¿Cómo podría ser que en 2015 con tanta tecnología todavía tengamos que usar gasolina para nuestros autos?

Porque la gasolina (y otros combustibles líquidos combustibles) son increíbles.

Un galón de gasolina (6.3lbs) contiene tanta energía como 90lbs de baterías de iones de litio (30-40 cuando ajusta la eficiencia), y toma unos segundos verter ese galón de gasolina en un recipiente, mientras que incluso con una batería experimental tecnología, no puede cargar completamente una batería en menos de un minuto (por cierto, cargar una batería en 1 minuto requeriría una electrónica de potencia masiva y requeriría la energía eléctrica de todo un bloque de hogares del vecindario). Puede transportar 100 libras de combustible en su automóvil y viajar 1/3 del camino a través de los EE. UU. Continentales en un automóvil más eficiente, a la velocidad de la carretera.

¿Las máquinas que consumen este combustible? Pueden ser bombas de metal giratorio gigantes, pero algunas de ellas son bombas de metal gigantes impresionantes:

Este es el motor de un BMW S1000RR. Se ajusta debajo de la entrepierna e incluye la caja de cambios y todo, pesa alrededor de 150 lbs. Probablemente podría llevarlo en una pequeña maleta.

Su salida? 148kW . Las brocas metálicas dentro del motor viajan lo suficientemente rápido como para sobrepasar el frente de la llama y experimentan fuerzas del orden de 10000 g.

Lo más sorprendente es que girará felizmente a 14000 rpm y le dará 148 kW todo el día, con una eficiencia térmica razonable de alrededor del 30% (en comparación, las plantas de energía eléctrica menos eficientes generan electricidad con una eficiencia del 40%, la más eficiente basada en el barco los motores diesel son 50% eficientes).

Lo que es aún más sorprendente es que hemos desarrollado la industria hasta el punto en que podemos producir estas bombas de metal por solo unos pocos miles de dólares. Los motores de los automóviles suelen ser un poco más pesados ​​y producen menos potencia, pero a cambio funcionarán de manera más eficiente y durarán décadas.

Un motor Tesla más su controlador tiene aproximadamente el mismo estadio en términos de peso y salida máxima, pero la salida máxima en un motor Tesla no es continua. Se sobrecalentará después de unos minutos. Luego, debe llevar 5 veces más peso en las baterías para que coincida con el rango, y para alcanzar ese nivel de potencia, necesita un mínimo de 100 lb de baterías. Solo el motor y los controladores cuestan más que la transmisión completa de un automóvil.

El hecho simple es que alimentamos nuestros automóviles con reacciones químicas, un combustible líquido es una de las mejores formas de almacenar energía química, y hemos descubierto cómo fabricar pequeñas máquinas ligeras que puedan quemar ese combustible a bajo costo, así que ¿por qué no usar gasolina? para nuestros autos?

EDITAR:

Mucha gente habla de contaminación y gases de efecto invernadero, así que pensé que podría abordar eso.

Los autos nuevos son realmente increíblemente limpios. Un automóvil es una pila gigante de metal y plástico que es básicamente completamente reciclable. Un automóvil a gasolina en 2015 tiene su economía de combustible paralizada por las regulaciones de emisiones, sin embargo, los fabricantes están constantemente buscando soluciones inteligentes, simples y confiables para reducir el uso de combustible incluso con esas restricciones. La cantidad de contaminantes permitidos es del orden de un gramo o menos por milla, de monóxido de carbono, óxidos nitrosos e hidrocarburos. Los sistemas de combustible tienen amplias medidas para evitar que escapen los vapores de combustible.

Sí, el petróleo es un recurso finito y el cambio climático es un problema. Sin embargo, estamos bastante cerca de los biocombustibles comercialmente viables hechos a partir de aguas residuales, material vegetal y petróleo. El etanol quema más limpio y permite una mayor eficiencia y más potencia de un motor de encendido por chispa, a expensas del alcance. En teoría, el E85 tiene alrededor de un 30% menos de energía térmica que la gasolina, pero en la práctica, la ganancia de eficiencia de un motor optimizado para quemar etanol le da alrededor del 80% del rango de gasolina.

También se está investigando mucho para fabricar otros biocombustibles, como el butano, el butanol, etc., que se queman de manera más limpia y eficiente que la gasolina, pero que tienen una mayor densidad de energía que el etanol o el metanol. Todos tienen el potencial de ser muy baratos, ya que la mayoría de lo que produce la madre naturaleza es energía química. Por lo tanto, creo que el futuro no es eléctrico, sino biocombustible.

Eso es porque la gasolina tiene muchas propiedades mucho mejores que otros combustibles móviles. Recuerde que los combustibles móviles requieren un almacenamiento compacto y liviano para proporcionar energía, seguridad y bajo costo.

Utilizando supuestos $ 2 por galón, 20 mpg, y un rango deseado de 300 millas por vehículo por tanque o carga, y 25KWH por 100 millas

  • Costo de almacenamiento: un tanque de gasolina para recorrer 300 millas contiene 15 galones y cuesta unos $ 100, una batería que contiene 300 millas de electricidad aproximadamente 75 KWH cuesta alrededor de $ 10,000. (una batería de 85 KWH Tesla S cuesta $ 12,000)
  • Peso de la energía almacenada: un tanque de gasolina tiene un promedio medio lleno, por lo que 60 libras de gasolina más un tanque de 20 libras (80 libras en total) es la carga promedio de 300 millas, una batería de 75 KWH se acerca a 1000 libras todo el tiempo. (La batería Tesla S 85 KWH pesa 1300 libras).
  • Tiempo de repostaje: un automóvil tarda entre 5 y 10 minutos en transferir 15 galones o 300 millas. Un automóvil eléctrico con carga lenta tarda de la noche a la mañana: los cargadores rápidos que cuestan mucho dinero pueden cargarlo en 2-3 horas … aún 12: 1 a favor de la velocidad del combustible
  • Seguridad: los incendios automáticos de gasolina son bastante raros: en realidad es difícil incendiar gasolina líquida (el vapor es otra cuestión, muy explosivo). Los incendios de baterías de litio son posibles pero raros. Yo llamaría a esto un empate.
  • Costo de la energía almacenada: el automóvil eléctrico lo tiene aquí, la gasolina cuesta $ 30 por 300 millas, la electricidad de la red eléctrica de su casa cuesta $ 11.25 a 15 centavos por KWH. Pero cuando se tienen en cuenta los costos iniciales más altos de PEV, esto no ha sido un factor importante ya que el período de recuperación es largo.

Entonces, los primeros tres están claramente a favor de los autos ICE, el cuarto empate y el último es un beneficio PEV. Los primeros tres deben abordarse para los vehículos eléctricos para avanzar más que la cuota de mercado del 5% que tienen ahora. No tiene que usar gasolina, pero> 95% de los compradores de automóviles nuevos (98.6% en los EE. UU. En 2015) han optado por que la gasolina todavía lo es por conveniencia y por medios económicos.

Aunque muchos encuestados han argumentado a partir de la física simple de los motores de combustión interna alimentados con gasolina (u otro producto del petróleo), todo el mundo parece haber pasado por alto el simple hecho de que existe una enorme infraestructura construida alrededor de la producción de combustibles fósiles, y la tecnología que los utiliza. . Es decir, estamos comprometidos con esta fuente de energía, y lo hemos estado durante muchos años. Romper esta dependencia implica algunos problemas prácticos y presupuestarios bastante serios, que son exactamente lo que Elon Musk está tratando de superar.

Pero ¿y si empezáramos desde cero? Experimento de reflexión: suponga que se podría proporcionar instantáneamente la infraestructura de soporte para automóviles eléctricos o IC. Ahora elija entre un Tesla y un automóvil IC típico, suponiendo que el costo del vehículo sea el mismo para cualquiera. ¿Qué tecnología desearía, suponiendo que la infraestructura de soporte se pueda proporcionar instantáneamente? Mi conjetura es que la elección sería eléctrica, basada solo en el rendimiento.

Y es por eso que Tesla está tratando de construir al menos una red de carga esquelética. También por qué está construyendo su propia fábrica de baterías. Suponiendo que el costo de un Tesla o similar continuará bajando con la evolución de la escala, cada vez más vehículos estarán en la carretera a medida que sean más accesibles.

Si tiene la edad suficiente, puede recordar los días en que los hoteles y moteles comenzaron a ofrecer televisión en color en sus habitaciones, luego HBO gratis y ahora acceso gratuito a Internet. Podríamos esperar lo mismo con la “carga complementaria del automóvil”, en la cual los hoteles y moteles comprarán e instalarán la tecnología.

No sé si esto realmente sucederá, pero lo que sí sé es que los factores económicos están actualmente más en juego que los técnicos.

Espero que ayude.

El problema es que aún no hemos desarrollado una batería que pueda igualar la densidad de energía y la velocidad de reabastecimiento de combustible de un tanque de combustible. Los vehículos eléctricos son invariablemente más pesados ​​y tardan más en cargarse que un automóvil de combustible líquido comparable.

Para uso urbano, un automóvil eléctrico es ideal: el alcance es mayor a bajas velocidades y se puede recargar durante la noche en casa. Es cuando tomas largas distancias que las desventajas son evidentes. La mayoría de la gente quiere un solo vehículo que cubra todo su uso.

También hay un costo a considerar. Si bien el costo de combustible de un vehículo eléctrico es significativamente menor, el precio de compra inicial es considerablemente mayor. Las baterías lo suficientemente grandes como para alimentar un automóvil son caras.

No tenemos que usar gasolina para nuestros automóviles, es solo que actualmente, muchos más vehículos de motor funcionan con gasolina porque la gasolina es la fuente de energía más barata, más abundante y más fácilmente disponible para el transporte. Los humanos han estado utilizando combustibles fósiles durante mucho tiempo y la infraestructura está bien establecida y la tecnología está bien probada, lo que resulta en un costo relativamente bajo.

Los combustibles alternativos son aún más caros simplemente por la oferta y la demanda. Es un círculo vicioso porque nadie quiere usar combustibles alternativos porque son más caros, lo que conduce a una baja demanda, lo que genera pocas ganancias para los productores, lo que restringe el suministro, lo que mantiene el costo alto, lo que impide que más personas adopten alternativas. combustibles Enjuague. Gárgaras. Repetir.

Eso está cambiando, más rápidamente en algunos lugares que en otros, especialmente cuando el gobierno desempeña un papel activo en la promoción del uso de combustibles alternativos y la reducción de la dependencia de los combustibles fósiles, por ejemplo, Alemania.

La tecnología solo ha avanzado muy rápidamente en el campo de la informática y la electrónica. Esto puede ralentizarse en el futuro (o no). Esto genera una falsa impresión de que nuestra tecnología en general ha avanzado enormemente. En muchos lugares, el avance fue solo un avance evolutivo lento de tecnologías ya bastante maduras en los últimos 50 años.

Incluso las baterías modernas que se mueven más rápidamente no avanzan casi al ritmo de, digamos, la informática. En los últimos 50 años, vimos un aumento de aproximadamente cinco veces en la capacidad de la batería. Esto es significativo, pero no el impresionante ritmo de los avances informáticos, que pueden ser lentos, por cierto. Si nos fijamos solo en la electrónica y la informática, nos engañamos al ritmo de nuestro progreso tecnológico general.

Entonces, está bien, ¿por qué seguimos usando gas? Además de los simples hechos de ingeniería (densidad de energía, facilidad de “carga”), hay cuestiones de infraestructura, economía de escala, etc. Tenemos una infraestructura masiva dedicada a hacer que los autos convencionales funcionen bien, a producirlos de manera bastante económica, y así sucesivamente. No desarrollamos esto de la noche a la mañana, por cierto, que llevó mucho tiempo construirlo. Si nos lo proponemos, podemos desarrollar la infraestructura para que los autos eléctricos funcionen también, pero eso requerirá dinero y tiempo. También va a requerir un compromiso para que esto suceda. ¿Por qué no lo estamos haciendo? Hacer un esfuerzo para desarrollar infraestructura aquí significa necesariamente que descuidamos otra cosa. No es un “obvio”.

El pico aún no se ha alcanzado, mi amigo.

tal vez nunca lo hará.

Pero, en la década de 1900, Fuller notó que el conocimiento humano se duplica cada 100 años más o menos … En 1940 comenzamos a duplicar nuestro conocimiento cada 25 años.

Hoy en día, nuestro conocimiento se duplica cada 12 meses.

Para poner esto en perspectiva, en los años 70 podrías tener un título en muchas especializaciones y mantenerte actualizado sobre todas ellas, pero ahora apenas puedes hacerlo con una especialidad.

En realidad, en 30 años a partir de ahora, el conocimiento se duplicará cada 2 meses y la gente en ese momento nos dará la mirada que le dimos a la gente del siglo pasado “¡Oh! ¡Quieres decir que solían conducir vehículos con explosiones! ! ”

En 80 años, cuando el conocimiento se duplicará aproximadamente cada 12 horas, la gente de esa época nos dará la misma mirada que le dimos a los antiguos egipcios: ‘)

Entonces, lo mejor está por venir y no está tan lejos de ahora: ‘)

Dos razones simples:

1. El gas es barato: a los precios actuales del gas, nadie, ni siquiera la EPA puede justificar los vehículos eléctricos con batería. Simplemente no tiene sentido económicamente para las compañías automotrices, y también para los clientes.

2. Alcance y tiempo de reabastecimiento de combustible: los autos eléctricos en estos días pueden darte hasta 200 millas con una sola carga, ¿entonces qué? Tarda varias horas en cargar la batería. Además, la infraestructura (estaciones de carga) es bastante mala fuera de las principales ciudades.

Hay alrededor de mil millones de automóviles en el planeta, y producimos alrededor de 70 millones de automóviles al año.

En la mayoría de los países, la edad promedio de un vehículo es de al menos 10 años, y en otros países tiene hasta 15 años.

Casi tenemos la tecnología de batería para hacer viable un vehículo doméstico suburbano, pero no si desea tirar de una carga o conducir una larga distancia.

Las baterías aún no son lo suficientemente buenas como para reemplazar completamente los combustibles líquidos de hidrocarburos en términos de conveniencia, almacenamiento y peso.

Se están gastando miles de millones de dólares en esto, pero se necesitarán miles de millones de dólares en inversión para construir nuevas líneas de producción y décadas antes de que incluso la mitad de los automóviles en el mundo sean vehículos eléctricos, utilicen celdas de combustible de hidrógeno u otra tecnología.

Entonces, una combinación de costo, los límites de la tecnología actual y el tiempo necesario para construir suficientes automóviles.

Encuentro esta una pregunta interesante, porque comienza con la premisa de que la gasolina (gas) es una tecnología que deberíamos reemplazar en los automóviles, pero aparte de los problemas ambientales, creo que es una tecnología mucho mejor que las baterías / electricidad. Por “mejor” quiero decir, resuelve el problema mejor, ya que el problema es “alimentar un vehículo”.

Básicamente, creo que para manejar un automóvil, como el que tengo, el motor de combustión interna es la mejor tecnología que los motores eléctricos. Bueno, no son los motores eléctricos, son las baterías y su tiempo de carga.

Para ser honesto, el motor de combustión interna, me parece increíble, y soy un chico de la computadora, por derecho, debería encontrar a Tesla, etc., emocionante, pero no lo hago. Me parece increíble lo que puede hacer el motor IC. Básicamente, podemos llenarlo con un líquido inflamable, y funcionará casi para siempre. Mi auto (comprado usado) tiene 140,000 kms en el reloj, eso es más de 3 veces alrededor de la Tierra, y sigue funcionando. El motor IC es una maravilla de la ingeniería.

Me gusta la tecnología que resuelve un problema de la manera más simple posible, con la menor cantidad de inconvenientes posible, creo que el motor IC es probablemente el ganador en ese sentido en este momento. Por supuesto, están los problemas ambientales, que es un gran inconveniente, pero si nos damos una mierda sobre el medio ambiente, tampoco estaríamos comprando un Tesla, estaríamos comprando un Prius usado .

Porque el petróleo y el gas son básicamente nuestra economía, independientemente de si usted vive o no en los Estados Unidos o Canadá.

Se hunde la industria del petróleo y el gas, la economía se destruye. O bien, los principales actores en el negocio del petróleo se enojan mucho, y no podemos tener eso, ¿verdad?

tl; dr las compañías de petróleo y gas lanzarían un hissyfit y la economía podría hundirse.

Porque aún no has comprado un Tesla.

He estado conduciendo un Tesla durante casi dos años y no volveré. Es difícil subir al auto de gasolina cuando le toca a mi esposa conducir el Tesla.

Otros autos eléctricos como el Nissan Leaf también son muy impresionantes. Tesla solo lo lleva una muesca, o dos.

Realmente deberías probar conducir un auto eléctrico. El bajo par final es adictivo.

Porque nunca hemos encontrado nada con mayor densidad de energía que sea práctico.

Tenemos la tecnología para eliminar completamente el combustible del automóvil, pero no lo hemos hecho, a excepción de una pequeña cantidad de autobuses y trenes eléctricos.