Мили на галлон бензинового эквивалента

Этикетка Monroney, показывающая рейтинги эквивалентной экономии топлива EPA для Chevrolet Volt 2011 года выпуска . Рейтинг для полностью электрического режима (слева) выражается в милях на галлон бензинового эквивалента.

Мили на галлон бензинового эквивалента ( MPGe или MPG _ge ) - это мера среднего пройденного расстояния на единицу потребляемой энергии. MPGe используется Агентством по охране окружающей среды США (EPA) для сравнения энергопотребления транспортных средств , работающих на альтернативном топливе , электромобилей и других передовых технологий, с потреблением энергии ^[1] обычных транспортных средств внутреннего сгорания, рассчитанных в милях на галлон США. . ^{[2] [3]}

Единицей потребляемой энергии считается 33,7 киловатт-часа без учета эффективности преобразования тепловой энергии в электрическую, также измеряемую в киловатт-часах. Эквивалентность этого устройства энергии в галлоне бензина истинна тогда и только тогда, когда тепловой двигатель, генерирующее оборудование и подача энергии на автомобильный аккумулятор эффективны на 100%. Реальные тепловые двигатели сильно отличаются от этого предположения.

MPGe не обязательно представляет собой эквивалентность эксплуатационных расходов транспортных средств на альтернативном топливе и рейтинга MPG транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания из-за большого разброса затрат на источники топлива в зависимости от региона ^{[4] [5],} поскольку EPA предполагает цены, которые представляют собой национальные средние показатели. ^{[6] [7]} Стоимость эквивалента миль на галлон для альтернативного топлива можно рассчитать с помощью простого преобразования в обычное MPG. См. Преобразование в MPG по стоимости ниже.

Метрика MPGe была введена EPA в ноябре 2010 года на наклейке Monroney на электромобиле Nissan Leaf и подключаемом гибриде Chevrolet Volt . Рейтинги основаны на формуле EPA, в которой 33,7 киловатт-часов (121 мегаджоулей) электроэнергии эквивалентны одному (американскому) галлону бензина ^[8], а также энергопотребление каждого транспортного средства во время пяти стандартных испытаний ездового цикла EPA, имитирующих изменение условия вождения. ^{[9] [10]} Все новые автомобили и малотоннажные грузовики, продаваемые в США, должны иметь этот ярлык, показывающий оценку EPA экономии топлива транспортного средства. ^[3]

В совместном постановлении, принятом в мае 2011 года, Национальная администрация безопасности дорожного движения (НАБДД) и EPA установили новые требования к маркировке экономии топлива и окружающей среды, которая является обязательной для всех новых легковых и грузовых автомобилей, начиная с 2013 модельного года . В этом постановлении используются мили. за галлон бензина эквивалента для всех топливных и передовых технологий транспортных средств , доступных на рынке США , включая гибриды , электрические транспортные средства , гибкие топливные транспортные средства , элементы транспортного средства на водородном топливо , природный газ , с дизельным двигателем транспортных средств, а также с бензиновым двигателем транспортных средствами. ^[11][12] Помимо отображения на новых транспортных средствах, рейтинги экономии топлива используются Министерством энергетики США для публикации ежегодного Руководства по экономии топлива; Министерство транспорта США (DOT) для администрирования корпоративного средней экономии топлива программы (CAFE); и Налоговая служба (IRS) для сбора налогов с потребителей газа . ^[3]

Оценки экономии топлива для оконных наклеек и соответствия стандарту CAFE различаются. Рейтинг EPA MPGe, показанный на этикетке Monroney, основан на потреблении бортовой энергии, хранящейся в топливном баке или в аккумуляторной батарее транспортного средства, или в любом другом источнике энергии, и представляет собой только потребление энергии между баком и колесом . Оценки CAFE основаны на разбивке по колесам, и в случае жидкого топлива и транспортных средств с электроприводом также учитывается энергия, потребляемая выше по потоку для производства топлива или электроэнергии и доставки ее к транспортному средству. Экономия топлива для целей CAFE включает в себя стимулирующую корректировку для транспортных средств, работающих на альтернативном топливе, и подключаемых к сети электромобилей, что приводит к более высокому ПДТ, чем предполагалось для оконных наклеек. ^[13][14]

Фон [ править ]

1988: Закон об альтернативных моторных топливах [ править ]

В альтернативных видов моторного топлива Act (AMFA) , принятые в 1988 году , обеспечивает Корпоративный средней экономии топлива (CAFE) стимулы для производства транспортных средств, использующих этанол , метанол или природный газ топливо , либо работает исключительно на этих альтернативных видов топлива , или в сочетании с бензином или дизельным топливом топливо, такие автомобили с гибким топливом . Чтобы создать стимулы для широкого использования этих видов топлива и стимулировать производство автомобилей на альтернативном топливе, AMFA позволяет производителям производить автомобили на альтернативном топливе.для получения кредитов CAFE за счет производства этих транспортных средств, что позволяет им повысить общий уровень экономии топлива в парке до соответствия стандартам CAFE до установленного предельного уровня. ^{[15] [16]}

Начиная с 1993 года производители квалифицированных транспортных средств, работающих на альтернативном топливе, могут извлечь выгоду из своей оценки CAFE, вычислив средневзвешенную экономию топлива произведенных транспортных средств, работающих на альтернативном топливе, путем деления экономии спиртового топлива на коэффициент 0,15. Например, для специального транспортного средства, работающего на альтернативном топливе, которое могло бы достичь экономии топлива 15 миль на галлон при работе на спирте, CAFE будет рассчитан следующим образом: ^[16]

FE = (1 / 0,15) (15) = 100 миль на галлон

Для альтернативных двухтопливных транспортных средств предполагается, что транспортные средства будут работать 50% времени на альтернативном топливе и 50% времени на обычном топливе, что приводит к экономии топлива, которая основана на гармоническом среднем значении альтернативного топлива. и обычное топливо. Например, для альтернативной двухтопливной модели, которая достигает 15 миль на галлон при работе на спиртовом топливе и 25 миль на галлон на обычном топливе, результат CAFE будет следующим: ^[16]

FE = 1 / [(0,5 / 25) + (0,5 / 100)] = 40 миль на галлон

Расчет экономии топлива для автомобилей, работающих на природном газе, аналогичен. Для целей этого расчета экономия топлива равна средневзвешенному значению экономии топлива при работе на природном газе и при работе на бензине или дизельном топливе. AMFA указывает, что энергетический эквивалент 100 кубических футов природного газа равняется 0,823 галлона бензина, при этом эквивалентный галлон природного газа считается имеющим топливное содержание, аналогичное содержанию топлива на основе спирта, равному 0,15 галлону топлива. . Например, при таком преобразовании и эквиваленте галлонов для специального транспортного средства, работающего на природном газе, которое достигает 25 миль на 100 кубических футов природного газа, значение CAFE будет следующим: ^[16]

FE = (25/100) x (100 / 0,823) (1 / 0,15) = 203 мили на галлон

Закон об энергетической политике 1992 г. расширил определение альтернативного топлива, включив в него сжиженный нефтяной газ , водород , жидкое топливо, полученное из угля и биологических материалов, электричество и любое другое топливо, которое, по мнению министра транспорта, в основном не связано с нефтью и имеет экологическое и преимущества энергетической безопасности. Начиная с 1993 года производители этих других автомобилей, работающих на альтернативном топливе, которые отвечают квалификационным требованиям, также могут воспользоваться специальным режимом при расчете своего CAFE. ^[16]

1994: эквивалент бензина в галлонах [ править ]

В 1994 году Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) ввел галлоновый эквивалент бензина (GGE) в качестве показателя экономии топлива для транспортных средств, работающих на природном газе . NIST определил эквивалент бензина в галлонах (GGE) как 5,660 фунтов природного газа, а в литровом эквиваленте бензина (GLE) как 0,678 кг природного газа. ^[17]

2000: Экономия нефтяного эквивалента [ править ]

Энергоэффективность некоторых электромобилей, арендованных в Калифорнии в период с 1996 по 2003 год:

В конце 1990-х - начале 2000-х годов несколько электромобилей было произведено в ограниченных количествах в результате выполнения требования Калифорнийского совета по воздушным ресурсам (CARB) на создание более экономичных автомобилей с нулевым уровнем выбросов . Популярные модели, доступные в Калифорнии, включали General Motors EV1 и Toyota RAV4 EV . ^{[24] [25]} Рейтинги Министерства энергетики США и Агентства по охране окружающей среды США по энергоэффективности на борту этих электромобилей выражались в киловатт-часах на милю ( KWh/ mi), наиболее широко известный в науке и технике показатель для измерения энергопотребления, используемый в качестве единицы выставления счетов за энергию, поставляемую потребителям электроэнергетическими предприятиями . ^[26]

В целях выполнения требований корпоративной средней экономии топлива (CAFE), утвержденных Конгрессом США в 1975 году, Министерство энергетики США разработало в июле 2000 года методологию расчета экономии топлива в нефтяном эквиваленте электромобилей на колесах от скважины до колеса.основание. Методология учитывает эффективность процессов, задействованных в двух топливных циклах, на начальном этапе. Энергосодержание бензина снижено с 33 705 Втч / галлон до 83%, или около 27 975 Втч / галлон от скважины к резервуару, чтобы учесть энергию, используемую при очистке и распределении. Точно так же энергетическая ценность электроэнергии, произведенной из ископаемого топлива, снижается до 30,3% из-за потерь энергии при производстве и передаче, согласно среднему показателю по стране. Это нормализовано к предыдущему значению бензина, в результате чего энергетическая ценность электричества, эквивалентная бензиновому эквиваленту автомобиля, составляет всего 12 307 Вт · ч / галлон. ^[14]

Формула также включает в себя «коэффициент содержания топлива» 1 / 0,15 (около 6,667) в пользу электромобилей, увеличивая значение с 12 307 до 82 049 Вт · ч / галлон. Этот фактор вознаграждения призван стимулировать производителей автомобилей производить и продавать электромобили, поскольку более высокая экономия эквивалентного топлива для электромобилей улучшает общий уровень экономии топлива автопарка в соответствии со стандартами CAFE, и Конгресс ожидал, что такой стимул поможет ускорить коммерциализацию электромобилей. Фактор стимулирования, выбранный Министерством энергетики для электромобилей, - это тот же фактор 1 / 0,15, который уже применялся при регулировании других типов транспортных средств, работающих на альтернативном топливе . ^[14]Когда все факторы учтены в формуле DoE, энергоэффективность или экономия эквивалентного топлива электромобилей увеличивается, и она рассчитывается в милях на коэффициент нефтяного эквивалента 82049 Втч / галлон, а не в милях на обычный бензиновый галлон, эквивалентный 33705 Втч / галлон. , для целей CAFE кредитов производителям. ^[26]

2007: X Prize [ править ]

Конкурс Automotive X Prize был призван стимулировать разработку автомобилей, способных проехать 100 миль на галлоне бензина (миль на галлон). Сравнение электромобилей с транспортными средствами, оснащенными собственным двигателем, обсуждалось, поскольку понятие эквивалента миль на галлон в качестве метрики для электромобилей делало конкуренцию тривиальной для электромобилей, а соответствующие мили на галлон в качестве метрики для других чрезвычайно затрудняли. для остальных. Компания Miastrada утверждала, что это безрезультатно противоречило цели конкурса. В апреле 2007 года в рамках проекта Руководства по проведению конкурсов, выпущенного на автосалоне в Нью-Йорке, MPGe был объявлен основным показателем качества для Progressive Insurance Automotive X Prize , конкурса, разработанногоX Prize Foundation для сверхэффективных транспортных средств, которые могут достигать скорости не менее 100 MPGe. ^[27] В феврале 2009 года Consumer Reports объявили, что в рамках партнерства с X Prize Foundation они планировали сообщить о MPGe как об одной из нескольких мер, которые помогут потребителям понять и сравнить эффективность транспортных средств с альтернативным топливом . ^[28]

2010–2011: эквивалент миль на галлон [ править ]

В соответствии с требованиями Закона об энергетической независимости и безопасности 2007 года (EISA) с введением в США высокотехнологичных транспортных средств новая информация должна быть включена в этикетку Monroney для новых автомобилей и малотоннажных грузовиков, продаваемых в стране, например рейтинги. по экономии топлива , выбросам парниковых газов и другим загрязнителям воздуха . Агентство США по охране окружающей среды и Национальная администрация безопасности дорожного движения (NHTSA) провели ряд исследований , чтобы определить наилучший способ перестроить эту этикетку , чтобы предоставить потребитель простой энергии и экологических сравнениями всех типов транспортных средств, в том числеаккумуляторные электромобили (BEV), гибридные электромобили (PHEV) и обычные автомобили с двигателями внутреннего сгорания, работающие на бензине и дизельном топливе, чтобы помочь потребителям выбрать более эффективные и экологически чистые автомобили. Эти изменения предлагалось ввести в новые автомобили начиная с 2012 модельного года. ^{[3] [29]}

Рейтинг EPA для бортовой энергоэффективности электромобилей до 2010 года выражался в киловатт-часах на 100 миль (кВтч / 100 миль). ^{[26] [30]} наклейка Окна в 2009 Mini E показала потребление энергии 33 кВт · ч / 100 миль (740 Дж / м) для езды по городу и 36 кВт · ч / 100 миль (810 Дж / м) на шоссе, технически эквивалентно городу на 102 мили на галлон и шоссе на 94 мили на галлон. ^[30] Tesla Roadster 2009 года был оценен в 32 кВт / 100 миль (720 Дж / м) в городе и 33 кВт / 100 миль (740 Дж / м) на шоссе, что эквивалентно 105 миль на галлон в городе и 102 миль на галлон на шоссе. ^{[31] [32]}

В рамках процесса исследования и модернизации EPA провело фокус-группы, в которых участникам были представлены несколько вариантов выражения потребления электроэнергии для подключаемых к электросети электромобилей . Исследование показало, что участники не понимали концепции киловатт-часа.в качестве показателя использования электроэнергии, несмотря на использование этого устройства в ежемесячных счетах за электроэнергию. Вместо этого участники предпочли эквивалент миль на галлон, MPGe, в качестве метрики для сравнения со знакомыми милями на галлон, используемыми для автомобилей с бензиновым двигателем. Исследование также пришло к выводу, что показатель кВтч на 100 миль больше сбивает с толку участников фокус-группы по сравнению с показателем миль на кВтч. Основываясь на этих результатах, EPA решило использовать следующие показатели экономии топлива и расхода топлива на этикетках с измененным дизайном: MPG (город, шоссе и вместе взятые); МПГэ (городско-шоссейное и совмещенное); Галлонов на 100 миль; кВтч на 100 миль. ^[29]

Предлагаемый дизайн и окончательное содержание двух вариантов новой наклейки, которая будет представлена ​​в легковых и грузовых автомобилях 2013 модельного года, в течение 60 дней обсуждались с общественностью в 2010 году, и оба включают эквивалент миль на галлон и кВтч на 100 миль в качестве показатели экономии топлива для подключаемых к электросети автомобилей, но в одном варианте наиболее важными показателями являются MPGe и годовая стоимость электроэнергии. ^{[33] [34]} В ноябре 2010 года EPA представило MPGe в качестве метрики сравнения на своей новой наклейке для экономии топлива для Nissan Leaf и Chevrolet Volt . ^{[9] [10]}

В мае 2011 года Национальное управление безопасности дорожного движения (НАБДД) и EPA выпустили совместное окончательное правило, устанавливающее новые требования к маркировке экономии топлива и окружающей среды, которая является обязательной для всех новых легковых и грузовых автомобилей, начиная с 2013 модельного года . этикетки для альтернативного топлива и альтернативных двигателей , доступных на рынке США транспортных средств, таких как плагин гибридов , электрических транспортных средств , гибких топливных транспортных средств , клеток транспортного средства водородного топлива и природного газа транспортных средств . ^{[11] [12]}Общий показатель экономии топлива, принятый для сравнения транспортных средств с альтернативным топливом и передовыми технологиями с обычными автомобилями с двигателем внутреннего сгорания, составляет мили на галлон бензинового эквивалента (MPGe). Галлон бензинового эквивалента означает количество киловатт-часов электроэнергии, кубических футов сжатого природного газа (КПГ) или килограммов водорода, которые равны энергии в галлоне бензина. ^[11]

Новые этикетки также впервые показывают оценку того, сколько топлива или электроэнергии требуется, чтобы проехать 100 миль (160 км), знакомя потребителей США с расходом топлива на пройденное расстояние - метрикой, обычно используемой во многих других странах. EPA объяснило, что цель состоит в том, чтобы избежать традиционной метрики миль на галлон, которая может вводить в заблуждение, когда потребители сравнивают улучшения экономии топлива, и известная как «иллюзия MPG». ^[11]

Как упоминалось выше, в обществе распространены путаница и неправильное толкование между двумя типами «топливной эффективности». Экономия топлива измеряет, как далеко уйдет транспортное средство на количество топлива (единицы MPGe). Расход топлива является обратной величиной экономии топлива и измеряет количество топлива, использованное для проезда на фиксированное расстояние (единицы галлонов / 100 миль или кВтч / 100 миль). ^[35] Единица галлонов / 100 миль точно описывается как расход топлива в некоторых брошюрах Агентства по охране окружающей среды, но эта единица появляется в разделе экономии топлива на этикетке Monroney (где не используется термин «расход топлива»). ^{[36] [37]}

Описание [ править ]

Бензиновый эквивалент миль на галлон основан на содержании энергии в бензине. Энергия, получаемая при сжигании одного галлона бензина в США, составляет 115 000 БТЕ, 33,70 кВтч или 121,3 МДж. ^[8]

Чтобы преобразовать оценку мили на галлон в другие единицы расстояния на единицу используемой энергии, значение мили на галлон можно умножить на один из следующих факторов, чтобы получить другие единицы:

1 МПГэ	≈ 1 миля / (33,70  кВт · ч )
	≈ 8,696 миль / (миллион  БТЕ )
	≈ 0,02967 миль / кВт · ч
	≈ 0,04775 км / кВт · ч
	≈ 0,013 км / МДж

Преобразование в MPGe [ править ]

MPGe определяется путем преобразования расхода транспортного средства на единицу расстояния, определенного посредством компьютерного моделирования или завершения фактического ездового цикла, из его собственных единиц в эквивалент энергии бензина. Примеры собственных единиц включают Вт · ч для электромобилей, кг-H2 для автомобилей на водороде, галлоны для автомобилей на биодизеле или сжиженном природном газе , кубические футы для автомобилей на сжатом природном газе и фунты для автомобилей на пропане или сжиженном нефтяном газе . Особые случаи для конкретных альтернативных видов топлива обсуждаются ниже, но общая формула для MPGe такова:

${\ displaystyle {\ text {MPGe}} = {\ frac {\ text {общее количество пройденных миль}} {\ left [{\ frac {\ text {общая энергия всех потребленных видов топлива}} {\ text {энергия одного галлона бензина}}} \ right]}} = {\ frac {({\ text {общее количество пройденных миль}}) \ times ({\ text {энергия одного галлона бензина}})} {\ text {общая энергия все использованное топливо}}}}$

Агентство по охране окружающей среды считает, что при этом учитывается межвалковое потребление жидкостей и межколесное потребление электроэнергии, т. Е. Измеряется энергия, за которую обычно платит владелец. Для электромобилей стоимость энергии включает преобразование переменного тока для зарядки аккумулятора. ^[38] Рейтинги EPA MPGe, отображаемые на наклейках на окнах, не учитывают потребление энергии в восходящем направлении, которое включает в себя энергию или топливо, необходимые для выработки электричества или для извлечения и производства жидкого топлива; потери энергии при передаче электроэнергии; или энергия, затраченная на транспортировку топлива от скважины до станции. ^{[14] [39]}

Базовые значения энергосодержания различных видов топлива задаются значениями по умолчанию, используемыми в модели GREET Министерства энергетики (парниковые газы, регулируемые выбросы и энергия, используемая на транспорте) ^[40] следующим образом:

Примечание: 1 кВтч эквивалентен 3 412 БТЕ.

Энергетическая ценность конкретного топлива может несколько варьироваться в зависимости от его химического состава и метода производства. Например, в новых рейтингах эффективности, разработанных Агентством по охране окружающей среды США (EPA) для аккумуляторных электромобилей (BEV) и подключаемых гибридных электромобилей (PHEV) - см. Ниже - энергосодержание галлона Предполагается, что бензин составляет 114 989,12 БТЕ или 33,7 кВтч. ^[8]

Преобразование в MPG по стоимости [ править ]

Этот раздел, возможно, содержит оригинальные исследования . Пожалуйста, улучшите его , проверив сделанные утверждения и добавив встроенные цитаты . Заявления, содержащие только оригинальные исследования, следует удалить. ( Февраль 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Эквивалентная стоимость миль на галлон транспортного средства, работающего на альтернативном топливе, может быть рассчитана по простой формуле для прямого сравнения эксплуатационных расходов MPG (а не энергопотребления MPGe ^[7] ) с традиционными транспортными средствами, поскольку стоимость ресурсов существенно варьируется от региона к региону. область, край. ^{[5] [4]} Для справки, полное уравнение выглядит следующим образом:

${\displaystyle {\text{MPG}}={\text{mi}}/{\text{gal}}={{\$ \over {\text{gal}}}\div {\$ \over {\text{unit}}} \over {\text{capacity(unit)}}}\times {{\text{capacity(unit)}} \over [({\text{EnergyQuotent}}\times 100)\div {\text{MPGe}}]\div 100}}$

Также для тех, кто предпочитает кВтч / 100 миль, эквивалент просто:

${\displaystyle {\text{MPG}}={\text{mi}}/{\text{gal}}={\Bigl (}{\$ \over {\text{gal}}}\div {\$ \over {\text{kWh}}}{\Bigr )}\div {{\text{kWh}}/100~{\text{mi}} \over 100~{\text{mi}}}}$

Это уравнение сводится к простой формуле, которая работает только с мощностью источника топлива и его возможным диапазоном для сравнения транспортных средств. С учетом ваших местных тарифов на бензин и вашего источника топлива вы можете легко сравнить эксплуатационные расходы вашего автомобиля на альтернативном топливе напрямую с моделью бензинового двигателя со следующими данными:

${\displaystyle {\text{MPG}}={\text{mi}}/{\text{gal}}={{\$ \over {\text{gal}}}\div {\$ \over unit} \over {\text{capacity(unit)}}}\times {\text{mi}}}$

Формула включает в себя неотъемлемую эффективность транспортного средства, поскольку дальность действия конкретной емкости источника топлива напрямую представляет собой испытание EPA, затем она становится универсальной независимо от веса, размера транспортного средства, коэффициента лобового сопротивления, сопротивления качению, поскольку они напрямую влияют на диапазон. возможны и учитываются. Стиль вождения и погодные условия можно учесть, используя для расчета достигнутый диапазон вместо заявленного.

Формула рассчитывает, сколько альтернативного топлива можно приобрести по цене одного галлона бензина, и создает соотношение, которое сравнивает это количество с вместимостью автомобиля, а затем умножает это соотношение на возможный запас хода автомобиля. В результате получается количество миль, которое автомобиль проезжает на альтернативном топливе по той же цене, что и один галлон бензина.

Конечное вычисление приводит к единице MPG и напрямую сопоставимо со стандартными расходами на топливо для транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания для его номинальной MPG.

Примеры [ править ]

Формула с правильными единицами измерения для BEV или PHEV во всех электрических режимах выглядит так.

${\displaystyle {\text{MPG}}={\text{mi}}/{\text{gal}}={{\$ \over {\text{gal}}}\div {\$ \over {\text{kWh}}} \over {\text{charge(kWh)}}}\times {\text{mi}}}$

Используя допущения Руководства по экономии топлива EPA 2018 для средней цены на бензин в размере 2,56 доллара США за галлон и 0,13 доллара США за киловатт-час ^[41], мы можем рассчитать автомобиль, рассчитанный на 84 MPGe или 40 кВт / 100 Mi КПД и имеющий аккумуляторную батарею EV мощностью 16,5 кВт. что 13,5 кВтч можно использовать для вождения на электротяге с заявленным запасом хода 33 мили на одной зарядке.

Примечание. Использование размера батареи вместо полезного заряда дает консервативное значение. Использование фактического заряда и фактического пробега обеспечит реальную экономию.

${\displaystyle {\text{MPG}}={\text{mi}}/{\text{gal}}={{\$2.56 \over {\text{gal}}}\div {\$0.13 \over {\text{kWh}}} \over 13.5~{\text{kWh}}}\times 33.75~{\text{mi}}}$

Подсчитайте, сколько кВтч на галлон

${\displaystyle {\text{MPG}}={\text{mi}}/{\text{gal}}={{19.69~{\text{kWh}}/{\text{gal}}} \over 13.5~{\text{kWh}}}=1.46~{\text{charges}}\times 33.75~{\text{mi}}=49.2~{\text{MPG}}}$

Теперь это тот же автомобиль, где бензин стоит 3,20 доллара за галлон, а электричество - 0,085 доллара за киловатт-час.

${\displaystyle {\text{MPG}}={\text{mi}}/{\text{gal}}={{\$3.20 \over {\text{gal}}}\div {\$0.085 \over {\text{kWh}}} \over 13.5~{\text{kWh}}}\times 33.75~{\text{mi}}}$

Подсчитайте, сколько кВтч на галлон

${\displaystyle {\text{MPG}}={\text{mi}}/{\text{gal}}={{37.65~{\text{kWh}}/{\text{gal}}} \over 13.5~{\text{kWh}}}=2.78~{\text{charges}}\times 33.75~{\text{mi}}=94.1~{\text{MPG}}}$

Электрические и гибридные электромобили [ править ]

В период с 2008 по 2010 год несколько крупных автопроизводителей начали коммерциализацию аккумуляторных электромобилей (BEV), которые питаются исключительно от электричества, и гибридных электромобилей (PHEV), которые используют электричество вместе с жидким топливом, хранящимся в бортовом топливном баке. , обычно бензин, но он также может работать на дизельном , этанольном или гибком топливе .

Для аккумуляторных электромобилей, в Агентстве по охране окружающей среды США формула «с , чтобы вычислить хорошо на колесах MPGe основан на стандартах энергии , установленного Департамент энергетики США в 2000 году ^{[2] [13] [14]} Хорошо до -Преобразование колес используется для расчета средней экономии топлива по предприятию (CAFE), но не для экономии топлива на наклейке на стекле (Monroney). Для экономии топлива Монрони уравнение

${\displaystyle MPGe={\frac {E_{G}}{E_{M}\cdot E_{E}}}={\frac {33\,705{\text{ Wh/gallon}}_{\text{US}}}{E_{M}}}}$

куда

${\displaystyle MPGe}$выражается в милях на галлон бензинового эквивалента (как показано на этикетке Monroney )

${\displaystyle E_{G}=}$Энергосодержание на галлон бензина = 115 000 БТЕ / галлон, как установлено Министерством энергетики США и сообщается Центром данных по альтернативным видам топлива. ^[14]

${\displaystyle E_{M}=}$электрическая энергия, потребляемая от стены к колесу на милю ( Втч / милю), измеряется с помощью пяти стандартных испытаний ездового цикла для электромобилей EPA и процедур испытаний SAE ^{[13] [38]}

${\displaystyle E_{E}=}$Коэффициент преобразования единиц энергии (округленный) = 3,412 БТЕ / Вт · ч ^[14]

Формула, используемая EPA для расчета их номинального MPGe, не учитывает какое-либо топливо или энергию, потребляемую выше по потоку, например, выработку и передачу электроэнергии или жизненный цикл от скважины до колеса , поскольку сравнение EPA с автомобилями внутреннего сгорания проводится на от танка к колесу по сравнению с батареей к колесу.

Совет по воздушным ресурсам Калифорнии использует динамометрические испытания, отличные от EPA, и рассматривает бензин с измененным составом, продаваемый в этом штате. Для оценок CARB формула выглядит следующим образом: ^[13]

${\displaystyle MPGe={\frac {E_{G}}{E_{M}\cdot E_{E}}}={\frac {32\,600{\text{ Wh/gallon}}_{\text{US}}}{E_{M}}}}$

Новый стандарт SAE J1711 для измерения выбросов выхлопных газов и экономии топлива гибридных электромобилей и подключаемых гибридов был утвержден в июле 2010 года. Рекомендуемые процедуры для PHEV были пересмотрены в Аргоннской национальной лаборатории , а новые правила EPA для определения отчетности об экономии топлива PHEV ожидается, что протокол будет основан на SAE J1711. ^{[42] [43]} В ноябре 2010 года EPA решило отдельно оценить электрический и бензиновый режимы, и эти две цифры заметно отображаются на наклейке на окно Chevrolet Volt 2011 года . В электрическом режиме рейтинг Volt оценивается по той же формуле, что и у электромобиля. ^{[10] [13]}Общий или составной рейтинг экономии топлива, сочетающий в себе электроэнергию и бензин, отображается на этикетке Monroney гораздо меньшим шрифтом и как часть сравнения экономии топлива Volt среди всех транспортных средств и внутри компактных автомобилей . ^[44] EPA рассмотрело несколько методологий оценки общей экономии топлива PHEV, но по состоянию на февраль 2011 года EPA не объявило окончательную методологию, которая будет применяться для целей оценки корпоративной средней экономии топлива нового производителя в 2012-2016 годах (CAFE). ) кредиты на подключаемые гибриды. ^{[13] [45]}

Примеры [ править ]

В ноябре 2010 года EPA начало включать "MPGe" в свою новую наклейку для сравнения экономии топлива и окружающей среды. EPA оценило электромобиль Nissan Leaf с комбинированной экономией топлива 99 MPGe, ^[9] и оценил подключаемый гибрид Chevrolet Volt с комбинированной экономией топлива 93 MPGe в полностью электрическом режиме , 37 MPG при работе только на бензине. и общий рейтинг экономии топлива 60 миль на галлон (3,9 л / 100 км), сочетающий мощность от электричества и бензина. ^{[10] [44] [46]}Для обоих автомобилей EPA рассчитало рейтинг MPGe в ходе пятицикловых испытаний, используя формулу, показанную ранее, с коэффициентом преобразования 33,7 кВт-ч электроэнергии, что является энергетическим эквивалентом галлона бензина. ^[10]

Полностью электрические автомобили [ править ]

В следующей таблице сравниваются официальные рейтинги EPA по экономии топлива ( миль на галлон бензинового эквивалента , миль на галлон, для подключаемых электромобилей ) для серийных полностью электрических легковых автомобилей, оцененных EPA по состоянию на ноябрь 2016 ^[update]г. ^{[47] [48 ] по} сравнению с наиболее экономичным по расходу топлива гибридным подключаемым модулем, рассчитанным на большие расстояния ( Chevrolet Volt - второе поколение ), бензиново-электрическим гибридным автомобилем ( Toyota Prius Eco - четвертое поколение ), ^{[49] [50] [51]} и средними показателями EPA для новых автомобилей. Автомобиль 2016 года с экономией топлива 25 миль на галлон _‑US(9,4 л / 100 км; 30 миль на галлон ‑ _имп. ). ^{[47] [49]} Производители тестируют свои собственные автомобили - обычно опытные образцы - и сообщают о результатах в EPA. EPA рассматривает результаты и подтверждает около 15–20% из них посредством собственных испытаний в Национальной лаборатории транспортных средств и выбросов топлива. ^[52]

Гибриды плагинов [ править ]

В следующей таблице сравниваются оценочные фактические расходы на топливо EPA и рейтинги экономии топлива серийных гибридных электромобилей с подключаемым модулем, оцененные EPA по состоянию на январь 2017 года, ^[update]выраженные в милях на галлон бензинового эквивалента (mpg-e), ^{[6] [ 84]} по сравнению с наиболее эффективным топливом бензино-электрической гибридного автомобиля , 2016 Toyota Prius Eco (четвертое поколение) , номинальная 56 миль на галлон _-US (4,2 л / 100 км; 67 миль на галлон _-imp ), а средний новый автомобиль 2016 ЕРА, который имеет экономия топлива 25 миль на галлон _‑US (9,4 л / 100 км; 30 миль на галлон ‑ _имп. ). ^{[84] [85] [86]}В таблице также показана топливная эффективность подключаемых гибридов в полностью электрическом режиме, выраженная в киловатт-часах / 100 миль, метрика, используемая EPA для оценки электромобилей до ноября 2010 года. ^[26]

Транспортные средства на топливных элементах [ править ]

В следующей таблице сравнивается экономия топлива EPA, выраженная в милях на галлон бензинового эквивалента (MPGe), для четырех автомобилей на водородных топливных элементах, оцененных EPA по состоянию на ноябрь 2016 ^[update]года и доступных только в Калифорнии. ^[118]

Преобразование с использованием GGE [ править ]

Тот же метод может быть применен к любому другому транспортному средству, работающему на альтернативном топливе, если потребление энергии этим транспортным средством известно. Обычно потребление энергии транспортным средством выражается в единицах, отличных от Вт · ч / милю или британских тепловых единиц / милю, поэтому требуется дополнительная арифметика для преобразования в бензиновый галлонный эквивалент (GGE), используя 33,7 кВтч / галлон = 114989,17 британских тепловых единиц / галлон. ^[8]

Пример водорода с ГПЭ [ править ]

Рекламируется, что Honda FCX Clarity 2008 года имеет расход топлива 72 мили / кг- ч.
₂. ^[119] Водород при атмосферном давлении имеет плотность энергии 120 МДж / кг (113 738 БТЕ / кг), ^[120] путем преобразования этой плотности энергии в GGE выяснилось, что для удовлетворения эквивалентной энергии требуется 1,011 кг водорода. одного галлона бензина. Этот коэффициент преобразования теперь можно использовать для расчета MPGe для этого транспортного средства.

${\displaystyle MPGe=MPkg_{H_{2}}\times {GGE}}$,

${\displaystyle MPGe=72{\frac {mi}{kg_{H_{2}}}}\times {1.011{\frac {kg_{H_{2}}}{gallon_{gasoline}}}}=72.8MPGe}$

Оценка жизненного цикла [ править ]

Насос / Скважина в колесо [ править ]

Эквивалентная метрика EPA в милях на галлон, показанная на наклейке на окно, не измеряет энергоэффективность полного цикла транспортного средства или жизненный цикл от скважины до колеса . Скорее, EPA представляет MPGe таким же образом, как MPG для обычных транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания, как показано на наклейке Monroney , и в обоих случаях рейтинг учитывает только потребление энергии от насоса к колесу или от стены к колесу, т. Е. измеряет энергию, за которую обычно платит владелец. Для электромобилей стоимость энергии включает преобразование переменного тока от стены, используемой для зарядки аккумулятора ^[38]Рейтинги Агентства по охране окружающей среды, отображаемые на наклейках на окнах, не учитывают потребление энергии на начальном этапе, которое включает энергию или топливо, необходимые для выработки электроэнергии или для добычи и производства жидкого топлива; потери энергии при передаче электроэнергии; или энергия, затраченная на транспортировку топлива от скважины до станции. ^{[14] [39]}

Коэффициент нефтяного эквивалента (PEF) - показатель CAFE [ править ]

В 2000 году Министерство энергетики США (DOE) создал методику расчета нефтяного эквивалента экономии топлива электрических транспортных средств на основе хорошо к колесу (WTW) бензинового эквивалента содержание энергии электричества (например). Методология учитывает эффективность процессов, задействованных в двух топливных циклах, а также среднюю эффективность производства и передачи электроэнергии по стране, поскольку электромобиль с аккумуляторной батареей сжигает свое топливо (в основном ископаемое топливо) за пределами электростанции. ^[14] Эта методология используется автопроизводителями для оценки доли в их общей средней корпоративной экономии топлива (CAFE) для производства.электромобили . ^[13]

Уравнения для определения экономии условного топлива для электромобилей следующие: ^[14]

PEF = например * 1 / 0,15 * AF * DPF

куда:

PEF = Экономия топлива в нефтяном эквиваленте

Eg = Энергосодержание в эквиваленте бензина для коэффициента электроэнергии.

1 / 0,15 = коэффициент «содержания топлива» или стимулирующий фактор. Министерство энергетики выбрало это значение, чтобы сохранить согласованность с существующими нормативными и законодательными процедурами и обеспечить аналогичный подход к производителям всех типов транспортных средств, работающих на альтернативном топливе.

AF = Фактор дополнительных принадлежностей, работающих на нефтяном топливе

DPF = коэффициент схемы движения

Энергосодержание в бензиновом эквиваленте для коэффициента электричества, обозначаемого сокращенно Eg, определяется как:

Eg = эквивалентное бензину энергосодержание электроэнергии = (Tg * Tt * C) / Tp

куда:

Tg = средняя эффективность производства электроэнергии на ископаемом топливе в США = 0,328

Tt = средняя эффективность передачи электроэнергии в США = 0,924

Tp = эффективность переработки и распределения нефти = 0,830

C = Ватт-часов энергии на галлон бензина коэффициент преобразования = 33 705 Втч / галлон

Например, = (0,328 * 0,924 * 33705) / 0,830 = 12 307 Вт · ч / галлон.

PEF = Например * 1 / 0,15 * AF * DPF = 12 307 Вт · ч / галлон / 0,15 * AF * DPF

PEF = 82049 Вт · ч / галлон * AF * DPF

Коэффициент дополнительных принадлежностей, работающих на нефтяном топливе, AF, равен 1, если на электромобиле не установлены аксессуары, работающие на бензине, и 0,90, если они установлены.

Фактор модели вождения DPF равен 1, поскольку DoE посчитало, что электромобили, подходящие для включения в CAFE, будут предлагать возможности, за исключением диапазона движения, аналогичные характеристикам обычных автомобилей.

В примере, приведенном Министерством энергетики США в своем окончательном правиле, электромобиль с потреблением энергии 265 Вт / милю при движении по городу и 220 Вт / час на милю при движении по шоссе привел к экономии топлива в нефтяном эквиваленте в размере 335,24. миль на галлон, исходя из коэффициента графика движения, составляющего 55 процентов городского и 45 процентов шоссе, и с использованием коэффициента нефтяного эквивалента 82 049 ватт-часов на галлон. ^[14]

См. Также [ править ]

• Альтернативная силовая установка
• Корпоративная средняя экономия топлива (CAFE)
• Эффективность преобразования энергии
• Плотность энергии
• Топливная эффективность на транспорте
• Эквивалент бензина в галлонах (GGE)
• Список необычных единиц измерения

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Калькулятор электронных галлонов: сравните затраты на вождение с электричеством , Министерство энергетики США.
• Руководство по экономии топлива на 2014 модельный год , Агентство по охране окружающей среды США и Министерство энергетики США , апрель 2014 г.