Ile energii idzie na straty przy ładowaniu elektryka? "Jakbyś rozlewał co czwarty litr benzyny"

Ile prądu zużywa samochód elektryczny i to za ile energii płacisz, to często dwie zupełnie różne rzeczy — można się o tym przekonać, porównując rachunki za ładowanie ze wskazaniami komputera pokładowego auta. Podczas ładowania auta elektrycznego część energii idzie na straty, a komputer pokładowy tego nie pokazuje. To trochę tak, jakby przy tankowaniu część paliwa wylewała nam się na ziemię — tyle że z technicznego punktu widzenia strat przy ładowaniu nie da się całkowicie uniknąć.

Eksperci z niemieckiego automobilklubu ADAC zbadali, jak duże mogą być takie straty, ale to pytanie, na które nie da się udzielić prostej i zwięzłej odpowiedzi. Wyniki są bardzo różne w zależności od modelu auta, rodzaju i mocy ładowarki, ale dużo zależy także od warunków ładowania (temperatura) i stanu samej baterii.

Do testów użyto tym razem pięciu aut różnych marek: Mercedes, Renault, Tesla, Volvo i Volkswagen. Na początek zasymulowano typowe scenariusze ładowania aut w warunkach domowych: ze zwykłego gniazdka 230 V (2,3 kW (1 x 10 A), ładowanie z wallboxa z maksymalną mocą 11 kW lub 22 kW oraz ładowanie z wallboxa z mocą ograniczoną do 4,1 kW, mające symulować ładowanie z instalacji fotowoltaicznej.

W każdym z tych trzech scenariuszy doładowywano określoną ilość energii. Wszystkie pomiary odbywały się przy poziomie naładowania baterii (SoC) między 10 a 90 procent. Temperatura akumulatora na starcie każdego ładowania wynosiła od 20 do 30 stopni Celsjusza.

O ile uznaje się, że dla większości akumulatorów "najzdrowsze" jest możliwie wolne ładowanie, to z testów ADAC wynika, że to właśnie ono jest obarczone największymi stratami. Największy wpływ mają straty energii na pokładzie auta — głównie przy zamianie prądu zmiennego podawanego z gniazdka na stały oraz zużycie prądu przez podzespoły samochodu aktywne podczas ładowania; oczywiście dochodzą do tego straty na przewodach i w samych ogniwach baterii.

Przy ładowaniu domowych urządzeń zapewne nie raz zauważyliście, że się one nagrzewają — energia elektryczna zamienia się w ciepło. W przypadku wszystkich testowanych aut straty przy ładowaniu przez wallbox są znacznie mniejsze niż przy korzystaniu z gniazdka domowego. Największe straty przy ładowaniu z gniazdka 230 V miał Mercedes CLA EQ — skandaliczne 24,2 proc. Według sugestii badaczy z ADAC może to być efekt oszczędzania na ładowarce pokładowej — producenci coraz częściej traktują czasochłonne ładowanie z gniazdka jako wariant awaryjny, kiedy nie ma innej możliwości, co może uzasadniać oszczędności. Niewielu użytkowników aut elektrycznych z tego korzysta, bo przy dzisiejszych pojemnościach akumulatorów auto z rozładowanym akumulatorem z domowego gniazdka do naładowania do pełna potrzebuje dni, a nie godzin! W pozostałych modelach zmierzone straty przy ładowaniu z gniazdka mieściły się w przedziale od 12,7 (Tesla Model Y) do 15,3 proc. (VW ID.7).

Znacznie lepiej wypadło ładowanie z wallboxa — które w większości krajów jest dominującą formą uzupełniania energii w akumulatorach aut elektrycznych. Tu straty były najniższe: od 5,1 do 7 procent. Straty przy ładowaniu energią wprost z instalacji fotowoltaicznej okazały się wyższe (8–12,8 proc.), ale tu pocieszeniem jest fakt, że to darmowa energia — oczywiście dopiero po zamortyzowaniu inwestycji w instalację.

Poza stratami wynikającymi z zamiany prądu zmiennego z gniazdka na stały, trafiający do akumulatorów, prąd zużywają też sterowniki aktywne w aucie podczas ładowania — to nawet ok. 300 watów, zauważalny wpływ ma też długość przewodów zasilających od gniazdka do miejsca postojowego. Za to ładowanie z gniazdka nie wymaga aktywnego zarządzania temperaturą akumulatora — jak przy ładowaniu na szybkich ładowarkach — co też jest źródłem strat przy ładowaniu.

Eksperci ADAC zalecają, żeby w przypadku domowych wallboxów korzystać z maksymalnej mocy i ładować akumulator jak najszybciej.

Przy ładowaniu DC straty przy samej ładowarce są niewielkie. Podczas ładowania z domowego gniazdka lub wallboxa prąd zmienny z sieci zamieniany jest na stały w aucie, już za licznikiem pobranej energii. W przypadku publicznych ładowarek prądu stałego płacimy już za "gotowy" prąd stały. Straty pojawiają się jednak gdzie indziej. Głównym powodem jest nagrzewanie się baterii podczas ładowania. Ponieważ akumulatory litowo-jonowe nie znoszą ani zbyt niskich, ani zbyt wysokich temperatur, akumulator musi być albo podgrzewany, albo chłodzony podczas ładowania. Za wykorzystywany do tego prąd trzeba płacić, choć ta energia nie trafia do akumulatora i nie jest wykorzystywana do jazdy. Oczywiście, wydatek energii zależy tu od wielu czynników (np. od tego, jakie parametry mają ogniwa w chwili rozpoczęcia ładowania) — ale chwilami może to być kilka dodatkowych kilowatów na grzanie lub chłodzenie akumulatora.

Uruchomienie podczas jazdy trybu przygotowania akumulatora do ładowania (w nowych autach wystarczy w fabrycznej nawigacji obrać za cel stację ładowania i auto zrobi to samodzielnie) oszczędzi nam czas, ale nie pieniądze, bo energia na przygotowanie do ładowania i tak pochodzi z baterii, ale przynajmniej będzie się ona ładowała szybciej. Uwaga! Wpisując ładowarkę jako punkt pośredni na trasie automatycznie zwiększamy zużycie energii na ostatnich kilometrach przed nią — nie należy tego robić, jeśli nie zamierzamy auta rzeczywiście ładować!

Pomiary dotyczące ładowania prądem stałym przeprowadzono na czterech modelach: Hyundai Ioniq 6, Renault Mégane E-Tech Electric, Tesla Model Y i VW ID.3.

Eksperci ADAC sprawdzili różne scenariusze ładowania z ciepłą i zimną baterią. Każde auto ładowano 30 kWh energii, a następnie eksperci sprawdzili, ile energii rzeczywiście trafiło do baterii. Wyniki: od 5 do 15 procent strat.

Wniosek z testów ADAC jest więc oczywisty — najbardziej opłaca się ładować w domu (także dlatego, że domowe stawki za energię są z reguły niższe niż te na publicznych, komercyjnych ładowarkach), ale nie z gniazdka, a z możliwie mocnego wallboxa.

W przypadku ładowarek prądu stałego (DC) jest odwrotnie — ograniczenie mocy ładowania może zmniejszyć straty związane z wymuszonym chłodzeniem baterii, ale wydłuża czas ładowania, co zwykle albo nie jest wygodne, albo się nie opłaca.

Z drugiej strony, to, że przy ładowaniu aut elektrycznych straty energii są znaczące, nie oznacza w żadnym wypadku, że auta spalinowe obchodzą się z energią oszczędniej — sprawność napędu elektrycznego jest dwa-trzy razy wyższa niż spalinowego. Do tego dochodzi fakt, że do wyprodukowania paliwa i dostarczenia go na stacje potrzeba znacznie więcej energii, niż na dostarczenie takiej samej porcji energii do akumulatora trakcyjnego auta elektrycznego.