maxon писал(а):
Автомобильный аккумулятор выдерживает до 1000 циклов перезарядки. Ёмкостью до 100 Ач. Это по 100 тыс Ач аккумулятор может отдать. При 12В. 1200 кВт-часов.
...
Стоимость электроэнергии, выделяемой аккумулятором за срок его службы - 1200 * $0,07 = $87
...
Тот же БАРС стоит 2700 рублей ($90).
Во-первых, это дешевые свинцовые аккумуляторы на жидком электролите,
ёмкость которых сильно падает с ростом тока разряда: если при разряде током 1 ампер аккумулятор ещё может продержаться около 100 часов, выдав честные 100 Ач при напряжении не менее 10 Вольт к концу разряда (тем самым отдав более 1 кВт*час энергии за 4 суток), то при непрерывном разряде током 100 ампер никакой речи об 1 часе работы уже не идет из-за внешней закупорки сульфатом всех пор поверхности свинцовых пластин раньше, чем успеет прореагировать внутренняя поверхность. Ёмкость при таком токе разряда в лучшем случае упадет в разы, если вообще не поплавятся провода и не закипит электролит.
Во-вторых, удельная энергоёмкость этих аккумуляторов составляет под реальной нагрузкой порядка 100 Ач * 10 В / 30 кг = 33 Вт*час/кг (а реально ещё меньше после сотни циклов зарядки/разрядки).
Для самого простого электровертолета понадобятся тонны таких аккумуляторов, чтобы обеспечить сотни кВт энергии электродвигателю в течение хотя бы часа полёта. Причем с таким весом вертолет со слабым двигателем просто не взлетит, а если убрать часть аккумуляторов, то либо не хватит мощности, либо время полёта будет ограничено несколькими минутами.
В-третьих, если вы собираетесь постоянно летать на электровертолете, работающем от счет свинцовых аккумуляторов, то
через несколько сотен циклов полного заряда/разряда ёмкость аккумуляторов заметно упадет из-за сульфатации пластин, поэтому на последнем издыхании они отдадут уже меньше энергии и даже аккумуляторы сами по себе выйдут дороже, чем стоимость электроэнергии, отданной ими (это без учета затрат на многократную зарядку, которые намного превышают отдачу).
Заметьте,
даже дешевый, тяжелый и громоздкий свинцовый аккумулятор на электролите сам по себе стоит дороже чем количество энергии, отданной им за весь срок службы в течение сотен циклов заряда/разряда.
А теперь возьмите современные легкие, компактные, ёмкие и самое главное дорогие литий-ионные аккумуляторы и хотя бы арифметически сравните их номинальную стоимость с номинальной стоимостью энергии, которую они могут отдать за весь свой срок службы.
Причем даже литий-ионные аккумуляторы слишком тяжелы и имеют слишком малую ёмкость для обеспечения нескольких часов полёта электровертолета, который либо вообще не взлетит, либо ... да существуют сверхлегкие электровертолеты, которые даже кое-как взлетают с парой человек, но они разряжают аккумуляторы за 10-15 минут.
maxon писал(а):
Возьмём популярный вертолёт Robinson R44:
http://ru.wikipedia.org/wiki/R44 Мощность его двигателя - 260 л.с.
Полный взлетный вес: 1089 кг
Соотношение веса к мощности - 1089/260 = 4,19
Теперь возмём тот же ZAP-X.
Мощность его двигателя - 644 л.с.
Вес 1570 килограммов.
Соотношение веса к мощности - 1570/644 = 2,44
Это означает, что ZAP-X вполне может летать, если к нему приделать крылья.
maxon, подождите, вы не шутите? Вы сравниваете старый, но легкий вертолет (минимальные 650 кг веса пустого вертолета с двигателем + около 440 кг полезной нагрузки с топливом) с современным, но тяжелым электромобилем, который еле-еле ездиет в течение в необходимых нескольких часов, чтобы проехать хотя бы несколько сотен км, экономя заряд аккумуляторов, стоимость которых перекрывает всю стоимость самого электромобиля?
Указанные маркетинговые сказочные 644 лошадей он способен выжать лишь в течение очень короткого времени порядка нескольких секунд, а на около предельной мощности он проработает на износ в лучшем случае минут 5 не больше, после чего все сотни килограмм аккумуляторов почти полностью сядут либо отдаваемая мощность резко снизится.
Для вертолета нужны не маркетинговые пиковые 644 лошадей в течение считанных секунд, а реальные 260 лошадей в течение более десяти тысяч секунд (3,5 часов полета).В этом вертолете стоит сравнительно легкий весом около 200 кг бензиновый двигатель максимальной мощностью 190-220 кВт (260-300 л.с.). Остальные 650 - 200 = 450 кг - это вес всей конструкции, трасмиссии, несущего и хвостового винта, места пилота, дверей, стоек шасси и всего остального
В 440 кг полезной нагрузки, которую способен поднять вертолет входит примерно 140 кг топлива на 3,5 часа полета (в баках емкостью 185 л) и три-четыре не очень тяжелых человека экипажа общим весом не более 300 кг (полсотни кг можно накинуть если залить меньше топлива так, чтобы взлетный вес не превышал 1080-1090 кг).
Итого, по грубым прикидкам для вертолета на бензиновом двигателе:
450 кг конструкция + 200 кг двигатель + 140 кг топлива + 300 кг нагрузкиЧтобы сделать из этого вертолета электровертолет с аналогичными ЛТХ, то без учета переделки трансмиссии нам понадобится как минимум заменить силовую установку и топливные баки (общим весом 200 + 140 = 340 кг) на электродвигатель мощностью 190 кВт (260 л.с.), способный работать без перегрева в течение 3,5 часов, и аккумуляторную батарею, способную выдать 190тысяч*3,5 = 665 кВт*час энергии, отдавая ток не менее
19 ТЫСЯЧ Ампер x при напряжении не менее 10 Вольт x в течение 3,5 часов.Обычный автомобильный аккумулятор весом 30 кг и ёмкостью 100 Ач, способен в идеале отдавать ток 28,5 Ампер в течение 3,5 часов (выдавая напряжение не менее 10 Вольт к концу разряда). Для электровертолета нам понадобится дьявольское количество таких аккумуляторов более 19000/28,5 =
666,666(6) и шесть в периоде, весом по 30 кг каждый, итого 20 000 кг составит вес одних только свинцовых аккумуляторов на жидком электролите.
20 тонн новых аккумуляторов энергоёмкостью ~33 Вт*час/кг взамен 0,14 тонн бензина.При том, что полезная нагрузка с учетом всего топлива, которую способен поднять вертолет составляет менее 440 кг, а максимальный взлетный вес не превышает 1090 кг.
Для того, чтобы вертолет взлетел придется уменьшить вес аккумуляторов в 100 раз!!!maxon писал(а):
Это опять несколько устаревшие сведения. Вы поймите, технологии не стоят на месте. Сейчас это самая динамичная область развития техники.
Энергетика самая динамичная область развития??? Разве за последние десятилетия были сделаны какие-то фундаментальные открытия и появились какие-то принципиально новые возможности в преобразовании энергии, или новые дешевые способы уменьшения массо-габаритов накопителей энергии или разработаны доступные способы увеличения их ёмкости в 100 раз?
Да, конечно, КПД "преобразователей" энергии постоянно повышается. Но этого совсем не достаточно, что увеличитить "производство" электроэнергии хотя бы в 10 раз. Даже через 50 лет едва ли удастся увеличить мировое "производство" электроэнергии в 10 раз, если не произойдет каких либо фундаментальных открытий.
Для электровертолета нам нужны в 100 раз более легкие аккумуляторы, чем обычные свинцовые на жидком электролите. Созданы где-нибудь в 100 раз более легкие аккумуляторы при той же ёмкости?
Если дешевый свинцовый аккумулятор для автомобилей имеет удельную энергетическую ёмкость порядка
33 Вт*час/кг веса, то дорогие литий-ионные аккумуляторы имеют удельную энергетическую ёмкость порядка
150 Вт*час/кг веса, что всего лишь в 5 раз больше, а на нам для полноценного электровертолета нужно не в 5, а в 100 раз больше энергии или в 100 раза меньший вес по сравнению с обычными дешевыми свинцовыми аккумуляторами (или в 20 раз по сравнению с дорогими литий-ионными).
У вас есть идеи или технологии как изготовить аккумуляторы, имеющие в 20 раз меньший вес чем литий-ионные при той же ёмкости? Пока что одним из лучших энергоносителей для транспорта остается бензин, имеющий энергоемкость 11 тысяч Вт*час/кг веса. В нашем вертолете, потребляющем менее 190 кВт в течени 3,5 часов из 140 кг бензина выходит менее 190 тысяч Вт *3,5 час/140 кг =
4,75 тысяч Вт*час/кг (т.е. КПД по грубым прикидкам менее 43%, если бы он смог проработать 3,5 часа на полной тяге, но обычно тяга не полная и реальная цифра КПД при точных замерах составит где-то около 30% и большая часть энергии бензина растрачивается в тепло и рассеивается в атмосфере, лишь третья часть достается двигателю).
Найдите сначала аккумуляторы с удельной энергоёмкостью хотя бы 1 кВт*час/кг (т.е. способные отдать энергию 3,6 МДж на каждый кг своего веса, например, 100 А*ч при 10 Вольтах и весе 1 кг), и попытайтесь облегчить их ещё в ТРИ раза прежде чем пытаться собрать полномасштабный электровертолет, который сможет продержаться в воздухе несколько часов.