Ile energii elektrycznej zużywa ładowanie samochodu?

Ładowanie samochodu elektrycznego wiąże się z określonym zużyciem energii, które zależy od wielu czynników, takich jak pojemność baterii, rodzaj ładowarki czy technologia ładowania. Właściciele pojazdów elektrycznych powinni wiedzieć, ile energii elektrycznej pobiera ich auto podczas ładowania, aby lepiej planować koszty eksploatacji i wpływ na środowisko.

Podstawy ładowania pojazdów elektrycznych

Samochody elektryczne czerpią energię z akumulatorów, które wymagają regularnego ładowania z sieci elektrycznej [1]. W przeciwieństwie do tradycyjnych pojazdów spalinowych, proces uzupełniania energii opiera się na przekazywaniu prądu elektrycznego do baterii pojazdu, który następnie zasila silnik elektryczny podczas jazdy [1].

Na rynku motoryzacyjnym możemy wyróżnić trzy podstawowe rodzaje pojazdów wykorzystujących technologię elektryczną:
– BEV (Battery Electric Vehicle) – w pełni elektryczne pojazdy
– PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) – hybrydy typu plug-in
– HEV (Hybrid Electric Vehicle) – klasyczne hybrydy

Warto zauważyć, że tylko dwa pierwsze typy (BEV i PHEV) mogą być ładowane z zewnętrznego źródła energii, ponieważ posiadają odpowiednie złącza do podłączenia ładowarki [1]. Klasyczne hybrydy (HEV) ładują swoje niewielkie baterie podczas jazdy poprzez odzyskiwanie energii kinetycznej, np. podczas hamowania.

Proces ładowania elektrycznego samochodu polega na transferze energii elektrycznej z sieci do akumulatora pojazdu. Skuteczność i szybkość tego procesu zależą od kilku kluczowych czynników, które warto zrozumieć.

Rodzaje prądu wykorzystywane w ładowaniu samochodów elektrycznych

Ładowanie pojazdów elektrycznych może odbywać się przy użyciu dwóch rodzajów prądu: zmiennego (AC) lub stałego (DC) [2]. Każdy z nich ma swoje zalety i ograniczenia, które wpływają na szybkość ładowania oraz zużycie energii.

Ładowanie prądem zmiennym (AC) jest najczęściej stosowane w warunkach domowych oraz w publicznych stacjach ładowania o mniejszej mocy. Podczas takiego ładowania, prąd przemienny z sieci elektrycznej jest przekształcany na prąd stały przez wbudowaną ładowarkę w samochodzie. Moc ładowania w tym przypadku waha się zazwyczaj od 3,6 kW do 22 kW [2]. Ten rodzaj ładowania jest bardziej przyjazny dla baterii, ale jednocześnie wolniejszy.

Z kolei ładowanie prądem stałym (DC), znane również jako szybkie ładowanie, omija wbudowaną ładowarkę pojazdu, dostarczając prąd stały bezpośrednio do akumulatora. Moc ładowania może przekraczać 100 kW, a w przypadku najnowszych technologii nawet 350 kW [2]. Ładowanie DC znacząco skraca czas uzupełniania energii, jednak częste korzystanie z tej metody może negatywnie wpływać na żywotność baterii [2].

W procesie ładowania istotną rolę odgrywają również rodzaje złączy, takie jak CCS (Combined Charging System) czy Typ 2, które muszą być kompatybilne z systemem ładowania pojazdu [2]. Wybór odpowiedniego złącza zależy od modelu samochodu oraz dostępnej infrastruktury ładowania.

Czas ładowania a zużycie energii

Czas ładowania samochodu elektrycznego jest jednym z najważniejszych aspektów dla użytkowników. Jest on ściśle związany z pojemnością baterii oraz mocą ładowarki [3]. Im większa bateria, tym więcej energii jest potrzebne do jej pełnego naładowania, co przekłada się na dłuższy czas ładowania przy tej samej mocy ładowarki.

W zależności od metody ładowania, czas uzupełnienia energii może wynosić od kilku godzin przy domowym ładowaniu do zaledwie 30 minut przy korzystaniu z super szybkich ładowarek [1][3]. Na przykład, Tesla Model 3 może osiągnąć poziom naładowania 80% w ciągu 15-25 minut przy użyciu ładowarki Supercharger [1].

Warto zaznaczyć, że najnowsze technologie ładowania pozwalają na naładowanie akumulatora do 80% pojemności w zaledwie pół godziny [3]. Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu ładowarek o bardzo wysokiej mocy, które jednak zużywają znacznie więcej energii w krótszym czasie.

Należy pamiętać, że ostatnie 20% ładowania baterii przebiega wolniej niezależnie od mocy ładowarki. Jest to celowy mechanizm ochronny, który ma zapobiegać przegrzewaniu się ogniw i przedłużać żywotność baterii [3].

Faktyczne zużycie energii podczas ładowania

Aby określić, ile energii elektrycznej zużywa ładowanie samochodu, należy wziąć pod uwagę kilka czynników. Przede wszystkim, pojemność baterii pojazdu, która jest wyrażana w kilowatogodzinach (kWh). Dla przykładu, samochód elektryczny z baterią o pojemności 60 kWh będzie potrzebował przynajmniej 60 kWh energii do pełnego naładowania.

Jednak rzeczywiste zużycie energii jest zazwyczaj wyższe ze względu na straty w procesie ładowania. Podczas transferu energii część prądu zamienia się w ciepło, co oznacza, że aby naładować baterię o pojemności 60 kWh, może być potrzebne nawet 66-72 kWh energii z sieci [2].

Efektywność ładowania zależy również od rodzaju wykorzystywanej ładowarki:
– Ładowarki domowe (wallboxy) o mocy 3,6-11 kW charakteryzują się wysoką efektywnością, ale długim czasem ładowania
– Publiczne stacje ładowania AC o mocy do 22 kW oferują dobry kompromis między czasem a efektywnością
– Szybkie ładowarki DC o mocy powyżej 50 kW zapewniają najkrótszy czas ładowania, ale mogą mieć niższą efektywność energetyczną [2]

Wpływ temperatury i stanu baterii na zużycie energii

Temperatura otoczenia ma istotny wpływ na proces ładowania pojazdu elektrycznego. W niskich temperaturach baterie litowo-jonowe, stosowane w większości samochodów elektrycznych, wykazują zwiększony opór wewnętrzny, co prowadzi do mniejszej efektywności ładowania [3].

W zimowych warunkach, gdy temperatura spada poniżej 0°C, proces ładowania może pobierać nawet o 15-20% więcej energii niż w optymalnych warunkach [2]. Wynika to z konieczności podgrzewania baterii przed rozpoczęciem właściwego ładowania.

Również stan zużycia baterii wpływa na ilość energii potrzebnej do jej naładowania. Starsze baterie, które przeszły już setki cykli ładowania, charakteryzują się zmniejszoną pojemnością oraz niższą efektywnością, co przekłada się na wyższe zużycie energii w stosunku do rzeczywiście zmagazynowanej [3].

Perspektywy rozwoju technologii ładowania

Dynamiczny rozwój technologii ładowania samochodów elektrycznych zmierza w kierunku skrócenia czasu ładowania przy jednoczesnym zwiększeniu efektywności energetycznej [3]. Super szybkie ładowanie, które pozwala na uzupełnienie energii do 80% w zaledwie 30 minut, staje się coraz bardziej dostępne [3].

Przewiduje się, że do 2025 roku liczba samochodów elektrycznych w Polsce przekroczy 300 tysięcy [2]. Taki wzrost popularności pojazdów elektrycznych wymusi dalszy rozwój infrastruktury ładowania oraz optymalizację procesów transferu energii.

Przyszłe technologie mogą obejmować ładowanie indukcyjne (bezprzewodowe), które choć obecnie mniej efektywne energetycznie, oferuje wygodę eliminującą konieczność fizycznego podłączania pojazdu do ładowarki [2].

Warto również wspomnieć o rozwoju inteligentnych systemów zarządzania energią, które pozwalają na optymalizację procesu ładowania z uwzględnieniem dostępności energii odnawialnej oraz obciążenia sieci energetycznej [1].

Praktyczne wskazówki dotyczące efektywnego ładowania

Aby zminimalizować zużycie energii podczas ładowania samochodu elektrycznego, warto stosować się do kilku praktycznych wskazówek:

1. Jeśli to możliwe, ładuj samochód do poziomu 80% zamiast 100%, co przyspiesza proces ładowania i przedłuża żywotność baterii [3].
2. Korzystaj z ładowania AC w domu lub w pracy, gdy masz czas na wolniejsze, ale bardziej efektywne energetycznie ładowanie [2].
3. Planuj ładowanie w temperaturach optymalnych dla baterii (10-25°C), gdy jest to możliwe [3].
4. Regularnie aktualizuj oprogramowanie pojazdu, które może zawierać optymalizacje procesu ładowania [1].
5. Rozważ instalację domowego systemu fotowoltaicznego, który pozwoli na ładowanie samochodu energią ze źródeł odnawialnych [2].

Efektywne zarządzanie procesem ładowania nie tylko zmniejsza koszty eksploatacji pojazdu elektrycznego, ale również minimalizuje jego wpływ na środowisko, szczególnie gdy energia pochodzi ze źródeł odnawialnych.

Podsumowanie

Zużycie energii elektrycznej podczas ładowania samochodu elektrycznego zależy od wielu czynników, w tym pojemności baterii, mocy ładowarki, temperatury otoczenia oraz stanu technicznego akumulatora. Typowy samochód elektryczny z baterią o pojemności 60 kWh będzie potrzebował około 60-72 kWh energii z sieci do pełnego naładowania, w zależności od efektywności procesu ładowania.

Wraz z rozwojem technologii, proces ładowania staje się coraz szybszy i bardziej efektywny. Nowoczesne metody ładowania, takie jak super szybkie ładowarki DC, pozwalają na znaczące skrócenie czasu ładowania, co czyni pojazdy elektryczne coraz bardziej praktycznym wyborem dla szerokiego grona użytkowników.

Świadome zarządzanie procesem ładowania może znacząco wpłynąć na rzeczywiste zużycie energii oraz koszty eksploatacji pojazdu elektrycznego, czyniąc go bardziej ekologicznym i ekonomicznym rozwiązaniem transportowym.

Źródła:

[1] https://blog.swiatbaterii.pl/ladowanie-samochodu-elektrycznego-wiedza-o-ev/
[2] https://www.rmf24.pl/ekonomia/news-ladowanie-samochodow-elektrycznych-porady-i-najlepsze-prakty,nId,7873638
[3] https://hondagrudzinski.pl/jak-dlugo-trzeba-ladowac-samochod-elektryczny-poznaj-prawde-o-czasie-ladowania