नई ऊर्जा ऑटोमोबाइल

परिचय

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नई ऊर्जा वाहन ऐसे वाहनों को संदर्भित करते हैं जो अपने शक्ति स्रोत के रूप में अपरंपरागत वाहन ईंधन का उपयोग करते हैं (या पारंपरिक वाहन ईंधन या नए ऑनबोर्ड बिजली उपकरणों का उपयोग करते हैं), वाहन शक्ति नियंत्रण और ड्राइविंग में उन्नत प्रौद्योगिकियों को एकीकृत करते हैं, और उन्नत तकनीकी सिद्धांतों, नई प्रौद्योगिकियों और नई संरचनाओं का निर्माण करते हैं। .
नई ऊर्जा वाहनों में शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहन, विस्तारित-रेंज इलेक्ट्रिक वाहन, हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन, ईंधन सेल इलेक्ट्रिक वाहन, हाइड्रोजन इंजन वाहन आदि शामिल हैं।

 

 

प्रकार

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नई ऊर्जा वाहनों में शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहन, विस्तारित-रेंज इलेक्ट्रिक वाहन, हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन, ईंधन सेल इलेक्ट्रिक वाहन, हाइड्रोजन इंजन वाहन आदि शामिल हैं।

 

बैटरी इलेक्ट्रिक वाहन

बैटरी इलेक्ट्रिक वाहन (बीईवी) एक प्रकार के वाहन हैं जो ऊर्जा भंडारण शक्ति स्रोत के रूप में एकल बैटरी का उपयोग करते हैं। यह बैटरी को ऊर्जा भंडारण शक्ति स्रोत के रूप में उपयोग करता है, बैटरी के माध्यम से इलेक्ट्रिक मोटर को बिजली प्रदान करता है, मोटर को चलाता है और इस प्रकार वाहन चलाता है। शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनों की रिचार्जेबल बैटरियों में मुख्य रूप से लेड-एसिड बैटरी, निकल-कैडमियम बैटरी, निकल-हाइड्रोजन बैटरी और लिथियम-आयन बैटरी शामिल हैं, जो शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहन शक्ति प्रदान कर सकती हैं। साथ ही, शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी के माध्यम से विद्युत ऊर्जा भी संग्रहित करते हैं, जिससे मोटर चलती है, जिससे वाहन सामान्य रूप से चल पाता है।

 

हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन

हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन (एचईवी) कम से कम दो सिंगल-ड्राइव सिस्टम से बना एक वाहन है जो एक साथ काम कर सकता है। हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन की ड्राइविंग शक्ति मुख्य रूप से वाहन की ड्राइविंग स्थिति पर निर्भर करती है: एक एकल ड्राइव सिस्टम द्वारा प्रदान की जाती है; दूसरा प्रकार एकाधिक ड्राइव सिस्टम के माध्यम से संयुक्त रूप से प्रदान किया जाता है।

 

ईंधन सेल इलेक्ट्रिक वाहन

ईंधन सेल इलेक्ट्रिक वाहन (एफसीईवी), एक उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत, बैटरी में हवा में ऑक्सीजन के साथ जलने के लिए हाइड्रोजन, मेथनॉल, प्राकृतिक गैस, गैसोलीन और अन्य अभिकारकों का उपयोग करता है, जिससे वाहन को शक्ति मिलती है। मूलतः, ईंधन सेल इलेक्ट्रिक वाहन भी इलेक्ट्रिक वाहन हैं, जिनमें प्रदर्शन और डिज़ाइन में कई समानताएँ हैं। उन्हें दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है क्योंकि ईंधन सेल इलेक्ट्रिक वाहन रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से हाइड्रोजन, मेथनॉल, प्राकृतिक गैस, गैसोलीन और अन्य ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं, जबकि शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहन अपनी ऊर्जा के पूरक के लिए चार्जिंग पर निर्भर होते हैं।

 

हाइड्रोजन चालित वाहन

हाइड्रोजन चालित वाहन (एचपीवी) मुख्य रूप से हाइड्रोजन चालित ईंधन कोशिकाओं द्वारा संचालित होता है। नई ऊर्जा वाहनों में हाइड्रोजन से चलने वाले वाहन सबसे अधिक पर्यावरण के अनुकूल हैं और शून्य प्रदूषण और उत्सर्जन प्राप्त कर सकते हैं। हालाँकि, हाइड्रोजन से चलने वाले वाहनों की उत्पादन लागत बहुत अधिक है। हाइड्रोजन से चलने वाले वाहनों की लागत पारंपरिक ईंधन वाहनों की तुलना में 20 प्रतिशत अधिक है, और हाइड्रोजन से चलने वाले वाहनों की बैटरी की लागत बहुत अधिक है, जिसे भंडारण और परिवहन स्थितियों के कारण व्यावहारिक उत्पादन में लागू करना मुश्किल है।

 

विस्तारित रेंज इलेक्ट्रिक वाहन

विस्तारित रेंज इलेक्ट्रिक वाहन (ईआरईवी) एक इलेक्ट्रिक वाहन के समान है जिसमें यह बैटरी के माध्यम से मोटर को गतिज ऊर्जा प्रदान करता है, मोटर को चलाने के लिए प्रेरित करता है, और इस प्रकार वाहन को चलने के लिए प्रेरित करता है। हालाँकि, विस्तारित-रेंज इलेक्ट्रिक वाहन शरीर में एक गैसोलीन या डीजल इंजन से सुसज्जित है, जिसका उपयोग बैटरी स्तर कम होने पर चालक द्वारा विस्तारित-रेंज इलेक्ट्रिक वाहन की बैटरी को फिर से भरने के लिए किया जा सकता है।

 

वायुशक्तियुक्त वाहन

वायु-चालित वाहन (एपीवी), जिसे संक्षेप में वायवीय वाहन कहा जाता है, संपीड़ित हवा में संग्रहीत दबाव ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा के अन्य रूपों में परिवर्तित करने के लिए शक्ति स्रोत के रूप में उच्च दबाव संपीड़ित हवा का उपयोग करता है, जिससे वाहन संचालित होता है। सिद्धांत रूप में, तरल हवा और तरल नाइट्रोजन के एंडोथर्मिक विस्तार द्वारा संचालित अन्य गैस चालित वाहन भी वायवीय वाहनों की श्रेणी में आने चाहिए।

 

फ्लाईव्हील ऊर्जा भंडारण वाहन

वाहन की गतिज ऊर्जा या गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा के एक हिस्से को मंदी, तट पर या ब्रेक लगाने के दौरान ऊर्जा के अन्य रूपों में परिवर्तित करने और वाहन प्रणोदन में उपयोग के लिए इसे उच्च गति वाले फ्लाईव्हील में संग्रहीत करने की प्रक्रिया। फ्लाईव्हील 70000 आर/मिनट की उच्च गति से घूमने के लिए चुंबकीय उत्तोलन का उपयोग करता है। हाइब्रिड वाहनों में एक सहायक उपकरण के रूप में, इसके फायदों में बेहतर ऊर्जा दक्षता, हल्का वजन, उच्च ऊर्जा भंडारण, तेज ऊर्जा इनपुट और आउटपुट प्रतिक्रिया, कम रखरखाव और लंबी सेवा जीवन शामिल हैं। इसके नुकसान में उच्च लागत और वाहन स्टीयरिंग पर फ्लाईव्हील जाइरोस्कोपिक प्रभाव का प्रभाव शामिल है।

 

सुपरकैपेसिटर कार

सुपरकैपेसिटर ऐसे कैपेसिटर होते हैं जो दोहरी परतों के सिद्धांत का उपयोग करते हैं। सुपरकैपेसिटर की द्विध्रुवी प्लेटों पर आवेशों द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत, इलेक्ट्रोलाइट के आंतरिक विद्युत क्षेत्र को संतुलित करने के लिए इलेक्ट्रोलाइट और इलेक्ट्रोड के बीच इंटरफेस पर विपरीत आवेश बनते हैं। ये सकारात्मक और नकारात्मक आवेश दो अलग-अलग चरणों के बीच संपर्क सतह पर सकारात्मक और नकारात्मक आवेशों के बीच बेहद कम अंतराल के साथ विपरीत स्थिति में व्यवस्थित होते हैं। इस चार्ज वितरण परत को दोहरी परत कहा जाता है, इसलिए धारिता बहुत बड़ी होती है। सुपरकैपेसिटर और बैटरियों से बनी हाइब्रिड बिजली आपूर्ति ड्राइविंग के दौरान वाहन की ऊर्जा जरूरतों को पूरी तरह से पूरा कर सकती है और ऊर्जा भंडारण प्रणाली पर तात्कालिक उच्च शक्ति के प्रभाव को बफर कर सकती है, जिससे बैटरी की सेवा जीवन का विस्तार हो सकता है। इसके अलावा, सुपरकैपेसिटर उच्च धाराओं के साथ तुरंत चार्ज कर सकते हैं, जिससे अधिक कुशल ऊर्जा प्रतिक्रिया प्राप्त हो सकती है।

 

शक्ति का स्रोत

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वैश्विक नई ऊर्जा वाहनों के विकास से, उनके ऊर्जा स्रोतों में मुख्य रूप से लिथियम-आयन बैटरी, निकल-हाइड्रोजन बैटरी, लीड-एसिड बैटरी और सुपरकैपेसिटर शामिल हैं, जिनमें से सुपरकैपेसिटर ज्यादातर सहायक ऊर्जा स्रोतों के रूप में दिखाई देते हैं। मुख्य कारण यह है कि ये बैटरी प्रौद्योगिकियाँ अभी तक पूरी तरह से परिपक्व नहीं हैं या इनमें स्पष्ट कमियाँ हैं, और लागत, शक्ति और रेंज के मामले में पारंपरिक कारों की तुलना में कई अंतर हैं। नई ऊर्जा वाहनों के विकास को प्रतिबंधित करने का यह भी एक महत्वपूर्ण कारण है।

 

Lईड-एसिड बैटरी

सभी बैटरी प्रौद्योगिकियों में, लेड-एसिड बैटरियों के विकास का इतिहास सबसे लंबा है। बैटरी धातु लेड को नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में और लेड ऑक्साइड को सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग करती है। बैटरी की डिस्चार्ज प्रक्रिया के दौरान, सकारात्मक और नकारात्मक दोनों ध्रुवों पर लेड सल्फेट उत्पन्न होता है। सल्फ्यूरिक एसिड इलेक्ट्रोलाइट समाधान में प्रतिक्रिया प्रक्रिया के एक अभिकारक और उत्पाद दोनों के रूप में कार्य करता है। पिछले दशक में, लेड-एसिड बैटरियों पर अनुसंधान और विकास ने मुख्य रूप से हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों के अनुप्रयोग पर ध्यान केंद्रित किया है।

 

नी-एमएच बैटरी

निकल-हाइड्रोजन बैटरियों का संचालन निकल ऑक्साइड एनोड और हाइड्रोजन धातु एनोड द्वारा ओएच की रिहाई और अवशोषण पर आधारित है। अतीत में, लिथियम-आयन बैटरियों से जुड़े गंभीर सुरक्षा मुद्दों को देखते हुए, निकल-हाइड्रोजन बैटरियों को इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए एक अच्छा अस्थायी विकल्प माना जाता था। हालाँकि, इसका ऊर्जा घनत्व 50-70Wh/kg इलेक्ट्रिक वाहनों की ऊर्जा घनत्व आवश्यकताओं 150-200Wh/kg को पूरा नहीं कर सकता है। साथ ही, निकल-हाइड्रोजन बैटरियों में निकेल का बड़ा अनुपात उनकी भविष्य की कीमत में कमी को सीमित करता है। इसलिए, निकल-हाइड्रोजन बैटरियां एक विश्वसनीय विकल्प नहीं हैं।

 

लिथियम आयन बैटरी

लिथियम-आयन बैटरियां आज इलेक्ट्रिक वाहनों में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली पावर बैटरी तकनीक है, इसकी उच्च ऊर्जा घनत्व और व्यक्तिगत बैटरियों में बढ़ी हुई शक्ति के कारण, जिससे प्रतिस्पर्धी कीमतों पर छोटी गुणवत्ता और घनत्व का विकास हुआ है। वर्तमान में, ये पावर बैटरियां इलेक्ट्रिक वाहनों को लगभग 150 किलोमीटर की रेंज प्रदान कर सकती हैं। लिथियम को लिथियम-आयन बैटरी के इलेक्ट्रोड में डाला जाता है, जिसका अर्थ है कि इलेक्ट्रोड सामग्री लिथियम आयनों का वाहक है। अनुसंधान से पता चला है कि इलेक्ट्रिक वाहनों में उपयोग की जाने वाली लिथियम-आयन बैटरियों की शक्ति (800-2000W/kg) और ऊर्जा घनत्व (100-250Wh/kg) में वृद्धि हुई है।

 

supercapacitor

यदि बैटरी को इंजन शुरू करने या वाहन शुरू करने के लिए दीर्घकालिक भंडारण ऊर्जा और अल्पकालिक पल्स पावर दोनों प्रदान करने की आवश्यकता है, तो बैटरी के डिजाइन को एक समझौता समाधान अपनाने की आवश्यकता है। कुल सतह क्षेत्र को बढ़ाने के लिए प्रत्येक सेल में अधिक इलेक्ट्रोड का उपयोग करने की आवश्यकता होती है। बड़े इलेक्ट्रोड क्षेत्र पर बढ़ा हुआ वर्तमान वितरण सिस्टम आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए बैटरी वोल्टेज ड्रॉप को बनाए रख सकता है। यदि बिजली की मांग अन्य उपकरणों द्वारा प्रदान की जा सकती है, तो बैटरी बेहतर स्थायित्व प्राप्त करते हुए कम आवर्धन पर ऊर्जा भंडारण आवश्यकताओं को प्राप्त करने के लिए मोटे इलेक्ट्रोड का उपयोग कर सकती है। पल्स पावर प्रदान करने के लिए सुपरकैपेसिटर का उपयोग करना एक आदर्श तरीका है, जबकि बैटरी केवल ऊर्जा भंडारण प्रदान करती है। सुपरकैपेसिटर को अगले पावर आउटपुट के लिए तैयार करने के लिए कम आवर्धन पर रिचार्ज किया जा सकता है, या ब्रेकिंग एनर्जी रिकवरी का उपयोग करके चार्ज किया जा सकता है। सुपरकैपेसिटर के माध्यम से चार्ज करने के बाद, बैटरी बैटरी चार्ज स्टेट्स (एसओसी) की एक विस्तृत श्रृंखला के भीतर काम कर सकती है, क्योंकि शुरू करने के लिए आवश्यक शक्ति पहले से ही सुपरकैपेसिटर में संग्रहीत होती है। बैटरी और सुपरकैपेसिटर के संयोजन के लिए अनिवार्य रूप से एक अधिक जटिल चार्जिंग सिस्टम की आवश्यकता होती है, क्योंकि बैटरी और सुपरकैपेसिटर की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग विशेषताएं काफी भिन्न होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप उनके चार्जिंग कटऑफ वोल्टेज में महत्वपूर्ण अंतर होता है। इसलिए, एक ही डीसी बस पर दो उपकरणों को नियंत्रित करने के लिए डीसी/डीसी कनवर्टर या स्विचिंग डिवाइस का उपयोग करना आवश्यक हो सकता है।

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