Quanto pesa un motore a combustione interna in un'auto e 300 kg di batterie sono davvero molto di più? [NOI CREDIAMO]

Recentemente, abbiamo sentito l'opinione che i veicoli a combustione interna o ibridi plug-in utilizzino l'energia in modo più efficiente perché "i motori pesano 100 kg e la batteria di un'auto elettrica è di 300 kg". In altre parole: non ha senso trasportare una batteria enorme, l'ideale è un set in un ibrido plug-in. Ecco perché abbiamo deciso di verificare quanto pesa un motore a combustione interna e calcolare se il peso della batteria è davvero un problema.

Sommario

• Peso del motore a combustione interna rispetto al peso della batteria
  • Quanto pesa un motore a combustione interna?
    • Forse meglio negli ibridi plug-in? E la Chevrolet Volt / Opel Ampera?
    • E per quanto riguarda l'opzione minima, ad esempio la BMW i3 REx?

Cominciamo rispondendo a una domanda che può sembrare scontata: perché si considera la batteria stessa, se il veicolo elettrico ha anche un inverter o un motore? Rispondiamo: in primo luogo, perché è stato formulato in questo modo 🙂 Ma anche perché la batteria costituisce una parte significativa della massa dell'intero motore elettrico.

E ora i numeri: la batteria Renault Zoe ZE 40 con una capacità utile di 41 kWh pesa 300 chilogrammi (una fonte). La Nissan Leaf è molto simile. Circa il 60-65% del peso di questo design è costituito da celle, quindi possiamo 1) aumentare la loro densità (e la capacità della batteria) con un leggero aumento di peso, oppure 2) mantenere una certa capacità e ridurre gradualmente il peso della batteria. batteria. Ci sembra che i veicoli Renault Zoe fino a 50 kWh andranno lungo il binario 1 e poi lungo il binario 2.

In ogni caso, oggi una batteria da 300 chilogrammi può percorrere 220-270 chilometri in modalità mista. Non così poco, ma i viaggi in Polonia devono già essere pianificati.

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Quanto pesa un motore a combustione interna?

La Renault Zoe è un'auto di segmento B, quindi è meglio utilizzare un motore di un'auto di segmento simile. Un buon esempio qui sono i motori TSI di Volkswagen, che il produttore si è vantato del loro design compatto ed estremamente leggero. E infatti: 1.2 TSI pesa 96 kg, 1.4 TSI - 106 kg (fonte, EA211). Pertanto, possiamo supporre che un piccolo motore a combustione interna pesa in realtà circa 100 kg.... Questo è tre volte inferiore a quello di una batteria.

Solo che questo è solo l'inizio della pesatura, perché a questo peso devi aggiungere:

• lubrificanti, perché i motori vengono sempre pesati a secco - pochi chilogrammi,
• Impianto di scaricoperché senza di loro non puoi muoverti - pochi chilogrammi,
• radiatore del liquido di raffreddamentom, perché il motore a combustione interna converte sempre più della metà dell'energia dal carburante in calore - una dozzina + chilogrammi,
• serbatoio del carburante con carburante e pompaperché senza di loro l'auto non andrà - diverse decine di chilogrammi (cade durante la guida),
• cambio con frizione e olioPerché oggi solo i veicoli elettrici hanno una marcia: diverse decine di chilogrammi.

I pesi sono imprecisi perché non sono facili da trovare. Tuttavia, puoi vedere che l'intero motore a combustione penetra facilmente 200 chilogrammi e si avvicina a 250 chilogrammi... La differenza di peso tra un motore a combustione interna e una batteria nel nostro confronto è di circa 60-70 kg (20-23 percento del peso della batteria), che non è molto. Ci aspettiamo che vengano completamente distrutti nei prossimi 2-3 anni.

Forse meglio negli ibridi plug-in? E la Chevrolet Volt / Opel Ampera?

Volt/Amp è un pessimo e sfavorevole esempio per chi pensa che "è meglio portare con sé un motore a scoppio che una batteria da 300 kg". Perché? Sì, il motore a combustione interna dell'auto pesa 100 kg, ma la trasmissione nelle prime versioni pesava, nota, 167 kg, e dal modello del 2016 - "solo" 122 chilogrammi (fonte). Il suo peso è dovuto al fatto che si tratta di un interessante esempio di tecnologia avanzata che combina diverse modalità di funzionamento in un unico alloggiamento, collegando in vari modi un motore a combustione interna con uno elettrico. Aggiungiamo che la maggior parte del cambio sarebbe superfluo se l'auto non avesse un motore a combustione interna.

Dopo aver aggiunto un sistema di scarico, un radiatore a liquido e un serbatoio del carburante, possiamo raggiungere facilmente i 300 chilogrammi. Con una trasmissione più recente, perché con quella vecchia supereremo questo limite di diverse decine di chilogrammi.

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E per quanto riguarda l'opzione minima, ad esempio la BMW i3 REx?

In effetti, la BMW i3 REx è un esempio interessante: il motore a combustione interna di un'auto funziona solo come generatore di corrente. Non ha la capacità fisica di guidare le ruote, quindi qui non è necessario il complicato e pesante cambio Volt. Il motore ha una cilindrata di 650 cc.³ e ha la designazione W20K06U0. È interessante notare che è prodotto dalla taiwanese Kymco..

Il motore a combustione della BMW i3 REx si trova a sinistra della scatola con cavi arancioni ad alta tensione collegati. Un silenziatore cilindrico si trova dietro la scatola. Nella parte inferiore dell'immagine puoi vedere una batteria con celle (c) di BMW.

È difficile trovare il suo peso su Internet, ma, fortunatamente, esiste un modo più semplice: basta confrontare il peso della BMW i3 REx e i3, che differiscono solo per il generatore di energia di combustione. Qual è la differenza? 138 chilogrammi (dati tecnici qui). In questo caso, c'è già olio nel motore e carburante nel serbatoio. È meglio portare un motore del genere o forse una batteria da 138 chilogrammi? Ecco le informazioni importanti:

• nella modalità di ricarica continua della batteria, il motore a scoppio fa rumore, quindi non c'è silenzio per l'elettricista (ma sopra gli 80-90 km/h le differenze non si notano più),
• nella modalità di carica della batteria quasi scarica, la potenza del motore a combustione interna è insufficiente per la guida normale; l'auto accelera a malapena sopra i 60 km / h e può rallentare nelle discese (!),
• a sua volta, quei 138 kg del motore a combustione interna potrebbero teoricamente * essere scambiati con 15-20 kWh di batteria (19 kWh della batteria Renault Zoe sopra descritta), che basterebbero per percorrere altri 100-130 km.

La BMW i3 elettrica (2019) ha un'autonomia di circa 233 chilometri. Se fosse stata utilizzata la massa extra del motore a combustione interna della BMW i3 REx (2019), l'auto potrebbe percorrere 330-360 chilometri con una singola carica.

Scelta delle batterie. La densità di energia nelle cellule è in costante aumento, ma per continuare il lavoro ci devono essere persone disposte a pagare per le fasi di transizione.

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*) La batteria della BMW i3 riempie quasi l'intero telaio del veicolo. Le moderne tecnologie per la produzione di celle non consentono di riempire lo spazio rimasto dal motore a combustione interna con una batteria con una capacità di 15-20 kWh, perché non ce n'è abbastanza. Tuttavia, questa massa in eccesso può essere gestita meglio anno dopo anno utilizzando celle con densità di energia sempre più elevate. È successo in generazioni (2017) e (2019).

Immagine di apertura: Audi A3 e-tron, ibrida plug-in con motore a combustione, motore elettrico e batterie.

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