Elektromobily majú v zime svoje obmedzenia. Majitelia musia viac plánovať, hovorí popredný český odborník (Rozhovor)
Majitelia elektrických vozidiel sa počas mrazivých dní stretávajú s nepríjemnými vlastnosťami elektromobilov. Batérie nefungujú tak efektívne, takže sa znižuje dojazd a predlžuje čas nabíjania. S týmito negatívami treba počítať a pripraviť sa na ne. Na tému elektromobilov v zime sme sa rozprávali s profesorom Janom Mackom z Fakulty strojníckej ČVUT v Prahe, ktorý je českou poprednou kapacitou v oblasti pohonov vozidiel.
S akými obmedzeniami sa stretávajú majitelia elektromobilov v zime?
Nízke teploty, povedzme pod 5 °C, určite pod 10 °C už čiastočne obmedzujú energiu, ktorú môžete získať z batérie bez jej zahrievania. Energia sa pri týchto nízkych teplotách v batérii nestráca, ale zvyšuje sa vnútorný odpor, takže nie je možné batériu plne zaťažiť bez jej predhriatia. Samozrejme, ak sa toto predhrievanie vykonáva počas jazdy na základe elektrickej energie v tejto batérii (čo samozrejme môže), klesá aj dojazd.
Ideálne je, ak je vozidlo pred odjazdom buď garážované, alebo jednoducho pripojené k zdroju elektrickej energie, predhreje sa a potom k tomuto efektu až tak nedochádza. Samozrejme, záleží na vonkajšej teplote a na tom, ako dynamicky jazdíte, či sa batéria pri tejto teplote udrží, alebo ju musíte zohrievať.
Ako dlho sa musí batéria predhrievať alebo na koľko stupňov?
Ako som povedal, tento efekt sa prejavuje pod 10 °C. Ideálny rozsah teplôt pre batériu je od 15 °C do povedzme 35 °C, aby bola schopná poskytnúť plný výkon, aby bola schopná uvoľniť energiu, ktorá do nej bola nabitá.
O koľko teda klesá výkon batérie? Existujú nejaké štúdie? Alebo je to podľa značky?
Existujú na to štúdie. Nepovedal by som ani tak, že sa to líši od značky k značke, ako skôr od teploty k teplote. Veľa záleží na tom, aké sú počiatočné podmienky. Ak máte mínus 15 °C a budete parkovať len tak na ulici, trvá nejaký čas, kým tú tepelnú kapacitu, ktorá je okolo batérie a v systéme tepelného managementu batérie, nakrmíte. To chvíľu trvá, a preto sa to v tomto zmysle líši od značky k značke v závislosti od toho, ako je usporiadaný chladiaci okruh, aká veľká je batéria atď.
Ale hovorí sa až o 30% znížení dojazdu, ku ktorému dochádza v zime, ak nie ste schopní ohrievať batériu, teda ak ju nie ste schopní ohrievať z iných zdrojov ako z vlastnej energie.
Najlepšie by teda bolo zaparkovať elektromobily doma v garáži.
Iste, to je najlepšie. Alebo napríklad v Škandinávii je aj pre spaľovací motor bežné, že každý dom má vonku možnosť elektrického pripojenia auta, a samozrejme, dnes sa to dá samozrejme naprogramovať, takže auto sa predhreje na tú hodinu, ktorú chcete jazdiť, vrátane interiéru, čo tiež nie je zlé, pretože zimný dojazd na batériu okrem vlastností samotnej batérie silne ovplyvňuje aj to, ako budete kúriť.
A čo sa týka vykurovania, povedal by som, že to má tri stránky. Jednu som už spomenul, a to je privedenie samotnej batérie na nejakú rozumnú úroveň teploty. Druhou je to, ako ste odolní a ako ďaleko idete. Teda, samozrejme, či ste dostatočne oblečení a tak ďalej, alebo či tam vydržíte pri piatich stupňoch vnútornej teploty. A s tým súvisí aj tretia vec, a to už nie je otázka otužilosti. Jednoducho musíte mať čistú prednú časť, čelné sklo, zrkadlá a do istej miery aj bočné okná vodiča, a keď ste v tom aute pri takej nízkej teplote, tak sa vám na skle zráža vodná para z vášho dychu. V aute s benzínovým alebo všeobecne spaľovacím motorom môžete ľahko zvýšiť teplotu a pustiť teplejší vzduch alebo dokonca elektrické vyhrievanie tohto čelného skla. Môžete to urobiť aj tu, ale zaplatíte za to len tým, že vybijete tú energiu z batérie.
Pri bežnom aute vlastne nechávate odpadové teplo na skle, takže ho v úvodzovkách máte zadarmo. A príkon čelného skla nie je malý, ak je teplota povedzme mínus 10°C, dostanete tam až 1 kW, takže ak jazdíte pol hodiny, spotrebujete pol kilowatthodiny na ohrev čelného skla. Samozrejme, čím idete rýchlejšie, tým intenzívnejšie sa čelné sklo ochladzuje, ale zase jazdíte kratší čas, takže nespotrebujete toľko energie z batérie. Ale ak poskakujete v nejakej zápche, nemáte v tom elektromobile žiadne odpadové teplo, ktoré by pomáhalo odhmlievať alebo dokonca rozmrazovať tie čelné sklá, a všetko je to na batériu.
Tesla tvrdí, že ak niekde uviaznete v zápche, môžete kúriť batériou bez problémov celú noc, čo naozaj zodpovedá tým veľkokapacitným poltonovým a väčším batériám. Je tu však nebezpečenstvo, že ak zapnete kúrenie na mnoho hodín v dopravnej zápche, kde ste uviazli, neodídete, pretože v tej batérii už nič nie je. Samozrejme, to je extrémny prípad, ktorý som práve spomenul, ale môže sa to stať. A dokonca sa už stalo, že po nejakej hromadnej havárii a uzavretej diaľnici, v ktorej sa vodiči nemohli dostať von, sa v odstavnom pruhu nachádzali elektromobily, ktoré bolo potrebné buď odtiahnuť, alebo na mieste dobiť.
Ako som povedal, toto je extrém, nie je to každodenná situácia. Ale zníženie dojazdu v dôsledku toho, že studená batéria vám neumožní využiť energiu, ktorá je v nej, a akonáhle začnete zahrievať batériu a vykurovať vozidlo, potom túto energiu využívate na niečo iné ako na jazdu, to je to, čo zákazníci v zime uvádzajú, to je pravda.
A čo nabíjanie? Podľa niektorých správ to v zime trvá dlhšie.
Všetko je to o vnútornom odpore batérie, takže hovorím o batériách, ktoré sú dnes bežne naplnené viac-menej tekutinou, nejakým druhom gélového elektrolytu. Ak sa v budúcnosti začnú používať batérie, ktoré sú momentálne len vo fáze výskumu, s pevným elektrolytom, tak si myslím, že vnútorný odpor bude lepší. Ale všeobecne v tých batériách, ktoré sa používajú dnes, vnútorný odpor batérie pri nízkych teplotách jednoducho stúpa, a ak tam dáte rovnaký prúd alebo chcete z batérie využívať rovnaký výkon, tak úmerne tomu stúpajúcemu vnútornému odporu sa budú generovať tepelné straty priamo v elektrolyte.
Ide o to, že ak by ste ju zaťažili takýmto obrovským prúdom s veľkým ťažkým odporom, pravdepodobne dôjde k nejakému mechanickému poškodeniu batérie, pretože tam bude chvíľu lokálne vysoká teplota. A to je to, čo je nebezpečné, a preto vám každý rozumný tepelný manažment zabráni v takom veľkom preťažení.
O koľko sa teda v zime spomaľuje nabíjanie?
Opäť to závisí od teploty batérie, a ak ste pri nabíjačke, môžete batériu predhrievať na základe tohto externého zdroja. Takže to naozaj veľmi závisí od výrobcu vozidla. A u zákazníka to závisí od toho, koľko si priplatíte, a zaplatíte dosť veľa. Tipol by som si, že to budú určite desiatky percent, ale či to bude 30 alebo 50%, to neviem povedať. Závisí to od toho, či je vonku 0 °C alebo -10 °C alebo ešte menej a aká veľká je batéria.
A čo nabíjačky? Pociťujú toto spomalenie aj rýchle nabíjačky?
Áno, je to to isté. Len do toho ešte vstupuje závislosť vnútorného odporu tej batérie od stavu nabitia. Vnútorný odpor je nízky, keď je batéria veľmi vybitá, takže to vo všeobecnosti platí bez ohľadu na teplotu, bez ohľadu na rýchlosť nabíjania. Je dobré nabíjať, keď je batéria už primerane vybitá, povedzme stav nabitia je tesne pod 30%, pretože vtedy je vnútorný odpor nízky a je možné batériu zaťažovať veľkým nabíjacím prúdom. Samozrejme, pri týchto nízkych teplotách musíte brať do úvahy protichodné účinky nízkej teploty, takže prúd nebude taký veľký ako pri normálnych teplotách. Ak je však batéria vybitá napríklad len na 60% alebo aj viac, nemá absolútne žiadny zmysel ísť do rýchlonabíjačky, pretože za kilowatthodinu zaplatíte veľa, ale nabíjačka bude regulovať prúd tak, aby nepoškodila batériu, a bude batériu nabíjať pomaly. Tu sa rieši práve táto vec a líši sa od výrobcu k výrobcovi.
Pokiaľ ide o rýchlosť nabíjania, aby ste zachovali rovnakú rýchlosť nabíjania ako pri bežných teplotách, môžete batériu predhrievať z externého zdroja bez straty dojazdu, ale zrejme zaplatíte viac, pretože zahrievate časť vozidla, ktorá bola ochladená jazdou pri nízkych teplotách.
Toto bude pravdepodobne problém pre ľudí, ktorí nenabíjajú doma, ale niekde na ulici. Na ulici je to jednoznačne problém.
Ako to potom vyriešia v krajinách ako Nórsko, kde je vysoké zastúpenie elektromobilov? Má každý doma nabíjačku?
Osobne to neviem, čítal som len články. Vo všeobecnosti je v týchto severských krajinách veľa rodinných domov, životná úroveň je slušná, takže ak máte doma nabíjačku, môžete auto nielen nabíjať, ale ako som povedal, už roky tam platí aj pre autá so spaľovacími motormi, že auto predhrievate.
Samozrejme, za spotrebovanú elektrinu musíte platiť, o tom niet pochýb. A ak by sa to stalo (nie práve v Nórsku s jeho drvivou prevahou vodnej energie v energetickom mixe), ak by sa to stalo napríklad u nás, nuž, budete, bohužiaľ, vypúšťať skleníkové plyny (kvôli veľkému podielu uhlia na výrobe elektriny, pozn. red.), alebo urobíte presný opak toho, čo sa očakáva v prípade zavedenia elektromobilov.
Bude prevádzka elektromobilov v zime drahšia v porovnaní so spaľovacími motormi?
Neviem, ako je to v súčasnosti v Nórsku. Vo všeobecnosti to bude drahšie. Dokonca aj tí, ktorí si zvykli nabíjať elektromobil v lete z vlastnej fotovoltaiky alebo zadarmo, v úvodzovkách, pretože niekto musel zaplatiť za elektráreň a niekto musí zaplatiť za jej výmenu po nie príliš dlhom čase znova.
Ak jazdíte príležitostne a môžete jeden deň nabíjať a druhý deň jazdiť, je to samozrejme výhodné. A veľa ľudí takto argumentuje na sieťach, že je to pre nich úžasná úspora atď. Pravdepodobne je to pre nich úspora, najmä ak majú fotovoltaiku s dotáciami, ale bude to úspora len v lete, v zime z fotovoltaik veľa nenabijete, takže budete musieť nabíjať zo siete. Takže za to budete musieť zaplatiť.
Ceny elektriny sa samozrejme v lete a v zime nelíšia. Nevylučujem, že k niečomu podobnému môže časom dôjsť, pretože ak nebudú mať dostatočné záložné zdroje pre sieť, zdroje nepretržitého napájania, potom môže dôjsť aj k odstaveniu niektorých oblastí. To sme mali za socializmu, takzvané regulačné stupne. A v Nemecku o tom hovoria veľmi, veľmi vážne. Nie je to výpadok, je to len o tom, že jednoducho nebudete môcť používať viac ako určitý výkon v určitom dennom čase a že sa to bude rôzne striedať.
Je to skutočne otázka detailov energetického mixu v danej krajine. Ale dá sa očakávať, že buď množstvo energie, ktoré môžete odobrať, alebo cena energie, bude musieť reagovať na to, koľko energie môže sieť v danom čase dodať.
To by potom, samozrejme, znevýhodnilo všetkých majiteľov elektrických vozidiel, však?
No, vo všeobecnosti by som povedal, že je pravda, že s elektromobilmi musíte plánovať podstatne viac. Čo sa určite dá, a vďaka rôznym inteligentným pomôckam si to môžete uľahčiť, ale to si každý domyslí sám. Nie je to úplne pohodlné.
Pôvodný článok
