Straty energii podczas ładowania samochodów elektrycznych – skąd się biorą?

Samochody elektryczne podczas jazdy zużywają energię zgromadzoną w akumulatorze. Jednak nie cała energia pobrana z sieci elektrycznej podczas ładowania trafia do baterii. Część zostaje wykorzystana na działanie układów pojazdu oraz jest tracona w procesie przesyłania i przekształcania energii.

1. Skąd biorą się straty energii?

W przypadku ładowania samochodu prądem przemiennym (AC), np. z domowego wallboxa lub przenośnej ładowarki 230 V, energia musi zostać przekształcona w prąd stały (DC), który jest wykorzystywany do ładowania akumulatora. Za ten proces odpowiada ładowarka pokładowa samochodu. Podczas przekształcania energii część z niej zamienia się w ciepło.

Niewielkie straty mogą powstawać także w ładowarce przenośnej lub wallboxie. Urządzenia te odpowiadają przede wszystkim za bezpieczne zasilanie i kontrolę procesu ładowania, a nie za przekształcenie energii, które odbywa się w samochodzie.

Dodatkowe zużycie energii może wynikać z działania elektroniki sterującej, systemów zarządzania akumulatorem, ogrzewania lub chłodzenia baterii, a także innych urządzeń pokładowych.

Wielkość strat zależy m.in. od konstrukcji samochodu, mocy ładowania, temperatury otoczenia, poziomu naładowania akumulatora oraz parametrów instalacji elektrycznej.

2. Ile energii tracimy podczas ładowania?

W typowych warunkach ładowania domowego straty mogą wynosić orientacyjnie około 5-15% energii pobranej z sieci. W niektórych sytuacjach, szczególnie przy ładowaniu niewielką mocą, na zimnie lub podczas długiego postoju z aktywnymi systemami pojazdu, mogą być większe.

Przy szybkim ładowaniu prądem stałym (DC) straty energii mogą być mniejsze niż podczas ładowania prądem przemiennym (AC). Orientacyjnie mogą wynosić około 3-10%, jednak ich wielkość zależy od samochodu, stacji ładowania oraz warunków ładowania. Jedną z przyczyn potencjalnie mniejszych strat jest krótszy czas ładowania, który może ograniczyć zużycie energii przez niektóre systemy pomocnicze samochodu. Nie jest to jednak regułą, ponieważ na całkowite straty wpływają również sprawność stacji ładowania, natężenie prądu, temperatura akumulatora oraz moc ładowania. Dlatego nie można jednoznacznie stwierdzić, że ładowanie DC zawsze jest bardziej efektywne energetycznie niż AC.

3. Przykład z codziennej eksploatacji

Załóżmy, że samochód zużył podczas jazdy 20 kWh energii, a straty podczas ładowania wynoszą 10% energii pobranej z sieci. Aby uzupełnić energię zużytą podczas jazdy, trzeba pobrać około 22,22 kWh.

Oznacza to, że około 2,22 kWh zostanie zużyte na straty związane z ładowaniem. Przy przykładowej cenie energii wynoszącej 1 zł/kWh koszt uzupełnienia energii wyniesie około 22,22 zł, a nie 20 zł.

Dlatego przy obliczaniu rzeczywistych kosztów użytkowania samochodu elektrycznego warto uwzględnić energię pobraną z sieci, a nie wyłącznie zużycie wskazywane przez komputer pokładowy.

4. Dlaczego zimą ładowanie może być mniej efektywne?

Niska temperatura wpływa na pracę akumulatora. W zależności od warunków samochód może zużywać dodatkową energię na ogrzewanie baterii, a także na przygotowanie jej do szybkiego ładowania. Szczególnie istotne może to być wtedy, gdy pojazd rozpoczyna ładowanie po dłuższym postoju na mrozie.

Znaczenie ma również moc ładowania. Podczas długiego ładowania niewielką mocą systemy samochodu mogą przez wiele godzin pobierać energię, co zwiększa udział strat w całkowitym zużyciu.

Podsumowanie

Podczas ładowania samochodu elektrycznego część energii pobranej z sieci jest wykorzystywana przez układy pojazdu oraz tracona w procesie przekształcania i przesyłania energii. Wielkość tych strat zależy m.in. od sposobu i mocy ładowania, temperatury otoczenia oraz konstrukcji samochodu. Zarówno ładowanie AC, jak i DC wiąże się ze stratami, dlatego szybkie ładowanie nie zawsze oznacza większą efektywność energetyczną. Na zapotrzebowanie na energię podczas ładowania wpływa również temperatura otoczenia. Zarówno w niskich, jak i wysokich temperaturach samochód może zużywać dodatkową energię na utrzymanie odpowiedniej temperatury akumulatora. Uwzględnienie strat ładowania pozwala dokładniej oszacować rzeczywiste zużycie energii oraz koszty eksploatacji samochodu elektrycznego.

W kolejnym artykule wyjaśnię jak działa magazyn energii w domu.

Potrzebujesz porady dotyczącej oszczędzania energii lub poprawy efektywności energetycznej budynku?

Skorzystaj z bezpłatnego wsparcia Gminnego Doradcy Klimatycznego. Konsultacje są dostępne w Urzędzie Gminy w Malanowie, a w razie potrzeby w miejscu zamieszkania mieszkańca. Aby umówić się na spotkanie, skontaktuj się z doradcą pod numerem telefonu: 577 223 007 lub adresem e-mail: doradca@malanow.pl

Gminny Doradca Klimatyczny

MK