De ce scade autonomia mașinilor electrice iarna și ce poate face șoferul

Autonomia unei mașini electrice scade iarna din mai multe motive care se suprapun: reacțiile chimice din baterie încetinesc, habitaclul trebuie încălzit cu energie din acumulator, aerul rece opune o rezistență mai mare, iar anvelopele și drumurile ude sau acoperite cu zăpadă cresc consumul. Pierderea nu are o valoare universală. Depinde de temperatura reală, model, pompă de căldură, viteză, stilul de condus și durata călătoriei.

Ce se întâmplă în bateria rece

Bateria litiu-ion funcționează prin deplasarea ionilor între electrozi. La temperaturi scăzute, procesele electrochimice se desfășoară mai lent, iar rezistența internă crește. Mașina poate limita temporar puterea disponibilă, recuperarea la frânare sau viteza de încărcare pentru a proteja celulele.

Departamentul pentru Energie al Statelor Unite arată că temperatura ambientală mică reduce tensiunea de ieșire și cantitatea de energie utilizabilă. Efectul devine mai pronunțat în frig extrem, în jurul valorii de -18 °C și mai jos. Bateriile moderne au de regulă elemente de încălzire și răcire, însă energia folosită pentru a aduce acumulatorul într-un interval potrivit nu este disponibilă pentru propulsie.

Aceasta explică de ce procentul afișat pe bord nu se transformă întotdeauna în aceeași distanță ca într-o zi blândă. Sistemul de management al bateriei poate păstra o rezervă și poate reduce puterea până când acumulatorul se încălzește. Nu înseamnă neapărat că bateria s-a degradat permanent. O parte din pierdere este reversibilă după încălzire.

Încălzirea habitaclului consumă energie

Un motor termic produce căldură reziduală în timpul funcționării, iar automobilul o poate folosi pentru încălzirea interiorului. Un automobil electric nu are aceeași sursă constantă de căldură. Căldura poate fi produsă printr-un încălzitor electric rezistiv sau printr-o pompă de căldură.

Încălzitorul rezistiv este simplu și poate încălzi rapid, dar consumă direct energie din baterie. La drumuri scurte, consumul pentru aducerea habitaclului, geamurilor și bateriei la temperatura potrivită se împarte pe mai puțini kilometri. De aceea, o deplasare de câțiva kilometri pe ger poate arăta un consum mult mai mare decât o călătorie lungă făcută după ce mașina s-a încălzit.

Pompa de căldură poate folosi căldura din aerul exterior și din componentele electrice pentru a încălzi interiorul mai eficient în multe condiții. Departamentul pentru Energie recomandă verificarea disponibilității unei pompe de căldură, dar nu toate modelele au aceeași arhitectură, iar avantajul depinde de temperatură și de sistemul folosit.

Aerul rece și viteza contează

Aerul rece este mai dens. La aceeași viteză, caroseria trebuie să împingă o masă mai mare de aer, iar rezistența aerodinamică poate crește consumul. Efectul este mai vizibil la viteze de autostradă, când aerodinamica reprezintă o parte importantă din energia necesară deplasării.

Frigul nu trebuie separat de viteză. O mașină care merge încet prin oraș poate pierde mai mult din cauza încălzirii raportate la distanță, în timp ce la 130 km/h aerul dens și rezistența aerodinamică pot deveni factorul dominant. Anvelopele de iarnă au de asemenea compuși și modele ale benzii de rulare adaptate temperaturilor scăzute, dar pot avea o rezistență la rulare diferită de anvelopele eficiente folosite la testarea oficială.

Zăpada, apa și mâzga de pe carosabil cresc rezistența la înaintare. O parte din energie este consumată pentru deformarea zăpezii și evacuarea apei din zona de contact. Presiunea incorectă în pneuri poate adăuga un consum inutil, iar presiunea trebuie verificată la rece, conform recomandării producătorului.

Cât poate scădea autonomia

Un document tehnic al Departamentului pentru Energie, bazat pe cicluri de rulare și comparații între temperaturi, arată că efectul asupra mașinilor electrice variază mult între modele. Graficul programului indică o creștere a consumului normalizat de aproximativ 83% la 20 °F, adică circa -7 °C, și de aproximativ 114% la 0 °F, adică aproape -18 °C, față de temperatura de referință de 72 °F. Aceste valori descriu consumul în condițiile studiului, nu o regulă pentru fiecare automobil.

Un alt rezumat DOE menționează o scădere de aproape 40% a economiei de energie pentru automobile complet electrice în teste de laborator la temperaturi reci. Geotab, care a analizat 5,2 milioane de călătorii cu 4.200 de automobile electrice din 102 combinații de marcă, model și an, a observat că -15 °C poate reduce autonomia medie la aproximativ 54% din valoarea de catalog în setul său de date. Metodele sunt diferite, iar rezultatele nu trebuie amestecate.

În Europa, valoarea WLTP este un reper de comparație obținut într-un ciclu standardizat. Nu este o promisiune pentru o zi cu temperaturi negative, vânt, zăpadă, încălzire la maximum și viteză mare. Pentru o estimare de iarnă, șoferul ar trebui să pornească de la consumul observat pe traseul său și să păstreze o rezervă mai mare.

Cum ajută preîncălzirea

Precondiționarea încălzește habitaclul și, în funcție de mașină, bateria înainte de plecare. Dacă automobilul este conectat la priză sau la wallbox, energia pentru această operațiune poate veni din rețea, nu din bateria folosită pentru drum. Departamentul pentru Energie recomandă încălzirea mașinii cât timp aceasta se află la încărcat.

Preîncălzirea nu elimină toate pierderile. Dacă afară sunt -15 °C, bateria poate continua să consume energie pentru a-și menține temperatura, iar aerul rece și drumul umed rămân factori de consum. Totuși, plecarea cu bateria și interiorul într-o stare termică mai bună reduce penalizarea de la începutul călătoriei.

La drum lung, este utilă planificarea opririlor la stații rapide cu o rezervă mai mare decât vara. Bateria rece poate accepta inițial o putere redusă până când sistemul de încălzire ajunge la temperatura potrivită. Unele automobile încep automat precondiționarea bateriei când șoferul introduce o stație rapidă ca destinație în navigație, dar funcția și condițiile diferă între modele.

Ce poate face șoferul

Înainte de plecare, mașina poate fi încălzită cât timp este conectată. Pentru confort, scaunele și volanul încălzite pot consuma mai puțină energie decât încălzirea întregului habitaclu, deși nu înlocuiesc dezaburirea necesară pentru vizibilitate. Viteza moderată, presiunea corectă în anvelope și evitarea accelerațiilor repetate reduc consumul în orice sezon.

Este recomandată păstrarea unei rezerve pentru întârzieri, ocoliri și stații ocupate. La încărcarea rapidă, puterea poate rămâne limitată până când bateria se încălzește. Dacă mașina stă afară, conectorul trebuie protejat și închis conform instrucțiunilor producătorului, mai ales în condiții de lapoviță și îngheț.

Scăderea autonomiei iarna este, în principal, o problemă de consum și temperatură de funcționare, nu o dovadă automată că bateria este defectă. Pentru o mașină cumpărată sau exploatată în România, contează sistemul de management termic, existența pompei de căldură, dimensiunea bateriei și traseele reale mai mult decât o singură cifră de catalog.

Surse

• Departamentul pentru Energie al SUA – Winterizing Your Electric Vehicle
• Departamentul pentru Energie al SUA – impactul temperaturilor reci asupra vehiculelor electrice
• Departamentul pentru Energie – efectul frigului asupra eficienței
• Geotab – analiză pe 5,2 milioane de călătorii
• Wikimedia Commons – Fast Charging Station in Snow, fotografie CC0