电动车的效率要从发电端算起。煤发电的效率。燃料电池从电解水算起。
可是别忘了,还有充电器充电设备有个充电效率,就是说要实际消耗掉多少度电,才能给电池充进去100度电。因为充电设备会耗能,还会发热,对吧。
同样,充电设备的效率也很高,普通说都可以90%以上,有说95%的。那就按照95%来计算吧。
那么在充电这件事上,电动车锂电的效率就是95%*95%=90.25%了。
高达90%的效率,锂电池确实很不错,如果放在那当储电设备当然最好了。
可是,我们却要拿它来开车,这就产生了一个新的问题。锂电池自重太重了,放到车上搬来搬去,可是需要很多能量的。
特斯拉 model-3为例,长续航超过600公里,车重1.8吨,配备LG的三元锂电80KWh的电池,电池密度为160kw/kg,电池系统重量高达550公斤,占车身全重的30.6%。也就是说,这个电池输出80度电,有70%的电能是给车消耗的,有超过30%是给自己消耗的。
相当于实际能量输出效率应该是70%!
我们也可以说,其他的解决方案没有系统自重吗?好,我们和氢燃料电池汽车进行比较吧。
与氢燃料电池相比,80KW的燃料电池系统重量100公斤,再加两个氢气瓶(续航可达到700-800公里),合计130公斤左右。
也就是说,特斯拉汽车驾驶的时候要多搬运来自电池420公斤的额外重量,占整车重的23.3%。实际有效运输效率只有76.7%。
因此,电动车的锂电解决方案的能量效率应该是充放电效率90.25%*扣额外重量效率76.7%=71%。
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结论:
从能量利用效率来看,锂电汽车的电能利用效率高达71%,确实要比氢氢燃料电池目前的44%,未来的50%都要优秀。
但是,这不代表氢燃料电池就没有生存空间。
1、锂电自重占比太大,如果要求续航越长,功率越大的应用场景,利用效率就会更低。比如说例子中的特斯拉电动汽车,如果现在续航要达到1000公里,那么电池重量就要增加近1000公斤,占车重将近一半,能量真实效率就会降到50%的水平。而换成氢燃料电池汽车,或许只需要增加一个20公斤的储氢瓶而已。
2、锂电只能利用眼前的电,不能消耗远方的电。而我国风光水发电多在上千公里外的省份,每年有超过2000亿度电量因电网无法消纳而被弃用。如果指望锂电池去充满电之后运回来用,那简直是个笑话,电池装的电根本不足以把自己运回来,半路还得额外倒贴充电呢。而指望新建高压电网输送回来,那投资也太大,数千亿的投资,根本不划算。
所以用绿电就地制氢,就是非常好的解决方案。可以就近用于氢化工,也可以运输后用于开车,按照氢能发展规划,是非常有经济效益的。
你别管氢燃料电池效率只有44%,因为那些电如果不这样用,就白白损失上千亿。用了氢能开车,起码挽回440亿的损失,这就是价值。
3、低温条件下,锂电池开车就是一场灾难,原来的70%的效率,只能发挥出30%。而氢燃料电池汽车就独占优势了,可以风雪无阻。