Dlaczego na tej samej trasie raz zużywam 18 kWh/100 km, a innym razem 25?

Dlaczego na tej samej trasie raz zużywam 18 kWh/100 km, a innym razem 25?

Ten sam samochód. Ta sama trasa. Ten sam kierowca. A wynik potrafi być zupełnie inny.

18 kWh/100 km jednego dnia.

25 kWh/100 km kilka dni później.

Co się stało?

Nie, bateria nie zaczęła nagle wariować.

Samochód elektryczny jest po prostu bardzo dobrym „miernikiem” warunków, w jakich się porusza. Każda zmiana prędkości, temperatury, wiatru, nawierzchni czy sposobu jazdy, znajduje odbicie w ilości energii potrzebnej do pokonania kolejnych kilometrów.

I właśnie dlatego zużycie energii w samochodzie elektrycznym nie jest jedną stałą liczbą.

To wynik całego układu: samochodu, kierowcy i warunków na drodze.

Prędkość robi ogromną różnicę

Jeżeli jest jeden czynnik, który potrafi bardzo szybko zmienić zużycie energii na trasie, to jest nim prędkość.

Przy małych i umiarkowanych prędkościach istotną część oporów stanowią m.in. opory toczenia. Wraz ze wzrostem prędkości coraz większe znaczenie zaczyna mieć aerodynamika. Opór powietrza rośnie wraz z kwadratem prędkości, dlatego jego pokonanie przy szybkiej jeździe wymaga coraz większej mocy.

To oznacza, że różnica między jazdą 100 a 130 km/h nie jest tylko różnicą „o 30 procent większej prędkości”.

Samochód musi znacznie intensywniej walczyć z powietrzem.

Dlatego EV, które przy spokojnej jeździe drogą ekspresową potrafi zużywać np. 17–19 kWh/100 km, przy szybszej jeździe autostradowej może bez problemu przekroczyć 20, 23 czy nawet 25 kWh/100 km.

I nie oznacza to, że jego sprawność nagle się pogorszyła.

Po prostu fizyka zaczęła wystawiać większy rachunek. Większy – czytaj znacznie trudniejszy do pokonania. Ileż to razy jeżdżąc EV w jedną stronę miałem bardzo przyjemne zużycie w okolicach 20 kWh na każde 100 km. Powrót? Duża niespodzianka!!! I to dosłownie. Burza i ostry porywisty wiatr w „nos”. To samo auto i ta sama trasa. Zużycie? Uwaga… 34 kWh na 100 km. Najpierw szok i niedowierzanie, a potem chłodna analiza warunków i sprawdzenie siły wiatru. Do tego mokra nawierzchnia i rzęsisty deszcz. Wynik? Gigantyczne zużycie energii przez auto. Cóż, z fizyka nie wygrasz.

Autostrada to zupełnie inne warunki

W mieście samochód elektryczny może korzystać z jednej ze swoich dużych zalet: rekuperacji podczas zwalniania.

Na autostradzie sytuacja wygląda inaczej.

Jedziemy długo ze względnie stałą, wysoką prędkością. Nie ma tylu okazji do odzyskiwania energii podczas hamowania, a jednocześnie rośnie udział oporu aerodynamicznego.

U.S. Department of Energy wskazuje właśnie na wyższe zapotrzebowanie energetyczne podczas jazdy autostradowej, jako efekt większych oporów przy wyższych prędkościach.

Dlatego porównywanie zużycia z miasta z wynikiem uzyskanym podczas 130 km/h na autostradzie niewiele mówi o samej efektywności samochodu.

To dwa różne środowiska pracy.

Wiatr potrafi „dodać” kilometrów, których nie widać na liczniku

Jest jeszcze jeden element, który kierowcy często pomijają: wiatr.

Samochód nie odczuwa prędkości względem drogi. Z punktu widzenia aerodynamiki liczy się przede wszystkim prędkość względem powietrza.

Jeżeli jedziemy 120 km/h i wieje przeciwny wiatr z prędkością 30 km/h, dla aerodynamiki samochód porusza się względem powietrza z prędkością około 150 km/h.

Jeżeli wiatr wieje z tyłu, sytuacja może wyglądać zupełnie inaczej.

I właśnie dlatego dwa przejazdy tą samą autostradą, w tym samym kierunku i z podobną prędkością mogą zakończyć się innym zużyciem energii.

Na papierze trasa się nie zmieniła.

Zmieniło się powietrze, przez które samochód musi się przebić.

Deszcz też nie jest obojętny

Mokra nawierzchnia może zwiększać opory toczenia, a dodatkowo warunki podczas deszczu często oznaczają większą ostrożność kierowcy, inne prędkości oraz pracę wycieraczek, świateł czy układów odpowiedzialnych za utrzymanie odpowiednich warunków w kabinie.

Nie należy więc traktować deszczowego przejazdu, jako idealnego odpowiednika przejazdu po suchej drodze.

Co więcej, deszcz często pojawia się razem z silnym wiatrem i niższą temperaturą.

W praktyce kilka czynników zaczyna działać jednocześnie.

I właśnie to jest ważne: zużycie energii nie zmienia się zazwyczaj przez jeden magiczny czynnik.

Najczęściej zmienia się przez ich kombinację.

Temperatura. Dlaczego zimą EV potrafi zużywać znacznie więcej?

To jeden z najbardziej charakterystycznych przykładów.

W samochodzie spalinowym ogrzewanie kabiny może w dużej mierze korzystać z ciepła odpadowego silnika. W samochodzie elektrycznym takiego źródła ciepła nie ma w podobnej formie.

Energia potrzebna do ogrzania kabiny musi więc pochodzić z pokładu samochodu, a konkretnie spod kabiny, czyli z naszej baterii trakcyjnej.

Do tego dochodzą właściwości samego akumulatora. Niska temperatura wpływa na jego sprawność, dostępność energii oraz opory wewnętrzne. Samochód może również potrzebować energii na zarządzanie temperaturą baterii.

Dlatego zimowy przejazd może wyglądać zupełnie inaczej niż ten sam przejazd wiosną.

I nie chodzi wyłącznie o temperaturę powietrza.

Znaczenie ma również temperatura samego samochodu, czas postoju, możliwość wcześniejszego ogrzania auta podczas ładowania oraz sposób wykorzystania ogrzewania w czasie jazdy.

A latem? Klimatyzacja również pobiera energię

Latem sytuacja się odwraca.

Zamiast ogrzewać kabinę, samochód musi ją schładzać.

Klimatyzacja jest dodatkowym odbiornikiem energii, podobnie jak inne urządzenia pokładowe. Udział tych odbiorników w całkowitym zużyciu zależy oczywiście od samochodu, temperatury, ustawień oraz warunków jazdy.

Dlatego dwa przejazdy wykonane z podobną prędkością, ale w temperaturze 15 i 35°C, nie muszą mieć podobnego wyniku.

W EV każdy dodatkowy kilowat pobierany przez systemy pomocnicze ma znaczenie, ponieważ cała energia pochodzi z tego samego magazynu.

Opony. Mały szczegół, który pracuje przez każdy kilometr

Samochód może mieć bardzo wydajny układ napędowy i świetną aerodynamikę, ale energia nadal musi zostać przeniesiona na drogę przez cztery opony.

Opony generują opory toczenia. Ich wartość zależy m.in. od konstrukcji, materiałów, rozmiaru i ciśnienia.

Niedopompowana opona odkształca się bardziej, a część energii jest tracona w procesie jej odkształcania i powrotu do pierwotnego kształtu. Utrzymywanie prawidłowego ciśnienia ma więc znaczenie nie tylko dla bezpieczeństwa i trwałości, ale również dla efektywności energetycznej.

W EV różnice pomiędzy oponami mogą być szczególnie interesujące, ponieważ przy samochodzie o niskich stratach układu napędowego opory toczenia stają się istotnym elementem całego bilansu.

Dlatego zmiana opon na inne — nawet o tym samym rozmiarze — może wpłynąć na zużycie.

Nie każda opona jest pod względem energetycznym taka sama.

Masa też ma znaczenie, ale nie tak, jak czasem się ją przedstawia

Pasażerowie, bagaż, pełny bagażnik czy dodatkowe wyposażenie zwiększają masę samochodu.

A większa masa oznacza większą energię potrzebną przede wszystkim podczas przyspieszania oraz większe obciążenie związane z oporami toczenia.

Jednocześnie nie należy wyciągać z tego prostego wniosku, że „100 kg więcej zawsze oznacza X kWh/100 km”.

Takiej uniwersalnej wartości po prostu nie ma.

Znaczenie masy zależy od profilu trasy, liczby przyspieszeń, prędkości, nachylenia drogi i sposobu jazdy. Modele analizujące zapotrzebowanie energetyczne pojazdu uwzględniają masę obok m.in. oporów toczenia, aerodynamiki, nachylenia drogi i zmian prędkości.

Na autostradzie przy stałej prędkości dodatkowe kilogramy mogą mieć mniejsze znaczenie niż opór aerodynamiczny.

W górzystym terenie i podczas częstych przyspieszeń sytuacja może wyglądać inaczej.

Góry pokazują, że energia nie znika

Podjazd jest prostym przykładem tego, jak profil trasy wpływa na zużycie.

Samochód musi wykonać pracę przeciwko grawitacji, aby zwiększyć swoją wysokość.

Na zjeździe część tej energii można odzyskać dzięki rekuperacji, ale nie całość.

Dlatego trasa o tej samej długości może wymagać zupełnie innej ilości energii w zależności od przewyższeń.

I znowu: liczba kilometrów nie opowiada całej historii.

Pamiętam przejazd poprzez bawarskie góry Teslą Model X. Zjeżdżając z ogromnej góry przez 30 kilometrów zasięg auta nie zmalał nawet o kilometr. Właśnie przez odzysk, czyli rekuperację. Auto przejechało 30 kilometrów nie tracąc nic ze swojego zasięgu. Ile Tesla zużyła energii aby wjechać na sama górę? Cóż… nie patrzyłem – podziwiałem widoki:)

Styl jazdy ma znaczenie nawet w samochodzie elektrycznym

„Przecież EV ma rekuperację, więc styl jazdy nie powinien aż tak wpływać na zużycie.”

To częsty skrót myślowy.

Rekuperacja jest bardzo ważna, ale nie jest magicznym sposobem na odzyskanie całej energii wykorzystanej podczas przyspieszania.

Najbardziej efektywna jazda to zwykle taka, w której samochód nie musi niepotrzebnie wielokrotnie przyspieszać i hamować.

Każde przyspieszenie wymaga energii.

Podczas hamowania część energii kinetycznej może zostać odzyskana, ale układ napędowy, elektronika i bateria również mają swoje straty.

Dlatego płynna jazda ma znaczenie także w samochodzie elektrycznym.

A teraz najważniejsze: 18 kontra 25 kWh/100 km

Załóżmy, że jednego dnia jedziemy tę samą trasę i samochód pokazuje:

18 kWh/100 km.

Kilka dni później:

25 kWh/100 km.

Pierwsza reakcja może być taka:

„Coś jest nie tak z samochodem.”

Tymczasem wystarczy, że pierwszego dnia było: 18°C, sucho, niewielki wiatr, spokojna jazda, umiarkowana prędkość, samochód bez dużego obciążenia.

A drugiego: 4°C, mokra nawierzchnia, przeciwny wiatr, ogrzewanie, wyższa prędkość, pełny samochód.

Samochód nadal jest dokładnie tym samym samochodem.

Tylko warunki jego pracy zmieniły się zasadniczo.

I właśnie dlatego pojedynczy wynik zużycia nie powinien być traktowany jako absolutna miara efektywności auta.

Co właściwie mierzymy, patrząc na kWh/100 km?

Warto też zwrócić uwagę na jedną rzecz, o której w dyskusjach o zużyciu energii często się zapomina.

kWh/100 km to wynik końcowy, a nie jedna cecha samochodu.

Na tę wartość składają się m.in.:

energia potrzebna do pokonania oporów aerodynamicznych + opory toczenia + zmiany energii związane z przyspieszaniem i podjazdami + odbiorniki pomocnicze + straty układu napędowego – energia odzyskana podczas rekuperacji.

To oczywiście uproszczony obraz, ale dobrze pokazuje skalę problemu.

Samochód elektryczny jest bardzo efektywną maszyną energetyczną. Według danych U.S. Department of Energy typowy EV osiąga około 87–91% sprawności mierzonej w określonym cyklu jazdy po uwzględnieniu rekuperacji.

To jednak nie oznacza, że zawsze będzie zużywał tyle samo energii.

Wręcz przeciwnie.

Im bardziej sprawny jest układ napędowy, tym bardziej widoczne stają się pozostałe elementy bilansu. Czyli nasz EV jest jak wahadełko uzależnione od wielu czynników zewnętrznych. Raz kiedy ma super warunki wychyla się w jedną stronę – tą bardziej oszczędną. Kiedy indziej, przy naprawdę kiepskich warunkach pokazuje coś zupełnie przeciwnego, coś co zdecydowanie nam się nie podoba. To ogromne zużycie energii…

Dlatego nie porównuj dwóch przejazdów tylko po liczbie kilometrów

Jeżeli naprawdę chcemy porównywać zużycie energii, warto patrzeć szerzej.

Ta sama trasa?

Dobrze.

Ale sprawdźmy również:

Prędkość: jaka była średnia i jak szybko jechaliśmy na autostradzie?

Temperatura: ile było stopni na początku i w czasie jazdy?

Wiatr: z którego kierunku i z jaką siłą?

Nawierzchnia: sucha czy mokra?

Opony: jaki model, jakie ciśnienie, jaki rozmiar?

Obciążenie: kierowca czy komplet pasażerów i bagaż?

Ogrzewanie/klimatyzacja: jak intensywnie pracowały?

Trasa: ile było podjazdów i zjazdów?

Styl jazdy: płynnie czy dużo przyspieszania i hamowania?

Dopiero wtedy porównanie zaczyna mieć sens…