EVs vs. Gas Vehicles: What Are Cars Made Out Of?

on May 30, 2022 https://elements.visualcapitalist.com/evs-vs-gas-vehicles-what-are-cars-made-out-of/

ByBruno Venditti

What are Cars Made Out of? Electric Vehicles vs Gas Cars

EVs vs. Gas Vehicles: What Are Cars Made Out Of?

Electric vehicles (EVs) require a wider range of minerals for their motors and batteries compared to conventional cars.

In fact, an EV can have up to six times more minerals than a combustion vehicle, making them on average 340 kg (750 lbs) heavier.

This infographic, based on data from the International Energy Agency (IEA), compares the minerals used in a typical electric car with a conventional gas car.

Editor’s note: Steel and aluminum are not shown in analysis. Mineral values are for the entire vehicle including batteries and motors.

Batteries Are Heavy

Sales of electric cars are booming and the rising demand for minerals used in EVs is already posing a challenge for the mining industry to keep up. That’s because, unlike gas cars that run on internal combustion engines, EVs rely on huge, mineral-intensive batteries to power the car.

For example, the average 60 kilowatt-hour (kWh) battery pack—the same size that’s used in a Chevy Bolt—alone contains roughly 185 kilograms of minerals, or about 10 times as much as in a typical car battery (18 kg).

Lithium, nickel, cobalt, manganese, and graphite are all crucial to battery performance, longevity, and energy density. Furthermore, EVs can contain more than a mile of copper wiring inside the stator to convert electric energy into mechanical energy.

Out of the eight minerals in our list, five are not used in conventional cars: graphite, nickel, cobalt, lithium, and rare earths.

MineralContent in electric vehicles (kg)Content in conventional cars (kg)
Graphite (natural and synthetic)66.30
Copper53.222.3
Nickel39.90
Manganese24.511.2
Cobalt13.30
Lithium8.90
Rare earths0.50
Zinc0.10.1
Others0.30.3

Minerals listed for the electric car are based on the IEA’s analysis using a 75 kWh battery pack with a NMC 622 cathode and graphite-based anode.

Since graphite is the primary anode material for EV batteries, it’s also the largest component by weight. Although materials like nickel, manganese, cobalt, and lithium are smaller components individually, together they make up the cathode, which plays a critical role in determining EV performance.

Although the engine in conventional cars is heavier compared to EVs, it requires fewer minerals. Engine components are usually made up of iron alloys, such as structural steels, stainless steels, iron base sintered metals, as well as cast iron or aluminum alloyed parts.

EV motors, however, often rely on permanent magnets made of rare earths and can contain up to a mile of copper wiring that converts electric energy into mechanical energy.

The EV Impact on Metals Markets

The growth of the EV market is not only beginning to have a noticeable impact on the automobile industry but the metals market as well.

EVs and battery storage have already displaced consumer electronics to become the largest consumer of lithium and are set to take over from the stainless steel industry as the largest end-user of nickel by 2040.

In 2021 H2, 84,600 tonnes of nickel were deployed onto roads globally in the batteries of all newly sold passenger EVs combined, 59% more than in 2020 H2. Moreover, another 107,200 tonnes of lithium carbonate equivalent (LCE) were deployed globally in new EV batteries, an 88% increase year-on-year.

With rising government support and consumers embracing electric vehicles, securing the supply of the materials necessary for the EV revolution will remain a top priority.

O sprawności samochodów elektrycznych i innych ich „zaletach”.

Fizyczny, w efekcie ekonomiczny brak podstaw stosowania samochodów elektrycznych.

Przy obecnym stanie techniki i technologii samochody elektryczne wykorzystują energię elektryczną zgromadzoną w akumulatorach. Jedynym prawdziwym i rzetelnym z punktu widzenia ekonomicznego i fizycznego porównaniem samochodu z silnikiem spalinowym i elektrycznym jest porównanie ich rzeczywistej sprawności energetycznej.

Sprawność energetyczną mierzy się za pomocą określenia stosunku energii uzyskanej do energii dostarczonej do określonego układu, w tym przypadku dla obu typów silnika. Dla dokładniejszego porównania wybieram sinik Diesla, ponieważ w elektrowniach produkujących energię elektryczną mogą pracować tego typu silniki, czy też turbiny. Współczesne turbiny parowe najczęściej stosowane w elektrowniach spalających paliwa kopalne mają podobne sprawności do silnika Diesla. Paliwem źródłowym dla obu samochodów jest więc paliwo kopalne czyli np. olej napędowy, tylko wtedy porównanie jest rzetelne. Przy zastosowaniu energetyki jądrowej będzie jeszcze gorzej, bo realne koszty wytwarzania energii tym sposobem są wyższe, o czym pisze w swojej książce „O energetyce dla użytkowników oraz sceptyków” specjalista od energetyki jądrowej prof. Mirosław Dakowski.

Do wyliczenia w/w sprawności potrzebne będą następujące dane składowe:

– sprawność silnika Diesla to ok. ssd=0,5,

– sprawność generatora prądu elektrycznego to ok. sge=0,96,

– sprawność transformacji i przesyłu energi elektrycznej do odbiorcy to ok. stp=0,85,

– sprawność ładowania akumulatora w samochodzie to ok. sla=0,9,

– sprawność odzyskania energi elektrycznej z akumulatora to ok. soe=0,95,

– sprawność silnika elektrycznego to ok. sse=0,9,

Dla samochodu z silnikiem spalinowym Diesla mamy sprawność energetyczną równą ssd=0,5.

Dla samochodu elektrycznego mamy sprawność energetyczną równą ssd x sge x stp x sla x soe x sse = 0,31. Wniosek jest prosty, samochodem z silnikiem Diesla na tej samej ilości paliwa żródłowego przejedziemy o prawie 40 % dłuższą drogę (1 – 0,31/0,5). Gdyby wziąć pod rozwagę samochód z silnkiem benzynowym, to jego sprawność wynosi ok. 0,36, a więc nadal góruje on pod względem sprawności nad samochodem z silnikiem elektrycznym.

Ponadto nasuwa się pytanie, dlaczego eliminuje się samochody z silnikami Diesla na rzecz samochodów z silnikami benzynowymi, biorąc pod rozwagę sprawność energetyczną? Twierdzenie, że silniki Diesla bardziej zanieczyszczają atmosferę jest nieprawdziwe, ponieważ współczesne silniki tego typu z różnorakimi udoskonaleniami i filtrami mniej emitują szkodliwych substancji niż silniki benzynowe, co można sprawdzić np. w dokumentacji producentów podających emisję CO2 tych silników. Silnik Diesla ma jeszcze następujące przewagi nad silnikiem benzyowym: jest dużo bardziej trwały, a paliwo do niego stanowi znacznie większą część ich żródla (ropy naftowej) niż to jest w przyadku silnika benzynowego. Ciśnie się na usta kolejne pytanie, tym razem o uzasadnienie różnicy w cenie oleju napędowego i benzyny. W sytuacji ekstremalnej silnik Diesla będzie pracował np. z olejem roślinnym, a benzynowy … ze spirytusem – to chyba ostateczny argument dla „czytelników”, bo czytwlnictwo w narodzie nie ginie.

Nie będę tutaj poruszał innych problemów jakie sprawiają samochody z silnikami elektrycznymi, np. zasięg oraz długi czas ładowania i uttylizacja akumulatorów.

Można zastanowić się nad eliminacją strat energi powstających na skutek dostarczenia energii elektrycznej do silnika elektrycznego w samochodzie i zastosować ogniwa paliwowe, które w samym samochodzie zamieniają paliwo w energię elektryczną. Sprawność takich ogniw to 0,4 – 0,6, no i jeszcze trzeba ją pomnożyć przez sprawność silnika elektrycznego (0,9). Ponadto jest to jednak technologia dalekiej przyszłości do skutecznego zastosowania w samochodzie elektrycznym. Ale i tutaj jak na dłoni widać problem z wytworzeniem paliwa do takich ogniw, bo nie ma ich w naturze. W rzetelnym rozliczeniu mależy wziąć pod uwagę energię i koszty potrzebne do wytworzenia np. wodoru.

Oczywiste wnioski nasuwają się same. Zastępowanie samochodów z silnikiem spalinowym samochodami z silnikiem elektrycznym to zabieg czysto marketingowy, podrzucany przez cwaniaków od tzw. geszeftu mało wykształconym ludziom, lub ludziom wykształconym w „akademiach gotowania na gazie” (jak mawia Stanisław Michalkiewicz).

No i jeszcze jedno oczywiste spostrzeżenie zawsze prawdziwe: Bóg jest stwórcą idealnym, perfekcyjnym pod każdym względem, a człowiek zawsze polegnie, jeżeli będzie chciał naprawiać to co On stworzył. Dostaliśmy od naszego Stwórcy wielkie dobra na ziemi i we wszechświecie, nie marnotrawmy ich (o zgrozo cała ta „ekologia” właśnie prowadzi do oczywistego marnotrawstwa). Człowiek może jedynie próbować ułatwiać sobie życie wykorzystując racjonalnie dzieło stworzenia, nigdy nie powinien próbować naprawiać tegoż dzieła, bo to zawsze kończy się porażką lub tragedią, a każde kłamstwo wcześniej czy później zostanie obnażone… ale ci kłamcy to chyba już nawet nie potrafią się wstydzić. Nie dość, że w tych kłamstwach są wyjątkowo bezczelni to jeszcze bezwstydni.

mgr. inż Zbigniew Dworakowski 2021.11.27