитанием. Бензиновый двигатель функционирует в нормальном режиме. За счет преобразования кинетической энергии торможения происходит зарядка высоковольтной батареи.
Отсюда можно понять, что гибридные автомобили гораздо более эффективны в работе, хотя бы за счет того, что используется кинетическая энергия, которая до этого просто расходовалась впустую. Кроме того производители устанавливают на свои машины самые современные двигатели внутреннего сгорания и сложные компьютерные системы.
Используя только электрические моторы, можно проехать порядка 100 километров, что также является одним из преимуществ.
Многие специалисты сейчас достаточно уверенно говорят, что это современная система расходования топлива и энергии, в которой так нуждались автомобили. В ближайшее время гибридные установки будут продолжать развиваться и совершенствоваться. Если удастся устранить существующие недостатки — сложность конструкции и более высокую стоимость — то подобные машины завоюют лидерство буквально за несколько лет. Остается только подождать новых шагов от мировых автомобильных компаний и посмотреть своими глазами, что же у них получится.
Фото
Toyota Yaris Hybrid
Toyota FT-Bh концепт гибрид
Toyota FT-Bh концепт гибрид 2
Салон Toyota FT-Bh на гибридной силовой установке
Концепт автомобиля будущего
Видео
Также вам будет интересно посмотреть следующее видео о гибридной силовой установке:
youtube.com/embed/Yomrys5yVMY» frameborder=»0″> Гибридная силовая установка — принцип работы
В поисках современных решений существующих проблем производители создают новые виды двигателей, совершенствуют конструкции автомобилей и внедряют улучшенные технологии. Результатом подобной работы стало появление гибридного автомобиля. Сейчас многие с большой уверенностью говорят, что именно так будут выглядеть машины на дорогах в ближайшем будущем.
Термин «гибридный» обозначает автомобиль, который имеет больше одного источника энергии. Мы привыкли к тому, что все автомобили используют двигатель внутреннего сгорания на бензиновом или дизельном топливе. Также раньше были известны так называемые электромобили. Сейчас же производители стараются привлечь покупателей, повышая экономию топлива, поэтому они объединяют двигатель внутреннего сгорания и электромотор в одном автомобиле.
Особенности конструкции
Гибридная силовая установка действительно обладает рядом преимуществ перед традиционными автомобилями.
Главная особенность гибридного двигателя заключается в том, что благодаря ему удается избежать работы двигателя при малых нагрузках, что в сочетании с рекуперацией кинетической энергии заметно повышает эффективность расхода топлива.
Если рассмотреть такой автомобиль более детально, то удастся выделить несколько основных элементов:
- бензиновый мотор;
- электрогенератор;
- гибридная трансмиссия;
- электродвигатель задних и передних колес;
- батарея высокой емкости;
- блок управления силовой системой.
Подобные идеи уже появлялись раньше в том числе в СССР в 70-х годах, часть из них даже находила свое воплощение в различных видах железнодорожного транспорта, карьерной техники и прототипах городских автомобилей. В частности это касается генератора и других. Используя преимущества электромоторов и ДВС гибридный автомобиль способен показать более высокий коэффициент полезного действия, что собственно и является главной целью создания подобных машин.
Данные идеи стали особенно актуальны в наше время в условиях повышения цен на топливо.
Подробнее о новинке Российского рынка — автомобиле с гибридной силовой установкой «Ё-мобиль»:
Преимущества и недостатки
Среди основных преимуществ отмечают следующие черты:
- экономичность;
- экологическая чистота;
- улучшенные ходовые характеристики;
- увеличенная дальность пробега;
- возможность повторного использования энергии движения.
В то же время на данный момент имеются свои недостатки. В частности это высокая сложность конструкции, вследствие чего увеличивается себестоимость. Из-за этого многие мировые автомобильные компании отказываются или откладывают на неопределенный срок создание подобных образцов. Также усложняется техническое обслуживание, возникают трудности с утилизацией аккумуляторных батарей и т.д.
Принцип работы
Электромотор используется для того, чтобы тронуться с места и дальнейшей езды на малых скоростях.
При первичном разгоне батарея начинает отдавать свою энергию, направляя ее на блок управления электропитанием и затем непосредственно на электрические двигатели.
Во время движения в обычном режиме используется одновременно бензиновый двигатель и электромотор. Нагрузка распределяется между ними равномерно. Генератор производит зарядку батареи во время движения, когда в работу вступает ДВС.
Во время разгона основная нагрузка ложится на бензиновый двигатель. Если требуется улучшить динамику, то в дело вступает электромотор. В этом режиме вновь происходит зарядка батареи за счет энергии движения.
Во время торможения гибридная силовая установка использует кинетическую энергию и преобразует ее в электрическую, которая в свою очередь направляется на блок управления электропитанием. Бензиновый двигатель функционирует в нормальном режиме. За счет преобразования кинетической энергии торможения происходит зарядка высоковольтной батареи.
Отсюда можно понять, что гибридные автомобили гораздо более эффективны в работе, хотя бы за счет того, что используется кинетическая энергия, которая до этого просто расходовалась впустую.
Используя только электрические моторы, можно проехать порядка 100 километров, что также является одним из преимуществ.
Многие специалисты сейчас достаточно уверенно говорят, что это современная система расходования топлива и энергии, в которой так нуждались автомобили. В ближайшее время гибридные установки будут продолжать развиваться и совершенствоваться. Если удастся устранить существующие недостатки — сложность конструкции и более высокую стоимость — то подобные машины завоюют лидерство буквально за несколько лет. Остается только подождать новых шагов от мировых автомобильных компаний и посмотреть своими глазами, что же у них получится.
Фото
Toyota Yaris Hybrid
Toyota FT-Bh концепт гибрид
Toyota FT-Bh концепт гибрид 2
Салон Toyota FT-Bh на гибридной силовой установке
Концепт автомобиля будущего
Видео
Также вам будет интересно посмотреть следующее видео о гибридной силовой установке:
youtube.com/embed/Yomrys5yVMY» frameborder=»0″> Гибридные электростанции: статус установленных и предлагаемых проектов
Тип публикации
Краткое описание политики
Дата опубликована
07/2020
Авторы
Райан Х. Уйзер, Марк Болингер, Уилл Горман, Джозеф Рэнд, Seongeun Jeong, Joymim Seel, Cody Warner, Ben Paulos
Abstract
4
4
4
4
40004
49 Поскольку цены на аккумуляторы падают, а производство ветровой и солнечной энергии растет, разработчики электростанций все чаще объединяют ветряные и солнечные проекты с батареями на месте, создавая «гибридные» электростанции. Но гибридные или совмещенные электростанции десятилетиями были частью электроэнергетического баланса США с широким спектром конфигураций, которые выходят за рамки сопряжения генератора с батареей. Эта новая сводка отслеживает и отображает существующие гибридные и совместно расположенные электростанции в Соединенных Штатах, а также синтезирует данные из очередей присоединения генерации, чтобы продемонстрировать интерес разработчиков к следующей волне электростанций.
Объем включает совместно расположенные гибридные установки, которые объединяют два или более генераторов и/или которые объединяют генерацию с хранилищем в одной точке соединения, а также полные гибриды, которые имеют совместное расположение и совместное управление. Основное внимание уделяется более крупным системам мощностью 1 МВт+: более распространенными становятся также более мелкие (часто за счетчиком) проекты, но они не включаются в синтез данных. Частично основываясь на данных формы 860 EIA, на конец 2019 года в Соединенных Штатах уже работало не менее 125 совместно расположенных гибридных электростанций (> 1 МВт)., общей мощностью более 14 ГВт. Некоторые из наиболее распространенных конфигураций включают ветроэнергетику + хранение (13 проектов, 1290 МВт ветра, 184 МВт хранения), PV + хранение (40 проектов, 882 МВт PV, 169 МВт хранения) и ископаемое + хранение (10 проектов, 2414 МВт ископаемое топливо). , 91 МВт хранилища). Данные из очередей присоединения демонстрируют значительный коммерческий интерес, который существует к гибридным электростанциям, особенно солнечным, совмещенным с хранилищем.
К концу 2019 года на очереди в стране стояло не менее 367 ГВт солнечных электростанций; 102 ГВт (~ 28%) этой мощности было предложено в качестве гибрида, чаще всего в сочетании с фотоэлектрическими батареями. Что касается ветроэнергетики, 225 ГВт мощности стояли в очереди, а 11 ГВт (~ 5%) предлагались в качестве гибрида, опять же чаще всего в сочетании с ветровой энергией и аккумулированием. Предлагаемые солнечные + аккумуляторные установки расположены по всей территории Соединенных Штатов, но Калифорния и запад, не входящий в ISO, представляют собой наиболее заметные области коммерческого интереса. Предлагаемые ветроаккумулирующие и автономные аккумулирующие электростанции также в некоторой степени ориентированы на эти регионы страны.
Год публикации
2020
Язык публикации
ENG
Цитирование Ключ
34197
Организация:
- Электрические рынки и политическая группа, Анализ энергетики и воздействие на экологические воздействия, Отдел устойчивых энергетических систем, отдел устойчивой энергетики, отдел устойчивой энергетики и политические группы, энергетический анализ и воздействие на экологические воздействия, отделение устойчивых энергетических систем, отделение устойчивых энергетических энергетических систем, отдел устойчивых энергетических энергетических систем и политическая группа по анализу энергии и воздействия на окружающую среду, отдел устойчивых энергетических систем, отдел устойчивой энергетики.
Области исследований:
- Стоимость, выгоды и анализ рынка, инфраструктура и оценка сетевых операций, возобновляемые источники энергии, рынки электроэнергии и политика
Подпишитесь на нашу рассылку
закрыть
Гибридные электростанции: статус действующих и предлагаемых станций
Эксплуатационные гибридные электростанции по состоянию на конец 2021 г.
Падение цен на батареи и рост переменной генерации из возобновляемых источников вызывают всплеск интереса к «гибридным» электростанциям, которые сочетают, например, ветровую или солнечную генерирующую мощность с когенерацией. расположенные аккумуляторы. В то время как большая часть текущего интереса связана с сопряжением фотоэлектрических (PV) станций с батареями, другие типы гибридных или совместно расположенных станций с широким диапазоном конфигураций были частью электроэнергетического баланса США на протяжении десятилетий.
Этот ежегодно обновляемый брифинг отслеживает и отображает существующие гибридные или совместно расположенные электростанции в Соединенных Штатах, а также синтезирует данные, полученные из соглашений о закупке электроэнергии (PPA) и очередей присоединения генерации, чтобы пролить свет на краткосрочные и долгосрочные пути развития. Объем включает в себя совместно расположенные гибридные установки, которые объединяют два или более генераторов и/или которые объединяют генерацию с хранилищем в одной точке соединения, а также полные гибриды, которые обеспечивают совместное размещение и совместное управление. Основное внимание уделяется электростанциям мощностью один мегаватт (МВт) или более; более мелкие (часто незаметные) проекты также становятся все более распространенными, но они не включены в этот синтез данных.
Основные выводы последнего брифинга включают:
- В конце 2021 года в Соединенных Штатах действовало около 300 гибридных электростанций (> 1 МВт), общей генерирующей мощностью почти 36 гигаватт (ГВт) и 3,2 ГВт/час. 8,1 ГВтч накопителя энергии. Фотоэлектрические электростанции + аккумуляторы на сегодняшний день являются наиболее распространенными, доминирующими с точки зрения количества станций (140), емкости хранения (2,2 ГВт / 7,0 ГВтч), соотношения хранения и генератора (53%) и продолжительности хранения (3,2 часа). Но существует также около двадцати других конфигураций гибридных установок, включая несколько различных категорий гибридных ископаемых (в каждой из которых преобладает ископаемый компонент), а также ветровая + аккумулирующая, ветровая + фотоэлектрическая, ветровая + фотоэлектрическая + аккумулирующая, геотермальная + фотоэлектрическая и другие.
- Прошлый год был годом прорыва, в частности, для гибридов PV+аккумулятор: 67 из 74 гибридов, добавленных в 2021 году, были гибридами PV+аккумулятор. К концу 2021 года в гибридных фотоэлектрических батареях и накопителях было установлено больше ГВт аккумуляторной емкости (2,2 ГВт), чем в автономных аккумулирующих электростанциях (1,8 ГВт). Разница еще более заметна в энергетическом плане: фотоэлектрические электростанции + аккумуляторы имеют в два раза большую емкость аккумуляторов, чем автономные аккумуляторы (7 ГВт-ч против 3,5 ГВт-ч соответственно). Большая часть емкости аккумуляторов, добавленных в гибридной форме в 2021 году, была модернизирована для уже существующей фотоэлектрической установки.
- Данные о строящихся электростанциях из очередей присоединения всех семи ISO/RTO, а также 35 отдельных коммунальных предприятий позволяют предположить, что эти тенденции гибридизации, вероятно, сохранятся. По состоянию на конец 2021 года в очереди в стране стояло более 670 ГВт солнечных электростанций; 285 ГВт (~ 42%) этой мощности было предложено в качестве гибрида, чаще всего сочетающего PV с аккумуляторным хранилищем (PV + хранение составляло почти 90% всей гибридной мощности в очередях). Что касается ветра, то в очереди стояли 247 ГВт мощностей, из них 19GW (~8%), предложенный в качестве гибрида, опять же чаще всего сочетает ветровую энергию с хранилищем (ветер + хранилище составляет ~4% всей гибридной емкости в очередях). Между тем, по оценкам, почти половина всего хранилища в очередях является частью гибридной установки. Хотя многие из этих предлагаемых электростанций в конечном итоге не будут запущены в коммерческую эксплуатацию, интерес к гибридным электростанциям, особенно к фотоэлектрическим системам + накопителям, заметен.
- В отчете также рассматриваются данные о ценах по соглашениям о покупке электроэнергии (PPA) из выборки действующих и планируемых фотоэлектрических электростанций + аккумуляторы. Несмотря на то, что цены на PPA PV + хранение со временем упали, «выровненные сумматоры накопления» недавно несколько выросли до ~ 5500 долларов США / МВт-месяц, ~ 45 долларов США / МВт-ч (при условии, что один полный цикл в день) или ~ 15 долларов США / МВт-ч-PV. . Некоторое недавнее повышение цен может просто отражать тенденцию к более высокому соотношению емкости батареи и фотоэлектрической батареи с течением времени, что увеличивает затраты при прочих равных условиях. Широко разрекламированное влияние инфляции и давления в цепочке поставок на цены на батареи, несомненно, также вносит свой вклад.
8,1 ГВтч накопителя энергии. Фотоэлектрические электростанции + аккумуляторы на сегодняшний день являются наиболее распространенными, доминирующими с точки зрения количества станций (140), емкости хранения (2,2 ГВт / 7,0 ГВтч), соотношения хранения и генератора (53%) и продолжительности хранения (3,2 часа). Но существует также около двадцати других конфигураций гибридных установок, включая несколько различных категорий гибридных ископаемых (в каждой из которых преобладает ископаемый компонент), а также ветровая + аккумулирующая, ветровая + фотоэлектрическая, ветровая + фотоэлектрическая + аккумулирующая, геотермальная + фотоэлектрическая и другие.
Разница еще более заметна в энергетическом плане: фотоэлектрические электростанции + аккумуляторы имеют в два раза большую емкость аккумуляторов, чем автономные аккумуляторы (7 ГВт-ч против 3,5 ГВт-ч соответственно). Большая часть емкости аккумуляторов, добавленных в гибридной форме в 2021 году, была модернизирована для уже существующей фотоэлектрической установки.
Между тем, по оценкам, почти половина всего хранилища в очередях является частью гибридной установки. Хотя многие из этих предлагаемых электростанций в конечном итоге не будут запущены в коммерческую эксплуатацию, интерес к гибридным электростанциям, особенно к фотоэлектрическим системам + накопителям, заметен.
Для получения дополнительной информации об этих и других выводах см. краткий брифинг в формате PowerPoint, который можно загрузить здесь. Брифинг сопровождается двумя визуализациями данных, одна из которых посвящена онлайн-станциям, а другая — тем, которые находятся в очередях на присоединение, а также файлом данных Excel с подробной информацией об отдельных станциях.
Наконец, исследователи из лаборатории Беркли представят результаты последнего выпуска во время бесплатного вебинара 18 августа 2022 года в 13:00 по восточному времени. Нажмите здесь, чтобы зарегистрироваться.
Примечание. Читателям, интересующимся гибридами, может быть интересен и другой краткий брифинг, поскольку в нем обобщаются десять основных результатов исследований, связанных с гибридами, проведенных нашей группой до 2021 года.
- Персонал
- Визуализация
Руководитель проекта
MABolinger@lbl.
