Kodėl žiema elektromobiliams – tikras išbandymas
Kiekvienas, kas bent kartą važiavo elektromobiliu žiemą, žino tą nemalonų jausmą: sėdi, žiūri į ekraną, o ten rodo, kad baterija iškrovė greičiau nei tikėjaisi. Ką vakar rodė 280 km autonomiją, šiandien rodo 190. Ir tai ne gedimas, ne problema su konkrečiu automobiliu – tai fizika. Šaltis ir baterijos tiesiog nesutaria, ir čia nieko nepadarysi.
Bet tai nereiškia, kad elektromobilis žiemą tampa nenaudingu daiktu. Tiesiog reikia suprasti, kas vyksta po variklio dangčiu (arba tiksliau – po baterijos dangčiu), ir atitinkamai prisitaikyti. Vairuotojai, kurie žino šiuos niuansus, žiemą važiuoja ramiai. Tie, kurie nežino – stovi prie kelkraščio ir laukia pagalbos.
Šiame straipsnyje kalbėsime apie tai, kaip šaltis veikia ličio jonų baterijas, kodėl autonomija krinta, ką galima padaryti, kad situacija būtų geresnė, ir kokių klaidų reikia vengti. Be gražių žodžių ir gamintojų reklaminių teiginių – tik tai, kas iš tikrųjų svarbu vairuotojui.
Kas vyksta baterijoje, kai temperatūra krenta žemiau nulio
Ličio jonų baterija – tai ne paprastas energijos saugyklas kaip kibiras su vandeniu. Tai elektrocheminė sistema, kurioje jonai juda tarp anodo ir katodo per elektrolitą. Ir čia prasideda problema: kai temperatūra krenta, elektrolitų klampumas didėja, jonų judėjimas sulėtėja, o tai tiesiogiai veikia tiek baterijos galią, tiek jos talpą.
Paprastai tariant – šaltis tarsi sustingdo bateriją iš vidaus. Ją galima palyginti su medumi žiemą: tas pats medus, ta pati talpa, bet išpilti daug sunkiau. Baterija techniškai turi tiek pat energijos, bet jos išgauti greitai ir efektyviai tampa sudėtingiau.
Konkrečiai skaičiais: kai lauke -10°C, tipinė elektromobilio baterija gali prarasti 20–30% efektyvaus pajėgumo. Esant -20°C ir žemiau, kai kuriuose modeliuose šis skaičius gali siekti 40–50%. Tai reiškia, kad automobilis, kurio gamintojo deklaruojama autonomija yra 400 km, realiomis žiemos sąlygomis gali nuvažiuoti vos 220–250 km.
Dar vienas svarbus aspektas – regeneratyvinis stabdymas. Žiemą, kol baterija nešilta, regeneracija dažnai būna apribota arba visiškai išjungta. Tai reiškia, kad prarandate ir tą energiją, kurią vasarą atgaudavote stabdydami. Kai kurie vairuotojai to net nepastebi, bet autonomija dėl to krinta papildomai.
Šildymas – didžiausias energijos ėdikas žiemą
Čia daugelis elektromobilių vairuotojų padaro pirmąją ir dažniausią klaidą. Vasarą oro kondicionierius sunaudoja šiek tiek energijos, bet tai nėra dramatiškas skirtumas. Žiemą situacija visiškai kitokia: saloną šildyti reikia daug daugiau energijos nei jį vėsinti.
Tradicinis dyzelinis ar benzininis automobilis šilumą gauna nemokamai – iš variklio atliekamos šilumos. Elektromobilis tokios prabangos neturi. Variklis beveik negeneruoja šilumos, tad saloną reikia šildyti specialiai – elektriškai. Ir tai kainuoja. Priklausomai nuo lauko temperatūros ir salono šildymo intensyvumo, šildymas gali sunaudoti 3–7 kW energijos. Kai kuriuose modeliuose tai sudaro 20–30% viso energijos suvartojimo žiemos kelionės metu.
Kas padeda? Šilumos siurblys (angl. heat pump). Tai technologija, kuri veikia kaip atvirkštinis šaldytuvas – paima šilumą iš aplinkos oro ir perduoda ją į saloną. Šilumos siurblys yra 2–4 kartus efektyvesnis nei paprastas elektrinis šildytuvas. Daugelyje naujesnių elektromobilių – Tesla Model Y, Hyundai Ioniq 5, Kia EV6, Volkswagen ID.4 – šilumos siurblys jau yra standartinė įranga. Jei renkatės elektromobilį ir planuojate jį naudoti Lietuvos klimato sąlygomis, šilumos siurblys yra ne prabanga, o būtinybė.
Praktinis patarimas: jei neturite šilumos siurblio, naudokite sėdynių šildymą ir vairo šildymą vietoj pilno salono šildymo. Šie elementai sunaudoja daug mažiau energijos – apie 50–100 W, palyginti su keliais kilowatais salono šildymui. Žinoma, tai nėra taip patogu, bet autonomiją išsaugosite žymiai geriau.
Kondicionavimas prieš kelionę – paprastas triukas, kuris tikrai veikia
Vienas geriausių dalykų, kuriuos galite padaryti žiemą su elektromobiliu – tai preconditioningas, arba automobilio paruošimas prieš kelionę. Lietuviškai tai skambėtų kaip „išankstinis kondicionavimas”, bet vairuotojai dažniausiai tiesiog sako „preheat”.
Idėja paprasta: kol automobilis vis dar prijungtas prie įkrovimo stotelės ar namų lizdo, įjungiate salono šildymą ir baterijos šildymą. Taip, kai sėdatės į automobilį, salonas jau šiltas, baterija jau optimalioje temperatūroje – ir visa tai buvo padaryta naudojant tinklo energiją, o ne baterijos energiją.
Rezultatas? Galite sutaupyti 15–25% autonomijos tiesiog dėl to, kad baterija pradeda darbą šilta. Be to, salonas jau šiltas, tad nereikia jo intensyviai šildyti kelionės pradžioje, kai energijos sąnaudos yra didžiausios.
Beveik visi šiuolaikiniai elektromobiliai turi šią funkciją – ją galima valdyti per telefono programėlę arba nustatyti automatinį paleidimą pagal tvarkaraštį. Tesla, BMW, Hyundai, Kia, Volkswagen – visi turi šią galimybę. Jei naudojate elektromobilį ir nežinojote apie šią funkciją, dabar žinote. Pradėkite ją naudoti – tai vienas paprasčiausių ir efektyviausių būdų pagerinti žiemos autonomiją.
Dar vienas niuansas: baterijos šildymas prieš greitąjį įkrovimą. Kai kurie elektromobiliai automatiškai šildo bateriją, kai navigacijoje nustatote greitojo įkrovimo stotelę kaip tikslą. Tai vadinama „battery preconditioning for charging”. Jei jūsų automobilis tai moka – naudokite navigaciją, net jei kelią žinote mintinai. Baterija bus optimalioje temperatūroje atvykus į stotelę, ir įkrovimas vyks greičiau.
Greitasis įkrovimas žiemą: kodėl lėčiau ir ką daryti
Šalta baterija – lėtas įkrovimas. Tai dar viena žiemos realybė, kurią reikia priimti. Ličio jonų baterija šaltame ore ne tik greičiau išsikrauna, bet ir lėčiau įsikrauna. Priežastis ta pati – sulėtėję jonų judėjimas.
Kai baterija šalta (žemiau 15–20°C), greitojo įkrovimo galia gali būti apribota labai drastiškai. Automobilis, kuris vasarą įsikrauna 150 kW greičiu, žiemą šaltos baterijos atveju gali pradėti įkrovimą vos 30–50 kW. Tai reiškia, kad tas pats įkrovimas, kuris vasarą truko 20 minučių, žiemą gali užtrukti 40–50 minučių.
Ką daryti? Kelios strategijos:
- Naudokite navigaciją į įkrovimo stotelę – kaip minėjome, daugelis automobilių automatiškai šildo bateriją kelyje, kad atvykus ji būtų optimalioje temperatūroje.
- Nevažiuokite su labai iškrauta baterija šaltu oru – šalta ir beveik tuščia baterija įsikrauna ypač lėtai. Geriau sustoti įsikrauti anksčiau, kai baterija dar turi 20–30%.
- Palaukite kelias minutes stotelėje – jei baterija labai šalta, kartais verta tiesiog palaukti 5–10 minučių, kol pats įkrovimo procesas šiek tiek pašildo bateriją, ir tada greitis padidės.
- Rinkitės stotelę su stogu ar pastoge – tai gali atrodyti smulkmena, bet stotelė, kuri apsaugo nuo vėjo ir sniego, gali reikšti 5–10°C skirtumą aplinkos temperatūroje.
Dar vienas dalykas – namų įkrovimas žiemą. Jei įkraunate garaže, tai idealiai. Jei lauke – baterija bus šaltesnė, ir įkrovimas gali vykti lėčiau, ypač naktį. Tai nėra kritinė problema, nes namų įkrovimas paprastai vyksta per naktį ir greitis nėra toks svarbus, bet verta žinoti.
Padangos, vairavimo stilius ir kiti faktoriai, kurie taip pat svarbu
Baterija ir šildymas – tai du pagrindiniai veiksniai, bet ne vieninteliai. Yra ir kitų dalykų, kurie žiemą papildomai mažina autonomiją.
Padangos – tai labai svarbu. Žiemos padangos paprastai turi didesnį riedėjimo pasipriešinimą nei vasaros, o tai reiškia, kad automobilis sunaudoja daugiau energijos judėdamas. Skirtumas gali siekti 5–10% autonomijos. Tai nereiškia, kad reikia važiuoti su vasaros padangomis – žiemos saugumas yra svarbiau. Bet verta žinoti, kad padangų keitimas taip pat prisideda prie autonomijos kritimo.
Vairavimo stilius – žiemą svarbesnis nei vasarą. Greitas pagreitis sunaudoja daug energijos, o šalta baterija tai jaučia dar labiau. Važiuokite sklandžiau, išnaudokite regeneratyvinio stabdymo galimybes (kur leidžia sąlygos), neskubėkite. Tai ne tik taupo energiją, bet ir yra saugiau ant slidaus kelio.
Greitis – aerodynaminis pasipriešinimas auga kvadratiškai su greičiu. Tai reiškia, kad važiuojant 130 km/h vietoj 110 km/h energijos suvartojimas auga labai ženkliai. Žiemą, kai autonomija ir taip mažesnė, tai ypač aktualu. Jei planuojate ilgą žiemos kelionę, verta apsvarstyti, ar tikrai reikia važiuoti maksimaliu leistinu greičiu.
Bagažas ir keleiviai – sunkesnis automobilis sunaudoja daugiau energijos. Tai galioja visiems automobiliams, bet elektromobiliams tai ypač aktualu žiemą, kai autonomija ir taip ribota. Jei galite palikti nereikalingus daiktus namie – palikite.
Vėjas – važiuojant prieš stiprų vėją energijos sąnaudos gali išaugti 10–20%. Tai sunku kontroliuoti, bet verta žinoti, kad jei planuojate kelionę prieš vėją, autonomija bus mažesnė.
Kurie elektromobiliai žiemą veikia geriau – ir kodėl
Ne visi elektromobiliai žiemą elgiasi vienodai. Yra keletas faktorių, kurie lemia, kuris modelis geriau susidoros su šaltu oru.
Baterijos šilumos valdymo sistema (TMS) – tai vienas svarbiausių faktorių. Geri TMS sistemą turintys automobiliai aktyviai šildo bateriją šaltu oru ir vėsina ją karštu oru, palaikydami optimalią temperatūrą. Tesla, Hyundai, Kia, BMW – šie gamintojai turi gerus TMS sprendimus. Kai kurie pigesni modeliai turi pasyvų arba ribotą TMS, ir tai žiemą labai jaučiasi.
Šilumos siurblys – jau minėjome, bet pakartosime: tai esminis komponentas šalto klimato šalyse. Modeliai su šilumos siurbliu žiemą sunaudoja žymiai mažiau energijos šildymui.
Baterijos chemija – LFP (ličio geležies fosfato) baterijos, kurias naudoja kai kurie Tesla modeliai ir kiti gamintojai, yra šiek tiek mažiau jautrios šalčiui nei NMC (nikelio mangano kobalto) baterijos. Bet skirtumas nėra dramatiškas – abu tipai žiemą praranda pajėgumą.
Baterijos dydis – didesnis akumuliatorius reiškia, kad net praradus 30% pajėgumo, liekamoji autonomija vis tiek yra pakankama kasdieniam naudojimui. 100 kWh baterija praradusi 30% vis tiek turi 70 kWh – tai dauguma žmonių užteks kelioms dienoms. 40 kWh baterija praradusi 30% lieka su 28 kWh – ir tai jau gali būti problema.
Praktinė rekomendacija Lietuvos klimatui: jei renkate elektromobilį ir žiema jums svarbi, ieškokite modelio su šilumos siurbliu, geru TMS ir bent 60–70 kWh baterija. Tai minimumas, kad žiemą važiuotumėte be nuolatinio nerimo dėl autonomijos.
Žiema su elektromobiliu: ne tragedija, o tiesiog kitoks požiūris
Pabaigoje norisi pasakyti tai, ką daugelis elektromobilių vairuotojų supranta po pirmos žiemos: tai nėra katastrofa. Tai tiesiog kitoks automobilis, reikalaujantis kitokio požiūrio.
Benzininio automobilio vairuotojas žiemą irgi turi problemų – šaltam varikliui reikia laiko sušilti, degalų sąnaudos auga, baterija (starterinė) gali nebeveikti. Bet mes prie to pripratę ir to nebijome. Elektromobilio žiemos iššūkiai yra kitokie, bet ne didesni – tiesiog reikia juos suprasti.
Svarbiausi dalykai, kuriuos verta įsiminti: naudokite preconditioningą kiekvieną rytą, kai automobilis prijungtas prie įkrovimo. Žiemą planuokite keliones su didesne atsarga – ne 10%, o 20–25%. Jei vykstate toliau, patikrinkite įkrovimo stotelių vietą ir planuokite sustojimus anksčiau nei vasarą. Naudokite sėdynių šildymą vietoj pilno salono šildymo, kai galite. Ir svarbiausia – nepulkite į paniką, kai matote, kad autonomija mažesnė nei tikėjotės. Tai normalu, tai fizika, ir su tuo galima gyventi.
Elektromobilis žiemą Lietuvoje – tai visiškai reali ir praktiška transporto priemonė. Tiesiog reikia žinoti, su kuo susiduriate, ir atitinkamai pasiruošti. O tie, kurie tai žino – žiemą važiuoja ne blogiau nei vasarą. Gal tik šiek tiek lėčiau ir su daugiau planų kišenėje.
