Ładowanie baterii samochodowych zimą – jak przebiega?
W samochodach elektrycznych akumulatory trakcyjne, a więc te zasilające napęd pojazdu wykonywane są w technologii lito-jonowej. Podyktowane jest to określonymi właściwościami tych ogniw, które najlepiej sprawdzają się w takiej eksploatacji, jaką wymusza samochód elektryczny. Chodzi tu przede wszystkim o największą gęstość energii spośród wszystkich akumulatorów dostępnych obecnie na rynku. Dodatkowo oferują dużą trwałość oraz żywotność pozwalającą eksploatować samochód elektryczny zasilany tym samym zestawem litowo-jonowych akumulatorów trakcyjnych przez około 10 lat. W bateriach tego typu samorozładowanie występuje w niewielkim stopniu, co jest bardzo istotne w kontekście elektromobilności, podobnie jak choćby brak efektu pamięci.
Trzeba jednak wiedzieć, że oprócz wszystkich wskazanych wyżej zalet, akumulatory litowo-jonowe posiadają też pewne ograniczenia, szczególnie podczas pracy w niskich temperaturach otoczenia. Okazuje się bowiem, że w warunkach optymalnych procesy zachodzące w ogniwach akumulatora przebiegają bez zakłóceń, a więc jony litu przepływają w elektrolicie od katody do węglowej anody uprzednio oddając elektron. Tam umiejscawiają się w wolnych przestrzeniach utworzonych dzięki charakterystycznej strukturze anody (zilustrowane na poniższej grafice). Problemy zaczynają w momencie, w którym temperatury otoczenia spadają poniżej zera stopni Celsjusza. Dochodzi bowiem wówczas do zjawiska kurczenia się między innymi struktur węglowych, z których zbudowane są anody. Jony litu nie mają zatem gdzie “przylgnąć”, a to z kolei może znacznie spowolnić ładowanie akumulatora.
Akumulator Li-Ion – schemat budowy; Źródło: ep.com.pl
Niezwykle istotną rolę w procesie ładowania akumulatorów litowo-jonowych odgrywa system BMS (ang. Battery Management System). Ma on za zadanie kontrolować i utrzymywać odpowiedni poziom naładowania akumulatorów nie dopuszczając do ich uszkodzenia na przykład poprzez próby ładowania z wyższą mocą niż dopuszczalna celem przyspieszenia procesu (tu najczęściej ograniczenia wprowadza także ładowarka pokładowa zainstalowana w samochodzie). Zadaniem systemu BMS jest również ochrona ogniw akumulatora w trakcie ładowania go w ujemnych temperaturach. W jaki sposób? Spowalniając proces, a w skrajnych warunkach nie dopuszczając nawet do jego inicjacji. Zazwyczaj jednak konieczne jest po prostu doprowadzenie baterii do odpowiedniej temperatury. Wówczas układ grzewczy samochodu elektrycznego wykorzystywany jest właśnie do tego celu.
Ładowanie samochodu elektrycznego na mrozie – o czym pamiętać?
Kierowcy samochodów elektrycznych korzystając z domowych stacji ładowania lub ogólnodostępnych stacji wiedzą, że przejście przez wszystkie etapy procesu nie wymaga zazwyczaj podjęcia bardziej skomplikowanych działań niż tradycyjne tankowanie pojazdu spalinowego. Warto jednak pamiętać, że zimą, a szczególnie kiedy temperatura spada znacznie poniżej zera należy stosować się do pewnych zaleceń, które pozwolą cieszyć się niezmienioną efektywnością ładowania samochodu elektrycznego, zadbać o bezpieczeństwo akumulatorów trakcyjnych, a także zminimalizują ewentualne ryzyko związane z niewystarczającym zasięgiem pojazdu. O czym zatem pamiętać ładując i użytkując samochód elektryczny na mrozie? Na przykład o:
- garażowaniu pojazdu elektrycznego (w miarę możliwości) – niedopuszczanie do sytuacji, w której ujemne temperatury będą oddziaływały na akumulatory trakcyjne podczas postoju, jest najprostszym rozwiązaniem na uniknięcie ewentualnych problemów z ładowaniem “elektryka” zimą. Dochodzą do tego również inne, oczywiste zalety garażowania pojazdu takie, jak choćby zadbanie o stan podwozia, karoserii, czy układów mechanicznych samochodu;
- uruchomieniu ogrzewania układu zasilania – większość samochodów elektrycznych posiada zainstalowaną funkcję przekierowania układu grzewczego na doprowadzenie akumulatorów do optymalnej temperatury. Zanim pojazd zostanie podpięty do ładowania warto ogrzać baterie, inicjując ten proces na przykład za pomocą włączenia systemowej opcji;
- unikaniu ładowania samochodu z maksymalną mocą – ładowanie pojazdu elektrycznego zimą warto planować z wyprzedzeniem tak, aby nie być zmuszonym do używania maksymalnej dla samochodu mocy stacji ładowania. Domowa ładowarka i wolniejsze ładowanie pojazdu przez całą noc z pewnością będą w tym kontekście pomocne;
- włączeniu ogrzewania w pojeździe podczas jego ładowania – kosztem wydłużenia czasu ładowania samochodu elektrycznego dobrą praktyką podczas tego procesu przy ujemnych temperaturach otoczenia, może być uruchomienie ogólnego ogrzewania. Podczas jazdy warto natomiast korzystać z funkcji podgrzewania poszczególnych elementów wyposażenia pojazdu (np. fotel) zamiast utrzymywać wysoką temperaturę w całej kabinie samochodu;
- stosowaniu określonego stylu jazdy – zimą warto dostosowywać swój styl jazdy nie tylko do warunków pogodowych i tych panujących na drodze, ale także starać się działać na rzecz zwiększania zasięgu auta elektrycznego. Oszczędny styl jazdy niweluje ryzyko rozładowania akumulatorów w trakcie jazdy, szczególnie gdy w pobliżu nie będzie możliwości podpięcia pojazdu do ładowarki;
- zadbaniu o prawidłowe ciśnienie w oponach – jednym z rzadko komunikowanych sposobów na oszczędzanie energii w samochodzie elektrycznym, jest zadbanie o odpowiednie napompowanie jego opon. Pozwala to nie tylko zmniejszyć opory toczenia, ale także zadbać o większe bezpieczeństwo jazdy na trudnych nawierzchniach.
Stosowanie się do wszystkich wyżej wymienionych wskazówek jednocześnie jest zazwyczaj trudne do wprowadzenia w życie. Samochody elektryczne posiadają różne funkcje i konfiguracje, które nie zawsze pomagają kierowcy użytkującemu je zimą. Warto jednak w tym miejscu wspomnieć, że realne problemy z ładowaniem pojazdów EV w ujemnych temperaturach zgłasza każdego roku stosunkowo niewielu kierowców. Nie zmienia to oczywiście faktu, że stosowanie się do wymienionych wskazówek może zminimalizować ryzyko wystąpienia takich trudności.
Zasięg samochodu elektrycznego – spada w niskich temperaturach?
Ładowanie samochodu elektrycznego w temperaturach spadających poniżej zera to niejedyny aspekt, który nurtuje kierowców tych pojazdów w okresie zimowym. Osobnym zagadnieniem, w którego kontekście zostały wskazane wyżej dwa ostatnie zalecenia, jest zredukowany zasięg samochodu w trakcie mrozów. Niekwestionowanym liderem branży elektromobilności jest Norwegia, w której temperatury często spadają znacznie poniżej zera stopni Celsjusza. Fakt ten skłania norweskie instytucje związane z rynkiem samochodów elektrycznych do przeprowadzania badań w zakresie wpływu niskich temperatur otoczenia na zasięgi tych pojazdów. Wyniki analiz wykonanych dwa lata temu przez Norweską Federację Samochodową są właściwe jednoznaczne. Ujemne temperatury zmniejszają zasięg samochodów elektrycznych o średnio 18,5%.
Źródło: wyborkierowcow.pl (Badanie przeprowadzone przez Amerykańską Fundację AAA)
Trzeba w tym miejscu wspomnieć do podobnych wniosków dochodzą również zespoły badawcze z innych krajów, w tym także Polski. Norwegowie już od lat stosują jednak w swoich pojazdach elektrycznych rozwiązania, które ograniczają wpływ temperatury otoczenia na zasięg samochodu. Należą do nich między innymi specjalne, termiczne osłony na akumulatory trakcyjne (które chronią również przed zbyt wysokimi temperaturami), a także pompy ciepła dedykowane elektromobilności.
W autach elektrycznych sprzedawanych na przykład na polski rynek próżno szukać takich rozwiązań, choć zapewne niektórzy dealerzy udostępniają możliwość wprowadzenia podobnych modyfikacji za odpowiednią dopłatą. Biorąc jednak pod uwagę ceny samochodów elektrycznych, zapewne jeszcze niewielu polskich kierowców będzie mogło pozwolić sobie na dodatkowe opcje wyposażenia pojazdu niwelujące wpływ skrajnych temperatur na jego zasięg.
Problemy w użytkowaniu samochodu elektrycznego zimą – czy kierowcy je zgłaszają?
Najlepszym sposobem na wykazanie skali problemów, których doświadczają kierowcy samochodów elektrycznych w związku z ich ładowaniem czy użytkowaniem w trakcie zimy, jest przeprowadzenie badań wśród samych zainteresowanych. Takie też rozwiązanie zastosował i zrealizował w dniach 16-26.11.2021 r. EV Klub Polska. Samą ankietę zaś przygotowała firma badawcza InsightOut Lab we współpracy z marką Volkswagen. Na pytania zawarte w formularzu odpowiedziało 147 osób, które są właścicielami i na co dzień użytkują samochody elektryczne. Co ważne, według podanej przez badaczy metodologii wyniki pojawiające się na poniższych wykresach zostały zaokrąglone do pełnych liczb, przez co mogą nie sumować się do pełnych 100%.
Celem pytania otwierającego ankietę było zbadanie ilu biorących w niej udział kierowców zdążyło użytkować już swój samochód elektryczny w trakcie zimy. Zapytano zatem o ilość sezonów zimowych, w których trakcie właściciele mieli już okazję przetestować swoje pojazdy. Odpowiedzi na to pytanie są o tyle ważne, gdyż pozwalają uwiarygodnić kolejne wnioski. Im dłużej bowiem kierowca użytkuje samochód elektryczny, tym więcej jest w stanie powiedzieć na temat jego funkcjonowania. Trzeba także pamiętać, że następujące po sobie sezony zimowe mogą się istotnie różnić pod względem panujących warunków atmosferycznych.
Źródło: insightoutlab.com
Zważywszy na fakt, że elektromobilność w Polsce wciąż się rozwija i dopiero w ostatnich latach można zauważyć istotne wzrosty w ilości rejestracji nowych samochodów elektrycznych, to wyniki uzyskane w odpowiedzi na powyższe pytanie nie są bynajmniej zaskakujące. Większość ankietowanych nie miała do tej pory okazji użytkować swojego pojazdu elektrycznego w sezonie zimowym lub był to jeden sezon. Najmniejsza liczba ankietowanych korzystała z samochodu elektrycznego w trakcie trzech i więcej sezonów zimowych.
Jedno z kolejnych pytań dotyczyło bezpośrednio ładowania samochodów elektrycznych w okresie zimowym, a konkretnie ewentualnych problemów, jakie zauważyli podczas tego procesu. Tym razem wyniki okazały się bardziej zaskakujące niż w poprzednim omawianym pytaniu. Jedynie 7% ankietowanych stwierdziło, że odnotowało różnego typu trudności w trakcie ładowania auta elektrycznego zimą. Znaczącą większość stanowili tu kierowcy, którzy zdecydowanie lub raczej nie zauważyli żadnych problemów. Warto w tym miejscu jednak przypomnieć, że wielu spośród badanych właścicieli “elektryków” nie miała jeszcze okazji użytkować ich zimą. Co ciekawe, żaden z kierowców nie zaznaczył odpowiedzi “Trudno powiedzieć”.
Źródło: insightoutlab.com
Twórcy badania chcieli także sprawdzić, czy opinii ankietowanych kierowców samochodów elektrycznych ich pojazdy sprawdzają się tak samo dobrze latem, jak i zimą. W tym celu pokusili się o zadanie pytania mającego za zadanie wskazać, czy wśród właścicieli “elektryków” występuje prawidłowość rzadszego korzystania z tego typu auta w sezonie zimowym w porównaniu do pozostałej części roku. Pytanie podyktowane było między innymi wskazanymi wyżej wynikami badań nad zmniejszonym zasięgiem aut elektrycznych w niskich temperaturach otoczenia. Okazuje się, że aż 83% ankietowanych kierowców korzysta ze swoich pojazdów z równą częstotliwością bez względu na porę roku, a 5% z nich deklaruje, że nawet częściej robi to zimą. 13% przebadanych właścicieli aut elektrycznych redukuje ich użytkowanie w trakcie zimy. Niestety nie wiemy, dla ilu z ankietowanych “elektryk” jest jedynym posiadanym pojazdem, a dla ilu kolejnym.
Źródło: insightoutlab.com
Choć przedstawione powyżej wyniki ankiety nie są w stanie zaprezentować pełnego obrazu zachowań kierowców samochodów elektrycznych w okresie zimowym, to mogą napawać pewną dozą optymizmu w kontekście dalszego rozwoju branży elektromobilności w Polsce. Widać, że właściciele “elektryków” są nastawieni do użytkowania swoich pojazdów pozytywnie i nie zgłaszają istotnych problemów w ich eksploatacji w związku z okresami zimowymi.
Ładowanie auta elektrycznego zimą – zniechęca do jazdy “elektrykiem”?
Problemy z ładowaniem samochodu elektrycznego zimą, czy udowodniony, zmniejszony zasięg pojazdu w niskich temperaturach otoczenia to aspekty, które jak mogłoby się wydawać skutecznie zniechęcą potencjalnych inwestorów do zakupu tego typu aut. Zaprezentowane powyżej wyniki ankiety wskazują jednak, że nic bardziej mylnego. Co więcej, niewielu z przebadanych kierowców wskazało, że obawia się ryzyka związanego z niewystarczającym zasięgiem pojazdu elektrycznego w niskich temperaturach. Aż 77% ankietowanych właścicieli pojazdów elektrycznych wyznało, że nie unika zimą wyruszania w trasy przekraczające zasięg ich auta.
Źródło: insightoutlab.com
Okazuje się zatem, że wolniejsze ładowanie samochodu elektrycznego zimą nie odstrasza właścicieli tych pojazdów od ich użytkowania. Zapewne znają oni i stosują dobre praktyki niwelujące ewentualny negatywny wpływ niskich temperatur na eksploatację auta elektrycznego. Jest to zdecydowanie dobry prognostyk pokazujący, że warto szukać rozwiązań, a nie przeszkód na drodze do popularyzacji elektromobilności przy jednoczesnym racjonalnym podejściu do możliwych trudności pojawiających się w tym kontekście.
