La ingeniería explicada muestra una mejor manera de comparar la eficiencia del motor

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En un video reciente, Jason en Ingeniería explicada mostró algunas formas mejores de comparar la eficiencia de diferentes motores. Si bien la atención se centró en los motores de combustión, el concepto que presenta puede enseñarnos varias cosas importantes sobre los vehículos eléctricos.

Primero, aquí está el video (más de mí a continuación)

Eficiencia general frente a eficiencia del motor / inversor

La conclusión básica que debemos extraer de este video es que la eficiencia es algo complicado, y esto es cierto tanto para los vehículos eléctricos como para los autos a gasolina. Si bien un scooter eléctrico probablemente obtendrá muchas más millas por kWh que un automóvil eléctrico, si el motor y otros sistemas del scooter no son tan eficientes, podría estar consumiendo mucha energía cuando se considera qué tipo de trabajo es en realidad. haciendo.

O veamos algo loco como el Tesla Semi. Claro, el Tesla Semi consumirá mucha más electricidad que un Model 3. ¿Pero es menos eficiente que el Model 3? Probablemente no. El sistema EV del Semi transporta 40 toneladas, mientras que el Model 3 pesa un poco menos de dos toneladas. Un Semi cargado completamente pesará hasta 20 Model 3, pero no consumirá 20 veces más electricidad.

De hecho, el Semi obtendrá entre 1 y 2 millas por kWh, mientras que el Model 3 obtendrá entre 3 y 5. Eso es 20 veces el peso por solo 2-3 veces la electricidad. Por tanto, el Semi es un vehículo mucho más eficiente.

Cargar un vehículo eléctrico desde una planta de combustibles fósiles es aún mejor

Una de las grandes “trampas” que la gente intenta usar contra los vehículos eléctricos es “tu coche funciona con carbón” o “tubo de escape largo”. Si miras la información en el video, eso no es en absoluto lo que creen que es.

Captura de pantalla del Ingeniería explicada video.

Una persona que conduce un automóvil a gasolina tiene que remar a través de muchas marchas y el motor experimentará una amplia variedad de RPM y cargas (aceleración) del motor. A veces, será muy eficiente, como cuando circula por la autopista. Sentarse a un rango bajo de RPM con cargas más altas coloca al automóvil bastante cerca del punto óptimo. Pero pisa fuerte y reduce la marcha, y de repente estás en la parte del mapa de Jason donde obtienes la peor eficiencia.

Incluso si su electricidad proviene principalmente de combustibles fósiles, todavía está mejor que el automóvil de gasolina. Esto se debe a que los motores o turbinas de la planta de energía se pueden configurar en su lugar más eficiente en el mapa y simplemente dejarlos allí mientras se enciende el generador y se produce energía. Por lo tanto, obtiene la máxima eficiencia mientras el automóvil de gasolina está por todas partes.

Además, las centrales eléctricas pueden utilizar turbinas de ciclo combinado. Los motores de turbina ya son más eficientes que los motores de pistón, pero también tienen una turbina de vapor que genera más energía utilizando el calor residual del escape de la primera turbina. El auto de gasolina de tu amigo, por otro lado, solo desperdicia todo el calor residual.

No solo “su” motor tiene la máxima eficiencia, sino que su eficiencia es mucho mayor.

Los vehículos eléctricos también tienen mapas

Imagen del Departamento de Energía de EE. UU., Laboratorio Nacional de Oak Ridge

Si bien no puedes usar “consumo de combustible específico del freno”Para motores eléctricos e inversores, puede trazar dónde obtienen la mayor cantidad de trabajo para cada unidad de energía extraída del paquete de baterías. La tabla anterior es para un Nissan LEAF anterior, pero puede encontrar tablas similares para la mayoría de los vehículos eléctricos.

En este gráfico, el rojo es más eficiente mientras que el azul es el menos eficiente. En el mejor de los casos, los coches de gasolina tienen una eficiencia de aproximadamente un 40%, mientras que en el peor de los casos, un vehículo eléctrico es de alrededor del 70%. Eso significa que, en el peor de los casos, el vehículo eléctrico está convirtiendo la mayor parte de su energía en movimiento, mientras que el automóvil a gasolina desperdicia la mayor parte de su combustible. Las RPM en la mayoría de las tablas de eficiencia de los vehículos eléctricos se correlacionan directamente con la velocidad siempre que las ruedas no patinen. Entonces, 3000 RPM siempre será igual a la misma velocidad. Esto se debe a que la mayoría de los vehículos eléctricos solo tienen un reductor de engranajes de una sola velocidad y no una transmisión de varias velocidades como lo hace un automóvil de gasolina.

Si bien el EV es mejor para ser eficiente en una amplia gama de RPM, aún es mejor en algunas velocidades que en otras, por lo que aún se beneficiarían de tener una transmisión como la Porsche Taycan, o diferentes relaciones de transmisión delantera y trasera como una doble motor Tesla. Discuto esto con gran detalle en otro artículo, pero la gran conclusión de esto es que los vehículos eléctricos se volverán aún más eficientes a medida que se optimizan para mantener el motor eléctrico en el rango correcto.

Si observa la tabla de su vehículo, puede tener una idea de cómo obtener el mejor rango de su vehículo eléctrico. Usando el mapa LEAF de arriba, está bastante claro que no querrás pisar el pedal del acelerador desde un punto muerto. Eso lo colocaría en la parte superior de la tabla, donde es menos eficiente. Tampoco querría despegar muy lentamente, tocando ligeramente el pedal, porque arrastraría el automóvil por la parte inferior de la tabla, obteniendo la peor eficiencia. Lo siento, abuela.

Su mejor apuesta en este caso sería comenzar con una ligera aceleración y aumentar gradualmente la fuerza con la que pisa el pedal a medida que el vehículo aumenta la velocidad, lo que lo llevaría a la máxima eficiencia de la manera más rápida posible. Sin embargo, las cosas alcanzan un máximo de alrededor de 50-55 MPH. Una vez que va más rápido que eso, vuelve a perder eficiencia.

Tenga en cuenta que esta tabla no tiene en cuenta otras cosas que afectan la eficiencia, como la resistencia a la rodadura o la resistencia al aire. Aquellos aumentan con la velocidad, por lo que también afectarán la eficiencia. Por esa razón, los extremos izquierdos de las zonas más eficientes serán los más eficientes, considerando todo.

Poniendo todo esto junto

Lo que podemos aprender de todo esto es que los vehículos eléctricos son más eficientes, desde la central eléctrica hasta las ruedas. Los vehículos eléctricos más grandes también son más eficientes, libra por libra. Va en contra de lo que mucha gente piensa, porque asumen que se necesita una cierta cantidad de energía para mover vehículos, y calculan que los vehículos eléctricos usarán una cantidad equivalente de energía en comparación con el automóvil de gasolina. Sin embargo, lo que se usa y lo que se desperdicia marca una gran diferencia.

Si todos supieran estos hechos, la mayoría de las mentiras sobre los vehículos eléctricos se evaporarían.

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