Gdzie się podziewa ten prąd? Straty energii podczas ładowania są takie, że się zdziwisz

• Ilość energii, jaką zużywa twój samochód podczas ładowania akumulatora, nie jest równa ilości energii, jaka ostatecznie trafia do akumulatora
• Straty energii zazwyczaj sięgają 12-15 proc., ale mogą być trochę niższe lub dużo wyższe
• Straty "produkuje" zarówno sama ładowarka, jak i akumulator, który się grzeje; szczególnie dużo energii pochlania zapewnienie akumulatorowi odpowiednich warunków pracy
• Zapraszamy do wypełnienia ankiety pod tekstem
• Dużo czytania, a mało czasu? Sprawdź skrót artykułu

To żadna tajemnica, że podczas ładowania akumulatora samochodu (i każdej innej baterii) straty energii są dość duże. Ale że aż tak duże? Sam się ostatnio zdziwiłem, gdy pojechałem na stację szybkiego ładowania, by doładować samochód. Zdziwiłem się zresztą podwójnie: najpierw tym, że podłączyłem samochód do stacji podającej – teoretycznie – prąd o maksymalnej mocy 120 kW, a wyświetlacz na ładowarce pokazał, że oddaje ona zaledwie 31-38 kW (to zmieniało się w czasie, a ograniczenie ewidentnie było po stronie auta).

Dalsza część tekstu pod filmem:

Drugie (i, przyznajmy, dość drogie) zdziwienie – i o nim będzie mowa – pojawiło się, gdy spojrzałem na wyświetlacz samochodu: pokazywał, że przyjmuje zaledwie 27-31 kW (to też zmieniało się w czasie). Straty podczas tej sesji ładowania wynosiły z grubsza od 15 do 20 procent! Oszukują? Niestety, nie – i to da się racjonalnie wyjaśnić. Tak ma być! Jeździć, obserwować...

Straty energii podczas ładowania: gdzie ucieka prąd?

Jeśli podłączysz do ładowania kompletnie rozładowany samochód z baterią o pojemności netto 70 kWh i naładujesz go do 100 proc., to być może, przy idealnych warunkach ładowania, realne zużycie energii zamknie się w 80 kWh. W nieidealnych warunkach na pewno będzie wyższe.

Zasada zachowania energii podpowiada, że energia w przyrodzie nie ginie, a jedynie zmienia swoją postać, jest transportowana z miejsca na miejsce... W przypadku samochodu straty generuje zarówno sama ładowarka (dotyczy to zarówno ładowarek sieciowych, Wallboxów, jak i szybkich ładowarek prądu stałego), jak i sam samochód.

Straty biorą się z konieczności "wyprostowania" prądu zmiennego, zanim trafi on do akumulatora, a ponadto w wyniku przepływu prądu o dużym natężeniu. Wszystko się grzeje: ładowarka, przewody, sam akumulator. To ciepło to nic innego jak nasze straty, które są rozpraszane w otoczeniu.

Dużo prądu zużywa obsługa akumulatora: system podgrzewa go, jeśli jest zbyt zimny i chłodzi go, gdy temperatura nadmiernie rośnie. Łatwo się domyślić, że największe straty energii mają miejsce podczas ładowania w skrajnych temperaturach: gdy jest bardzo zimno (bo trzeba akumulator podgrzać i utrzymywać jego optymalną temperaturę) i gdy jest gorąco (bo wtedy akumulator łatwo się grzeje, a z różnych względów nie można mu pozwolić na przegrzanie się).

Gdy ostatnio ładowałem samochód na szybkiej ładowarce, temperatura otoczenia wynosiła ok. 2 stopnie na plusie, a samochód całą noc stał na dworze. Ma się rozumieć, to nie jest optymalna temperatura z punktu widzenia akumulatora samochodu, więc po pierwsze, nie ma mowy o naprawdę szybkim ładowaniu, a po drugie, straty podczas ładowania mogły być szczególnie wysokie. Niestety, ten model samochodu nie ma opcji zaplanowanego podgrzania akumulatora przed ładowaniem – wszystko się dzieje w trakcie.

Straty energii podczas ładowania można zmniejszyć, ale to też kosztuje

Zasadniczo wiele współczesnych samochodów elektrycznych wyposażonych jest w opcję przygotowania akumulatora do ładowania. Czasem trzeba to zrobić "ręcznie", wybierając odpowiednią opcję w systemie, a czasem wystarczy w nawigacji samochodowej wybrać trasę do ładowarki – wtedy samochód sam zacznie przygotowywać się do ładowania. Akumulator mający optymalną temperaturę ładuje się szybciej i generuje niższe straty. Dobrze kombinujecie: "no tak, ale przecież ogrzewanie akumulatora z wyprzedzeniem też wymaga zużycia pewnej ilości energii". Dokładnie tak jest, nie ma nic za darmo, ale wtedy przynajmniej tracicie mniej czasu przy ładowarce.

Jak można zmniejszyć straty podczas ładowania?

• Jednym ze sposobem redukowania strat związanych z przepływem prądu jest zwiększenie napięcia w systemie. Dlatego ładowanie akumulatora na szybkiej ładowarce wysokonapięciowej z reguły jest bardziej wydajne niż ładowanie samochodu z sieci domowej przy użyciu Wallboxa AC. To dlatego wydajne, nowoczesne systemy w samochodach elektrycznych działają w architekturze bardzo wysokiego napięcia.
• Na to, jak efektywne jest ładowanie, wpływają warunki: jeśli ładujemy samochód elektryczny przy 20-stopniowym mrozie albo przy 40-stopniowym upale, to straty mogą łatwo sięgnąć 30 proc. Akumulator lubi z grubsza taką temperaturę, jak człowiek: przy 20 stopniach na plusie czuje się świetnie, więc straty będą nieduże.
• Straty podczas ładowania są szczególnie wysokie, gdy akumulator znajduje się w stresie: gdy jest prawie pusty lub prawie pełny. Straty nie są liniowe: gdy ładujemy samochód od zera do pełna, najpierw są duże, potem mocno spadają, a potem znów rosną. Przy założeniu, że ładujemy akumulator w zakresie naładowania 20-80 proc. i robimy to przy optymalnej temperaturze, a akumulator jest odpowiednio przygotowany do ładowania, straty mogą wynosić zaledwie kilka proc.
• Ładowanie akumulatora na ultraszybkich ładowarkach może generować duże straty energii ze względu na konieczność wydajnego chodzenia zarówno samej stacji ładowania, jak i akumulatora.
• Również klasa ładowarki ma znaczenie: na różnych ładowarkach ładowanie tego samego samochodu tym samym prądem w podobnych warunkach może generować większe albo mniejsze straty.

Ile kosztują cię straty energii podczas ładowania?

Praktyka pokazuje, że zwłaszcza zimą jazda samochodem elektrycznym staje się mniej ekonomiczna. Jeśli do zużycia energii na poziomie 20 kWh na 100 km dodamy 12-15 proc. strat podczas ładowania (czasem więcej), to robi się nieprzyjemnie. Ale głównie dotyczy to drogiego prądu, który kupujemy na szybkich stacjach ładowania – ten domowy jest niemal zawsze dużo tańszy.

Zapraszamy do wypełnienia ankiety: