1.9. Застосування веу в електрокарах
З метою суттєвого зменшення викидів в атмосферу шкідливих вихідних газів у всьому світі прагнуть застосувати електрокари як транспортні засоби.
Сучасні електрокари мають відстань переміщення близько 350 км без заміни акумуляторів зі швидкістю 210 км/год. Електрокари зручніші в процесі їх використання і мають високу маневреність у порівнянні з бензиновими автомобілями.
Як відомо, енергія Е, яка витрачається на переміщення транспортного засобу, має дві складові Е1 та Е2, тобто:
Е=Е1+Е2, (1.9.1)
де Е1 – кінетична енергія переміщуємої маси т зі швидкістю V, тобто E1=mV2/2, E2 – енергія, яка витрачається на подолання лобового опору.
Енергія Е2 визначається відповідно до формули:
,
(1.9.2)
де ρ – густина повітря; S – площа передньої частини електрокара; α – кут нахилу передньої частини відносно горизонту; V – швидкість переміщення.
Таким чином, на основі формул (1.9.1) та (1.9.2) можна створити загальний вираз для визначення Е втрат енергії на переміщення електрокара:
(1.9.3)
де k1 – коефіцієнт перерахунку розмірності швидкості V із м/с в км/год (k1=3,6); k2 – коефіцієнт перерахунку розмірності енергії Е із Вт/год в кВт/год (k2 = 0,001).
Можна в передній площині електрокара зробити п отворів, як це показано на рис. 1.9.1, та до цих отворів підключити конусовидні труби, які потім з’єднуються в одну трубу 1. В цій з’єднаній трубі 1 установлюється вітродвигун 2, до якого підключається модуль використання 3. Модуль використання 3 містить електрогенератор постійного струму, до якого через перемикач підключений один із двох акумуляторів. В процесі переміщення один із акумуляторів використовується для обертання електродвигунів колес, другий підзаряжається за рахунок енергії електрогенератора із модуля використання 3. При цьому акумулятори можна переключати: один – на використання, другий – на підзаряження і навпаки.
Рис. 1.9.1 Модернізований електрокар.
Як показано на рис. 1.9.1, після вітродвигуна 2 звужуєма труба 1 виходить під дно електрокара так, що частина енергії зустрічного вітрового потоку, яка не використана вітродвигуном 2, поступає на вихід.
Така система використання зустрічного повітряного потоку, який з’являється під час переміщення електрокара, дозволяє скорегувати формулу (1.9.3) для визначення енергії Е втрат на переміщення електрокара. Позначимо цю енергію Ен. Ця енергія повинна зменшитись і може бути визначена відповідно до формул:
(1.9.4)
де r – коефіцієнт втрат енергії вітру на тертя в трубопроводі; n – число вхідних отворів конусовидної труби 1; W – коефіціент відношення діаметрів вхідного та вихідного отворів конусовидної труби; Ks1 – коефіцієнт відношення площі переднього отвору вітрової труби до передньої площі S електрокара; Ks2 – коефіцієнт відношення використаної вітрової енергії до всієї енергії вітру, який переміщується по вхідній трубі; К3 – ККД пропонуємої вітроустановки в електрокарі.
Вирази (1.9.4) можна скоротити та записати в наступному вигляді:
(1.9.5)
На основі формул (1.9.3) і (1.9.5) доцільно визначити коефіцієнт ефективності Кеф застосування вітрової установки в електрокарах відповідно до формули:
(1.9.6)
Були
проведені розрахунки відносно приведених
формул відповідно до значень коефіцієнта
Кеф(V)
в залежності від швидкості V
км/год його переміщення при наступних
початкових даних: маса т
електрокара т=500
кг; густина повітря ρ=1,29
кг/м3;
площа S
передньої поверхні електрокара S=2,5
м2;
синус кута α
нахилу площі
відносно горизонту sinα=0.7,
а також значення коефіцієнта Кs1
= 0,4 і коефіцієнта К3
= 0,1. Коефіцієнт W
залежить від числа n
вхідних отворів. Якщо число n отворів
зменьшити, то коефіцієнт W
можна збільшити у визначиних межах.
Результати проведених розрахунків показали, що при n=3, W=1,41 та r=0,6, а також при n=2, W=2, r=0,9 коефіцієнт ефективності Кеф застосування вітродвигуна в електрокарі знаходиться в межах 1,7÷1,9 і не залежить від швидкості V переміщення. Це означає, що межова відстань переміщення електрокара без заміни акумуляторів збільшиться в 1,7÷1,9 рази при застосуванні запропонованого ВЕУ.
Для використання енергії сонця на даху електрокара потрібно установити сонячні панелі. Краще за все це доцільно робити на термін паркування електрокара. Допустимо Ви приїхали на своєму електрокарі на роботу в офіс. Ви припаркували свій електрокар на стоянці, установили на його даху сонячну панель. На протязі Вашого робочого часу через сонячну панель будуть заряджені акумулятори Вашого електрокара, і додому Ви їдете безкоштовно, тобто не витрачаючи кошти на зарядження акумуляторів.
Як видно із приведеного прикладу, застосування енергії із відновлювальних джерел в електрокарах реалізується дуже просто та ефектно. Але найбільш важливою перевагою застосування електрокара – це відсутність вихідних газів.
Рішення екологічних проблем шляхом застосування електрокарів являється найбільш актуальною та важливою проблемою. Широке застосування електрокарів замість бензинових автомобілів дозволить суттєво скоротити викиди шкідливих речовин в атмосферу, а це значно покращить екологію, забезпечить здоров’я та добробут усього людства на планеті.
ІІ. СУЧАСНІСТЬ ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ ВІТРОЕНЕРГЕТИКИ