Tesla и прочие электрокары в тротиловом эквиваленте
Текст Анатолия Сорокина
Файер-шоу с электрокаром в Москве навело на такие расчёты:
Не особо навороченный автомобиль с бензиновым ДВС потребляет около 6 л горючего на 100 км. 1 л бензина при сгорании даёт около 33 МДж энергии, итого его запас на "сотню" тянет приблизительно на 200 МДж. Поскольку при функционировании автомобиля далеко не вся выделившаяся в цилиндрах его мотора энергия идёт на совершение полезной работы (ускорение при разгоне и преодоление силы сопротивления движения при установившейся скорости), то для оценки последней первую надо умножить на КПД машины как единого целого - что-то вроде 0,08 на практике (теория даёт 0,25, но мы сознательно берём все неблагоприятные условия). В итоге полезная работа при поездке бензинового авто на 100 км составляет где-то 16 МДж.
Теперь польстим "Тесле" и скажем, что вся его энергия аккумулятора переходит в полезную механическую работу (что заведомо неправда, но пусть будет для оценки так) и для поездки на 100 км в нём достаточно иметь 16 МДж энергии. Известный коэффициент пересчёта в 4,184 МДж/кг и получаем, что в этом электрокаре имеется энергетический эквивалент не менее 3,8 кг субстанции из заголовка - приблизительно столько же, сколько и в 122-мм гаубичном снаряде ОФ-462.
И вся "прелесть" ситуации заключается в том, что бензин сам по себе непожароопасен и невзрывоопасен, для нехороших последствий ему нужен окислитель в лице атмосферного кислорода. Автопроизводители весьма серьёзно относятся к аспектам пассивной безопасности своей продукции, так что далеко не всегда даже при физическом разрушении бензобака или прочих элементов топливной системы возникает пожар. Чего не скажешь, когда происходит физическое разрушение аккумулятора с внедрением в его объём проводящего ток объекта или "коза" в его силовой цепи (а пример с "Боингом" 787 показывает, что для пожара аккумуляторов иной раз и делать с ними ничего не нужно). Тогда высвобождение запасённой в аккумуляторе энергии может сопровождаться зрелищными спецэффектами, по разрушительным последствиям вполне сравнимыми с артиллерийским боеприпасом, разве что растянутыми во времени на несколько десятков секунд. В нашем случае - разряд, два небольших взрыва и нагрев такой силы, что в машине горело всё, что только могло гореть.
Фирма "Боинг" "решила" проблему с аккумуляторами просто - заключила их в бронированный ящик, что в плюс и с точки зрения их защиты от возможных механических повреждений. Но для электрокара такое вряд ли будет приемлемо по массе.
PS. Добавка, небольшая по сути проблемы, типа, от себя. Кроме проблемы с пожароопасностью литиевых аккумуляторов, есть проблема ... э-э-э криворукости их изготовления. Как объяснял один профи по аккумуляторным источникам питания - американцы в принципе "не умеют в них". Батарея того же автомобиля "Теслы", "как известно", набрана из большего числе небольших аккумуляторов в форм-факторе пальчиковых батарей. В процессе эксплуатации характеристики "пальчиков" меняются, но не все синхронно. "По науке" через определенные периоды времени нужно заниматься "выравниванием" батареи: разрежать все аккумуляторы по-отдельности до нуля, а потом заряжать их одинаковым током. Понятно, что для случая с "Теслой" это нереально (много-много "пальчиков"). Что происходит в противном случае? Когда батарея разряжается почти до нуля, один из самых слабых аккумуляторов достигает точки 0 первым. Но в батарее еще есть заряд, она продолжает работать. Что происходит со "слабаком"? У него происходит переполюсовка, и ток через него начинает течь в другую сторону! Аккумулятор начинает быстро "деградировать". Ну, дальше при зарядке такой батареи происходит довольно известная вещь для владельцев аккумуляторных устройств: "сдохший" аккумулятор из батареи не может принять заряд и начинает разогреваться. При этом выделяются газы, которые раздувают или аккумулятор, или всю батарею. В старых (типа серебряно-цинковых) дело кончалось просто разрывом корпуса и быстрым умиранием аккумулятора. А в литиевых...! Ну. вы поняли!
Классика:
"Тесла" горит на "зарядке":
Да, на морозе ситуация сильно усугубляется (кто сказал, причем тут Россия?). Характерно, что три погоревших "Боинга" 787 схватили "выбег батарей" именно при отрицательных температурах.
Маск решил хитрозадо: снимать батарею еще до окончания разумного срока эксплуатации. Типа, от греха по-дальше. Но куда их девать? Гы-гы-гы... Помните идею Маска про домашнюю буферную батарею из "отработанных" автомобильных? Хитрый шельмец. Но не взлетело.
PSS. Да, в авиации периодически возникает идейка запрета провоза на пассажирских самолетах литиевых аккумуляторов. Зато на земле почему-то вопросов не возникает!