Содержание
Введение 4
1 Концепции
развития электромобилей в
России и в мире 5
1.1 Преимущества
и недостатки электромобилей в сравнении
с сегодняшними популярными двигателями 6
1.1.1 Двигатели
внутреннего сгорания 6
1.1.2 Гибридные
автомобили 11
2 Перспективы
развития Электромобилей в России 13
2.1 Технические
проблемы с приобретением и
внедрением электромобилей в России 13
2.2 Развитие
электромобилей в России 15
2.3 Потенциальная
целевая аудитория 19
3 Экономические
обоснования на примере электромобиля
Marussia EL-21 ElectRiser 20
3.1 Способы продвижения
на Российском рынке 22
Заключение 24
Список использованных
источников 25
Приложение
А – Содержание презентации 26
Введение
Электромобиль
– совершенно новое устройство для передвижения,
топливом которого является электричество.
Тема моей курсовой
работы – внедрение новшеств в автомобильный
парк России. Эта тема актуальна тем, что
использование бензина приносит вред
окружающей среде и дорогостояще, чем
электроэнергия. Учитывается также тот
факт, что мировых запасов нефти хватит
примерно на 50 лет.
Цель этой работы
– рассмотреть, сравнить имеющиеся автомобили
и рекомендации по введению альтернативных
источников передвижения.
В курсовой работе
необходимо решить следующие задачи:
- ознакомиться
с преимуществами и недостатками
по сравнению с другими видами
автотранспорта;
- выяснить
каковы перспективы развития
для РФ;
- рассчитать
экономические показатели и экономически
обосновать, чем выгоднее электромобиль.
Объектом исследования
курсовой работы являются электромобили
для среднего класса.
Практическая
значимость курсовой работы заключается
в том, что на основе этого анализа мы можем
дать рекомендации о целесообразности
использования электромобиля в определённый
срок, основанный на расчёте окупаемости
новшества.
При написании
данной курсовой работы использовались
различные учебники, словари, журнальные
статьи, электронные статьи.
1 Концепции
развития электромобилей в России и в
мире
Электромобиль
главным образом обладает огромными преимуществами
перед автомобилями с ДВС и гибридными
автомобилями. Однако их внедрение в Российскую
среду озадачивается в связи с тем, что
электроподстанции не в состоянии заряжать
нынешние электромобили. Тем не менее,
ведущие мировые лидеры по производству
автомобилей (такие, как BMW, Audi и Marussia) хотят
решить эту проблему и заняться внедрением
энергосберегающих двигателей, которые
могут быть не только в автомобилях их
производства, но и также в автомобилях
старых образцов.
Тем не менее,
инженеры утверждают, что довести до совершенства
не получится, так как автомобили Российского
производства не могут быть ими оснащены
по огромному числу признаков и несоответствующих
характеристик. Эти заботы возьмёт на
себя ВАЗ и Marussia, у которой производство
электромобилей является приоритетом
с самого основания холдинга, как указанно
в источнике [1].
Таким образом,
утверждать сейчас о продвижении в РФ
этой разработки не стоит, так как данный
проект будет реализован ближе к 2016 году.
Он повлечёт за собой крах бензиновой
промышленности и принесёт колоссальный
успех производителям электрических приборов
и выработки электроэнергии. Несомненно,
такой вид деятельности является очень
прогрессивным и менее затратным с экономической
стороны. Но там, где есть свои плюсы –
всегда присутствуют минусы.
1.1 Преимущества
и недостатки электромобилей в сравнении
с сегодняшними популярными двигателями
В данном разделе рассматриваются
сходства и различия автомобилей с двигателями
ДВС (двигателями внутреннего сгорания)
и гибридных автомобилей между электромобилями.
Также будут приведены главные достоинства
электромобилей, которые покажут их эффективность
и полезность, а также отрицательные качества
1.1.1 Двигатели внутреннего
сгорания
По сравнению
с двигателями внутреннего сгорания (здесь
стоит учесть, что ДВС могут питаться не
только углеродосодержащим топливом,
но и водородом) электромобили обладают
следующими преимуществами и недостатками.
Преимущества:
- отсутствие вредных выхлопов
в месте нахождения автомобиля;
- более высокая экологичность
ввиду отсутствия необходимости применения
нефтяного топлива, антифризов, моторных
масел, а также фильтров для этих жидкостей;
- простота техобслуживания,
большой межсервисный пробег, дешевизна ТО и ТР;
- низкая пожаро - и взрывоопасность
при аварии;
- простота конструкции (простота
электродвигателя и трансмиссии; отсутствие
необходимости в переключении передач
ввиду высокой приспособляемости крутящего
момента тягостного электродвигателя
(ТЭД) к изменениям внешней нагрузки,
низкой устойчивой частоты вращения вала
электродвигателя, возможности его реверсирования)
и управления, высокая надёжность и долговечность
экипажной части (до 20—25 лет) в сравнении
с обычным автомобилем;
- ДВС является источником возникновения динамических нагрузок и крутильных колебаний в трансмиссии автомобиля и источником вибраций, передающихся несущей конструкции автомобиля;
- возможность подзарядки от
бытовой электрической сети (розетки),
но такой способ в 5—10 раз дольше, чем от
специального высоковольтного зарядного устройства;
- автомобиль с электроприводом —
единственный вариант применения на легковом
автотранспорте дешёвой (по сравнению
с нефтяным или водородным топливом) энергии;
- массовое применение электромобилей
смогло бы помочь в решении проблемы «энергетического пика» за счёт
подзарядки аккумуляторов в ночное время;
- ТЭД имеют КПД до 90-95 % по сравнению с 22-42 %
у ДВС;
- меньший шум за счёт меньшего количества
движимых частей и механических передач;
- высокая плавность хода с широким
интервалом изменения частоты вращения вала двигателя;
- возможность подзарядки аккумуляторов
во время рекуперативного торможения;
- возможность торможения самим
электродвигателем (режим электромагнитного тормоза)
без использования механических тормозов —
отсутствие трения и, соответственно,
износа тормозов;
- простая возможность реализации
полного привода и торможения путём применения
схемы «мотор-колесо», что позволяет,
помимо прочего, легко реализовать систему
поворота всех четырёх колёс, вплоть до
положения, перпендикулярного кузову
электромобиля.
Недостатки:
- аккумуляторы за полтора века
эволюции так и не достигли плотности
энергии и стоимости, сопоставимой с горючим
топливом, однако и этого уже достаточно,
чтобы почти на равных конкурировать с
автомобилями на бензине. В ноябре 2005 года
А123 System анонсировала новый высокомощный
быстро заряжающийся элемент питания,
основанный на исследованиях, лицензированных
MIT. Первая партия элементов была выпущена
в 1-м квартале 2006 года и использовалась
для питания электроинструментов DeWalt
и стартеров авиадвигателей. Идея нового
аккумулятора заключается в активизации
литиево-ионного обмена между электродами.
С помощью наночастиц удалось развить
обменную поверхность электродов и получить
более интенсивный ионный поток. Чтобы
исключить слишком сильное нагревание
и возможный взрыв электродов, авторы
разработки применили в катодах вместо
лития/оксида кобальта литий/фосфат железа.
Новые батареи отличаются не только большой
ёмкостью, но и быстротой зарядки. Всего
30 минут требуется, чтобы зарядить их;
- проблемой является производство
и утилизация аккумуляторов,
которые часто содержат ядовитые компоненты
(например, свинец или литий) и кислоты;
- часть энергии аккумуляторов тратится на
охлаждение или обогрев салона автомобиля,
а также питание прочих бортовых энергопотребителей
(например, свет или воздушный компрессор). Но вряд
ли это можно назвать существенным недостатком;
- для массового применения электромобилей
требуется создание соответствующей инфраструктуры
для подзарядки аккумуляторов («автозарядные»
станции). Однако когда-то и АЗС тоже не
существовало;
- при массовом использовании
электромобилей в момент их зарядки от
бытовой сети возрастают перегрузки электрических
сетей «последней мили», что чревато снижением
качества энергоснабжения и риском локальных
аварий сети;
- длительное время зарядки аккумуляторов
по сравнению с заправкой топливом. Однако, в отличие
от АЗС, месторасположения зарядных станций
не имеют столь строгих ограничений и
могут располагаться в более удобных местах,
например, на парковках возле супермаркетов,
и могут быть более распространены, чем
автозаправочные станции;
- малый пробег большинства электромобилей
на одной зарядке. Литиевая батарея ёмкостью
24 кВт·ч позволяет электромобилю проехать
около 160 км. Использование кондиционера,
отопителя салона, загрузка электромобиля
пассажирами или грузом, движение с частым
разгоном/торможением и скоростью более
90-100 км/ч уменьшают пробег до 2-х раз (до
80 км). Однако "большинство" не означает
"все". Электрический седан Tesla Model
S имеет батарею ёмкостью 85 кВт/ч, которая
позволяет ему преодолевать 480 километров
на скорости 90 км/ч, что сопоставимо с пробегом
большинства бензиновых машин;
- высокая стоимость литиевых
батарей, или высокий вес достаточно ёмких
свинцовых батарей. Другие типы батарей
в электромобилях практически не используются;
- ухудшение характеристик батарей
на холоде. Но то, что подразумевается
под этим ухудшением, часто понимается
не совсем верно. Считается, что на морозе
быстрее садится аккумулятор. При этом
часто приводят в пример 12-вольтовый автомобильный
АКБ, который не в силах завести машину
в -20. Вследствие чего выводят вердикт
- сел. На самом деле всё несколько иначе
- стартер требует токи, в несколько раз
превышающие номинал АКБ (ёмкость свинцовой
АКБ 0,72 кВтч; мощность стартера около 4
кВт), в мороз электролит густеет, и ему
становится сложнее быстро отдавать заряд.
Но ёмкость его как была 60 Ah, так и осталась,
в чём легко убедиться, подключив к нему
нагрузку поменьше. Электромобилю же для
езды требуется мощность во много раз
меньше номинала батареи (ёмкость аккумулятора
Теслы 85 кВт/час, электромотору, в среднем,
для движения требуется лишь 10 кВт) вследствие
чего нагрузка на неё приходится более
щадящая. Отрицательные температуры сказываются
только на динамике разгона электромобилей,
при которой мощность потребления может
подскакивать до 200 кВт и выше. В этом случае
батареи действительно испытывают затруднения
с отдачей большой мощности;
- деградация литиевых и других
батарей с возрастом. В лучших моделях
литиевых батарей через 5-8 лет остаётся
менее 80 % ёмкости;
- мощность, вырабатываемая всеми
современными электростанциями, значительно
меньше, чем мощность всех современных
автомобилей. Вырабатываемой энергии
не хватит на одновременную зарядку очень
большого количества электромобилей.
Однако следует учесть, что выработка
бензина также требует электричества
(до 5кВт*ч на литр), поэтому по мере уменьшения
мирового потребления бензина, мощности
электростанций будут перераспределяться
в сторону энергообеспечения электромобилей;
- для стран с холодным климатом,
особенно России, очень остро стоит вопрос
отопления салона. Для эффективного отопления
салона машины средних размеров нужно
около 2-3 кВт тепловой мощности, в то время
как ёмкость батареи продающегося в России
Mitsubishi i-MiEV составляет около 16 кВт/час,
и включённая печь может существенно отразиться
на его запасе хода. Однако существуют
электромобили и с более ёмкими батареями,
как в случае с Tesla Model S, включённойпечки,
которой хватит на 2 суток непрерывной
работы.
1.1.2 Гибридные
автомобили
Преимущества:
- общая простота конструкции
и управления в сравнении с гибридными
автомобилями;
- меньшее количество механических
элементов и деталей;
- более высокая надёжность;
- простота ремонта и обслуживания, а, как следствие,
и более низкие затраты при эксплуатации;
- меньшее загрязнение окружающей
среды;
- отсутствие необходимости
в топливе. Однако, стоит заметить,
что некоторые гибриды тоже могут обходиться
без топлива (технология PHEV или Plug In Hybrid);
- существенная экономия на 1 км
пути в смешанном или загородном цикле;
- более простая электроника,
управляющая тяговой установкой, так как
нет необходимости управлять отдельно
разнородными двигателями;
- в большинстве случаев более
низкая стоимость;
- отсутствие трансмиссии, в
отличие от механических гибридов;
- аккумуляторы электромобиля
работают очень активно, а, следовательно,
довольно сильно нагреваются. Аккумуляторы
же гибрида работают в более щадящем режиме
и мало греются. Следовательно, при низких
температурах окружающей среды ёмкость
аккумуляторов у гибридного автомобиля
будет существенно снижаться. Однако некоторые
гибридные автомобили (например, Toyota Prius
3) имеют общую гибридную систему охлаждения,
нагревающую зимою тяговый аккумулятор
от ДВС, а летом, соответственно, охлаждающую.
Недостатки:
- большая масса аккумуляторов;
- длительная зарядка аккумуляторов,
однако, существуют способы «быстрой зарядки»
до неполной ёмкости батареи;
- в большинстве случаев низкие
динамические показатели;
- в некоторых гибридах вообще
отсутствуют электрические аккумуляторные
батареи;
- наиболее крупные автомобилестроительные
компании после 2000-х уделяют мало внимания
электромобилям в пользу гибридов;
- в некоторых моделях гибридных
автомобилей возможна реализация тяги
отдельно от ДВС и ТЭД (тяговый электродвигатель).
То есть при выходе из строя одного из
них возможно движение только на другом.
Данные перечисления были взяты из источника
[2].
2 Перспективы
развития электромобилей в России
В данной главе
рассматриваются несколько важных аспектов.
Это поможет выявить потенциальный круг
покупателей, которые будут заинтересованы
в первую очередь данным продуктом.
2.1 Технические проблемы
с приобретением и внедрением
электромобилей в России
Решение технических
проблем, связанных с внедрением альтернативных
источников энергии, привели к появлению
автомобилей на электрической тяге. Ещё
пару десятилетий назад это казалось невозможным,
но инновационные технологии в области
разработки аккумуляторов и силовых установок
сделали электромобиль реальностью. Этот
тип транспортных средств находит все
большее число приверженцев. В США и ряде
стран Европы уже сегодня существует разветвлённая
сеть электрических «автозаправок», где
автовладельцы могут быстро и сравнительно
недорого зарядить свой электромобиль.
В России, несмотря
на то, что такие автомобили имеют свою
специфику налогообложения, выгодно отличающуюся
для покупателя от налогообложения автомобилей
с ДВС, спрос на электромобили незначителен.
Частично это обусловлено консерватизмом
мышления населения, есть и более весомые
причины, носящие сугубо практический
характер. В настоящий момент потенциальный
владелец электромобиля – это обладатель
собственного гаража с подведённым к нему
электричеством. В столице таких не много,
да и имеющиеся гаражи сносятся в массовом
порядке, для провинции электромобили
слишком дороги. Широкой сети станций
для подзарядки в России нет, не будут
же автовладельцы заряжать аккумулятор
через удлинитель, брошенный из окна многоэтажного
дома. «Зелёные» настроения в нашей стране
не популярны, обеспеченные россияне предпочитают
недешёвым электрокарам мощные автомобили
с большим расходом топлива и значительным
объёмом вредных веществ, выделяемых в
атмосферу.
При потреблении
электромобилями электроэнергии, владелец
несет дополнительные существенные материальные
затраты, ввиду постоянно повышающихся
тарифов на электроэнергию. Выходом
из данного положения могут быть солнечные
батареи. Например, в корпорации Marussiaбудет
выдаваться целых два двигателя на солнечных
батареях при покупке. Производители по
максимуму выжали минимальный размер
двигателя, а его вес будет составлять
не более 3,5 кг. Это окажется очень удобным
для людей, которые живут в многоквартирных
домах. Данная разработка пока находится
в стадии доработки, так как срок её службы
слишком мал, и проехать с одним таким
двигателем из Москвы в Курск, например,
невозможно – придётся останавливаться
через каждые 70-80 км и выставлять двигатель
на дороге для подзарядки, согласно источнику
[3].
2.2 Развитие
электромобилей в России
Развитию массового
рынка электромобилей в России мешает
несколько факторов: