Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Бензин галлон эквивалент ( ГПЭ ) или бензин-эквивалентен галлон ( ГЕК ) представляет собой количество альтернативного топлива он принимает равное содержание энергии в одной жидкого галлоне в бензине . GGE позволяет потребителям сравнивать энергосодержание конкурирующих видов топлива с общеизвестным топливом - бензином. GGE также сравнивает бензин с топливом, продаваемым в виде газа (природный газ, пропан, водород) и электроэнергии.

В 1994 году Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) определил, что «бензиновый галлоновый эквивалент (GGE) означает 5,660 фунтов природного газа». [1] Сжатый природный газ (КПГ), например, представляет собой газ, а не жидкость. Его можно измерить по объему в стандартных кубических футах (фут3) (объем в атмосферных условиях), по весу в фунтах (фунтах) или по содержанию энергии в джоулях (Дж), британских тепловых единицах (БТЕ) ​​или киловатт-часах. (кВт · ч). Стоимость бензина сложно сравнивать с другими видами топлива, если они продаются в разных единицах. GGE решает эту проблему. Один ГПЭ КПГ и один ГПЭ электроэнергии имеют точно такое же энергосодержание, как один галлон бензина. СПГ, продаваемый на заправочных станциях в США, оценивается в долларах за ГПЭ.

Использование GGE для сравнения топлива для использования в двигателе внутреннего сгорания - это только первая часть уравнения, результатом которой является полезная работа . В контексте GGE реальный вид «полезной работы» - это мили на галлон (MPG), как рекламируют производители автомобилей.

Замена одного топлива на другое в данном двигателе может запуститься и может принести пользу. Однако для достижения оптимальной эффективности от каждой комбинации топливо-двигатель необходимо отрегулировать соотношение воздуха и топлива. Это может быть ручная регулировка с использованием инструментов и испытательных приборов или автоматическая регулировка на автомобилях с впрыском топлива и многотопливных транспортных средствах. Точная настройка оптимальной топливно-воздушной смеси может быть облегчена с помощью нагнетателя или турбонагнетателя .

В аккумуляторных или электромобилях расчет эффективности полезной работы начинается со скорости заряда-разряда аккумуляторной батареи, обычно от 80% до 90%. Далее идет преобразование потенциальной энергии (БТЕ) ​​заряда в расстояние, пройденное под действием мощности. См. Таблицу ниже с переводом розничных затрат на электроэнергию для ГПЭ в БТЕ.

Обратите внимание, что в этой статье «галлон» относится к галлону США, равному примерно 3,8 литра, в отличие от британского галлона примерно 4,5 литра.

Таблицы эквивалента галлонов бензина [ править ]

GGE рассчитано для бензина в галлонах США из расчета 114000 БТЕ на галлон
или 7594 килокалорий на литр [2]
Топливо: жидкость, галлоны СШАГПЭGGE%БТЕ / галлонкВтч / галлонHP -hr / галккал / литр
Бензин (базовый) [3]1,0000100,00%114 000 33,4144,797594,0
Бензин (обычный, летний) [3]0,9960100,40%114 50033,5644,997624,5
Бензин (обычный, зимний) [3]1.013098,72%112 50032,9744,207496,5
Бензин (реформулированный бензин, E10 - этанол ) [3]1.019098,14%111 83632,7843,947452,4
Бензин (реформулированный бензин, ETBE ) [3]1.019098,14%111 81132,7743,937452,4
Бензин (реформулированный бензин, МТБЭ ) [3]1.020098,04%111 74532,7543,907445,1
Бензин (10% МТБЭ) [4]1.020098,04%112 00032,8344.007445,1
Бензин (обычный неэтилированный) [5]1,0000100,00%114 10033,4444,837594,0
Дизель №2 [5]0,8800113,64%129 50037,9550,878629,8
Биодизель (B100) [6]0,9536104,87%119 55035,0447,647958,5
Биодизель (B20) [5]0,9000111,11%127 25037,1249,768437,7
Сжиженный природный газ (СПГ) [5]1,536265,10%75 00021,7529,164943,3
Сжиженный углеводородный газ ( пропан / автогаз ) (LPG) [5]1,247080,19%91 50026,8235,956089,8
Топливо метанол (M100) [5]2,010049,75%56 80016,6222,283778,1
Топливо этанол (E100) [5]1,500066,67%76 10022,2729,855062,7
Этанол (E85) [5]1,390071,94%81 80024.0432,235463,3
Реактивное топливо ( нафта ) [7]0,9700103,09%118 70034,4446,177828,9
Реактивное топливо ( керосин ) [7]0,9000111,11%128 10037,1249,768437,7
ГПЭ рассчитывается на неликвидном топливе
Топливо: нежидкоеГПЭGGE%БТЕ / ед.кВтч / ед.
Бензин (базовый) [3] [8]1,0000100,00%114,000 БТЕ / галлон33,41
Сжатый природный газ (КПГ) в стандартных условиях [6]123,57 куб. Футов (3,499 м 3 )20160 БТЕ / фунт
Сжатый природный газ (КПГ) при давлении 2400 фунтов на кв. Дюйм (17 МПа)0,77 куб. Футов (0,022 м 3 )
Водород при 101,325 кПа357,37 куб. Футов (10,120 м 3 )319 БТЕ / куб. Фут [9]
Водород по весу0,997 кг (2,198 фунта) [10]119,9 МДж / кг (51 500 БТЕ / фунт, что эквивалентно 304 368 БТЕ / галлон) [11]
Электричество33,40 киловатт-часов3 413 БТЕ / (кВт · ч) [12] [13]33,40
Затраты
на электроэнергию за 1 ГПЭ
1 ГПЭ = 33,40 кВтч
По местному тарифу
за кВтч
эквивалент $ / галлон
0,03 доллара США1 000 долл. США
0,04 доллара США1,333 $
0,05 доллара США1,667 долл. США
0,06 доллара США2 000 долл. США
0,07 доллара США2,338 $
0,08 доллара США2,670 $
0,09 доллара США3,006 долл. США
0,10 доллара США3,340 долл. США
0,11 доллара США3,674 $
0,12 доллара США4 000 долл. США
0,13 доллара США4,342 $
0,14 доллара США4,670 $
0,15 доллара США5,010 долл. США
0,16 доллара США5,344 $
0,17 доллара США5,678 $
0,18 доллара США6,012 долл. США
0,19 доллара США6,346 $
0,20 доллара США6 680 долл. США
0,25 доллара США8,350 долл. США
0,27 доллара США9,018 долл. США
0,28 доллара США9,352 долл. США
0,29 доллара США9,686 $
0,30 доллара США10,020 долл. США

Ставки за кВт-ч на электроэнергию для жилых домов в США варьируются от 0,0728 доллара (Айдахо) до 0,166 доллара (Аляска), 0,22 доллара (Сан-Диего, уровень 1, тогда как уровень 2 составляет 0,40 доллара) и 0,2783 доллара (Гавайи). [14] [15]

Сжатый природный газ [ править ]

Одна ГПЭ природного газа составляет 126,67 кубических футов (3,587 м 3 ) при стандартных условиях . Этот объем природного газа имеет такое же энергосодержание, как один галлон США бензина (исходя из более низкой теплотворной способности : 900 БТЕ / куб.фут (9,3 кВтч / м 3 ) природного газа и 115000 БТЕ / галлон США (8,9 кВтч / л). ). [16]

Один ГПЭ КПГ под давлением 2400 фунтов на квадратный дюйм (17 МПа) составляет 0,77 кубических футов (22 литра; 5,8 галлона США). Этот объем КПГ при давлении 2400 фунтов на квадратный дюйм имеет такое же энергосодержание, как один галлон США бензина (исходя из более низких значений теплотворной способности: 148144 БТЕ / куб.фут (1533,25 кВтч / м 3 ) СПГ и 115000 БТЕ / галлон США (8,9 кВтч / л) ) бензина. [16] Используя закон Бойля , эквивалент GGE при 3 600 фунтах на квадратный дюйм (25 МПа) составляет 0,51 кубических футов (14 литров; 3,8 галлона США).

Национальная конференция по весам и измерениям (NCWM) разработала стандартную единицу измерения для сжатого природного газа, определенную в Руководстве NIST 44 Приложение D следующим образом: «1 бензиновый [американский] галлонный эквивалент (GGE) означает 2,567 кг (5,660 фунта). ) природного газа ». [17]

Когда потребители заправляют свои автомобили на КПГ в США, КПГ обычно измеряется и продается в единицах GGE. Это довольно полезно для сравнения с галлонами бензина.

Этанол и топливо, подобное E85 [ править ]

1,5 галлона США (5,7 л) этанола имеют такое же содержание энергии, как 1,0 галлон США (3,8 л) бензина.

Энергетическая ценность этанола составляет 76 100 БТЕ / галлон США (5,89 киловатт-часов на литр), по сравнению с 114 100 БТЕ / галлон США (8,83 кВт-ч / л) для бензина. (см. диаграмму выше)

На альтернативном топливе , транспортное средство будет испытывать около 76% топлива облачность , MPG при использовании Е85 (85% этанола) продукции по сравнению с 100% бензина. Простые расчеты значений BTU этанола и бензина показывают пониженные значения теплоты, доступной для двигателя внутреннего сгорания. Чистый этанол обеспечивает 2/3 теплотворной способности чистого бензина.

В наиболее распространенных расчетах, то есть значения BTU чистого бензина по сравнению с бензином с 10% этанолом, последний имеет значение чуть более 96% BTU чистого бензина. БТЕ для бензина варьируется в зависимости от давления паров по Рейду (что приводит к более легкому испарению в зимних смесях, содержащих этанол (этанол трудно заводить в холодную погоду) и антидетонационных присадок. Такие присадки позволяют снизить значение БТЕ.

Эффективность [ править ]

Понятие, тесно связанное с потенциалом БТЕ или кВт-ч данного топлива, - это КПД двигателя , который в случае двигателей внутреннего сгорания часто называют тепловым КПД .

Вообще говоря, электродвигатель гораздо более эффективен, чем двигатель внутреннего сгорания, в преобразовании потенциальной энергии в работу - поворот колес, который может перемещать автомобиль по дороге, поскольку от деталей двигателя отводится минимальное количество тепла, и отсутствует тепловыделение. от радиатора охлаждающей жидкости и из выхлопной трубы. [ необходима цитата ]

Дизельный цикл двигатель может быть столько , сколько от 40% до 50% эффективнее при преобразовании топлива в работу , где эффективность типичного автомобильного бензина двигателя составляет около 25% до 30%. [ необходима цитата ]

Эффективность преобразования единицы топлива к вращению ведущих колес включает в себя множество точек трения потери и потери тепла через выхлопную или охлаждающую систему. Трение внутри двигателя происходит вдоль стенок цилиндров, подшипников штока и коренных подшипников коленчатого вала, подшипников распределительного вала, приводных цепей или шестерен, а также других различных и второстепенных поверхностей подшипников. Электродвигатель имеет внутреннее трение только в подшипниках главной оси. Трение снаружи двигателя / двигателя включает нагрузки от генератора / генератора, насоса гидроусилителя рулевого управления, компрессора кондиционера, трансмиссии, раздаточной коробки (если полноприводный), дифференциала (ов) и универсальных шарниров, а также сопротивление качению пневматической системы. шины.

MPG данного транспортного средства начинается с тепловой эффективности топлива и двигателя, меньше всех перечисленных выше элементов трения.

Мили на галлон бензинового эквивалента (MPGe) [ править ]

Основная статья: Мили на галлон бензинового эквивалента

MPGe метрика была введена в ноябре 2010 года EPA в ярлыке Monroney на Nissan Leaf электрического автомобиля и Chevrolet Volt гибрида . Рейтинги основаны на формуле EPA, в которой 33,7 киловатт-часов электроэнергии эквивалентны одному галлону бензина, и потреблению энергии каждым транспортным средством во время пяти стандартных тестов ездового цикла EPA, имитирующих изменяющиеся условия вождения. [18] [19] Все новые автомобили и малотоннажные грузовики, продаваемые в США, должны иметь этот ярлык, показывающий оценку EPA экономии топлива транспортного средства. [20]

См. Также [ править ]

  • КПД двигателя
  • Тепловая эффективность
  • Потенциальная энергия
  • Работа (термодинамика)
  • Работа (физика)
  • Дизельные двигатели
  • Эффективность
  • Трение
  • Киловатт-час

Ссылки [ править ]

  1. ^ Мясник, Тина; Корона, Линда; Себринг, Линн; Суйтер, Ричард и Уильямс, Хуана, ред. (2006). «Приложение D: Определения» (PDF) . Спецификации, допуски и другие технические требования к весам и измерительным устройствам, принятые 91-й Национальной конференцией по весам и мерам 2006 г. (изд. 2007 г.). Гейтерсбург, доктор медицины: Национальный институт стандартов и технологий . п. D-8. Справочник 44 . Проверено 2 января 2009 года .
  2. ^ «114000 БТЕ на галлон в калорий на литр» . Вольфрам-Альфа . Проверено 4 января 2015 года .
  3. ^ a b c d e f g «Анализ влияния RFG на экономию топлива» . Агентство по охране окружающей среды США . 14 августа 2007 . Проверено 1 июля 2014 года .
  4. ^ «Энергетические эквиваленты различных видов топлива» . Ассоциация управления флотом NAFA. Архивировано из оригинального 15 июня 2010 года.
  5. ^ a b c d e f g h Гейбл, Кристин и Гейбл, Скотт. «Сравнение топливной энергии: бензиновые эквиваленты в галлонах» . About.com . Проверено 4 января 2015 года .
  6. ^ a b «Сравнение свойств топлива Центра данных по альтернативным видам топлива» (PDF) . Министерство энергетики США . 27 февраля 2013 года . Проверено 9 августа 2013 года .
  7. ^ a b Управление энергетической информации (ноябрь 2005 г.). «Приложение C: Качество данных» (PDF) . Использование энергии в бытовых транспортных средствах: последние данные и тенденции . Вашингтон, округ Колумбия: Министерство энергетики США. С. 151–161. DOE / EIA-0464 (2005). Архивировано из оригинального (PDF) 23 мая 2011 года.
  8. ^ Анализ влияния на экономию топлива RFG . США Агентство по охране окружающей среды . 1 августа 1995 г.
  9. Рианна Джонсон, C (2 января 2015 г.). «Водород как топливо для автомобилей» . Домашняя страница государственных служб . МБ-Софт . Проверено 4 января 2015 года .
  10. ^ Подкомитет по спецификациям топлива (19 июня 2008 г.). «Приложение E - Отправная точка: документ для обсуждения с описанием предлагаемого метода продажи и спецификации качества водородного автомобильного топлива» (PDF) . Заседание национальной рабочей группы США по разработке коммерческих стандартов измерения водорода . Национальный институт стандартов и технологий. Архивировано из оригинального (PDF) 8 июня 2011 года.
  11. ↑ Чендлер, Кевин и Юди, Лесли (июнь 2008 г.). Транзитные автобусы, работающие на водороде, агентства SunLine Transit: Третий отчет об оценке - приложения (PDF) . Голден, Колорадо: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. NREL / TP-560-43741-2. Архивировано из оригинального (PDF) 22 мая 2013 года . Проверено 4 января 2015 года .
  12. ^ Программы развития биоэнергетического сырья. «Преобразование энергии» . Национальная лаборатория Ок-Ридж . Архивировано из оригинального 27 сентября 2011 года . Проверено 1 января 2009 года .
  13. ^ «Сохранение энергии и воды: термины / преобразования энергии» . Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория . Июнь 2008. Архивировано из оригинала на 2 ноября 2008 года . Проверено 1 января 2009 года .
  14. ^ «Цены на электроэнергию по штатам: информация о национальных тарифах на электроэнергию» . Айзенбах Консалтинг, ООО.
  15. ^ «Средняя розничная цена электроэнергии» . ElectricRates.us. Архивировано из оригинала 4 января 2015 года . Проверено 4 января 2015 года .
  16. ^ а б «Свойства топлива» (PDF) . Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии . Министерство энергетики США. Центр данных по альтернативным видам топлива. 29 октября 2014 . Проверено 1 января 2015 года .
  17. ^ «Спецификации, допуски и другие технические требования к весам и измерительным приборам - Приложение D» (PDF) . Национальный институт стандартов и технологий. стр. D-13 . Проверено 23 августа 2020 года .
  18. ^ Bunkley, Ник (22 ноября 2010). «Nissan заявляет, что его электрический лист будет эквивалентен 99 MPG» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 17 февраля 2011 года .
  19. ↑ Мейер, Фред (24 ноября 2010 г.). «Номинальное напряжение 93 миль на галлон только на электричестве, 37 миль на галлон на газовом генераторе» . USA Today . Проверено 17 февраля 2011 года .
  20. ^ «Этикетка экономии топлива» . Агентство по охране окружающей среды США. 14 февраля 2011 . Проверено 17 февраля 2011 года .