Ile węgla trzeba spalić w elektrowni, aby naładować samochód elektryczny? Oto odpowiedź

Mieszkam blisko Elektrowni Opole, więc łatwo o kontakt z inżynierami. Poprosiłem znajomego, aby obliczył, ile węgla trzeba spalić w przykładowej elektrowni (nie tej w Opolu, chodzi o średnią), aby naładować samochód elektryczny.

Pytanie brzmiało: Tomek, ile kg węgla trzeba spalić w elektrowni węglowej, aby naładować samochód elektryczny - np. zgodnie z oficjalnymi dokumentami EPA bateria Tesla Model 3 jest w stanie przechować 230 amperogodzin (Ah), a daje napięcie 350 woltów (V). Oznacza to pojemność 80,5 kilowatogodziny (kWh). Z czego pojemność do wykorzystania – 78,27 kWh – stanowi 97,2 procent pojemności całkowitej?

Tomek:

Należy wziąć pod uwagę kilka czynników, w tym sprawność elektrowni oraz wartość opałową węgla.

Sprawność elektrowni węglowej, czyli stosunek energii elektrycznej wyprodukowanej do energii zawartej w spalanym węglu, zazwyczaj wynosi około 33-40% dla nowoczesnych, ale typowych elektrowni. Wartość opałowa węgla, czyli ilość energii, którą można uzyskać ze spalenia jednego kilograma węgla nie jest stała, ale przyjmijmy średnią wartość około 24 MJ/kg (megadżuli na kilogram) dla węgla kamiennego.

Zacznijmy od obliczenia ilości energii, która musi zostać wyprodukowana w elektrowni, biorąc pod uwagę sprawność. Jeśli chcemy naładować baterię o pojemności 78,27 kWh, a sprawność danej elektrowni wynosi te przykładowe 35%, rzeczywista ilość energii potrzebna do wyprodukowania tej elektryczności jest większa.

Pierwszy krok to przeliczenie kWh na MJ, ponieważ wartość opałowa węgla jest podana w MJ/kg.

1 kWh = 3,6 MJ więc 78,27 kWh = 281,772

Aby obliczyć całkowitą potrzebną ilość energii w MJ, biorąc pod uwagę sprawność elektrowni:

281,772MJ / (0,35 sprawność) = 805,063MJ

Teraz, mając całkowitą potrzebną ilość energii, możemy obliczyć ilość węgla potrzebną do jej wyprodukowania, dzieląc przez wartość opałową węgla:

805,063MJ / 24MJ/kg = 33,54 kg

Oznacza to, że średnio potrzeba około 33,54 kg węgla kamiennego, aby wyprodukować wystarczającą ilość energii elektrycznej w elektrowni węglowej o sprawności 35%, aby naładować baterię Tesli Model 3 o pojemności użytkowej 78,27 kWh.

Mój komentarz:

Potrzeba spalić 33,54 kg węgla kamiennego, aby naładować samochód elektryczny...

Dane Tesli 3:

Moc: 497 KM

Zasięg: 615 km

Przeliczając ilość węgla na 100 km samochodu elektrycznego – przy oszczędnej jeździe, oczywiście: 5,4536 kg

Może trzeba radykalnie zmniejszyć moc samochodów, aby „elektryki” zasilane prądem z elektrowni węglowych miały sens?