Коли мова заходить про електромобілі, найчастіше говорять про ефективність їхніх двигунів. Електродвигун здатний перетворювати близько 97–98% отриманої енергії на механічну силу, тоді як бензиновий двигун, навіть якщо йому вдається досягти 40% — це вже великий успіх, а рекорди понад 44% досягаються за рахунок значних компромісів при величезному ступені стиснення.
Видання piataauto пише, що електромобілі мають додаткові втрати, які можуть сягати 25% електроенергії. Експерти провели експеримент, вимірявши втрати енергії під час заряджання на громадських станціях швидкої зарядки та вдома від трифазної розетки.
Зарядка електромобіля вдома
Коли електромобіль заряджається від трифазної розетки вдома, він отримує змінний струм. Щоб енергія потрапила в акумулятор, її потрібно перетворити на постійний струм. Цю функцію зазвичай виконує модуль OBC (on-board charger). Експерти проводили вимірювання при потужності 11 кВт або 22 кВт, а також при 4,1 кВт і 2,3 кВт — що відповідає стандартній потужності звичайної двофазної розетки.
Заряджання здійснювалося в діапазоні від 10% до 90%. Температура акумулятора на початку процесу була в ідеальному діапазоні від 20°C до 30°C. Для експерименту використовували моделі: VW ID.7, Tesla Model Y, Mercedes CLA 350, Renault RS E-Tech та Volvo EX30.
Експерти виявили, що модуль OBC спричиняє значні втрати через перетворення змінного струму на постійний. Крім того, під час заряджання напівпровідники в модулі потребують додаткового охолодження, а в автомобілі є схеми, що споживають зайву енергію. Парадокс полягає в тому, що загалом це споживання вище при меншій потужності зарядки та тривалішому процесі. Також є втрати енергії в кабелях та самому акумуляторі.
З п’яти моделей лише одна підтримує зарядку потужністю 22 кВт — Volvo EX30. У цьому випадку втрати склали 6,7%. При потужності 11 кВт втрати становлять 7%. Якщо потужність знижується до 4,1 кВт, втрати зростають до 9,1%, а при 2,3 кВт — досягають 14,2%.
Під час зарядки на 11 кВт найменші втрати зафіксовано у Renault – 5,1%. У решти моделей втрати перевищують 6%. Найбільші втрати виникають під час повільної зарядки від звичайної домашньої розетки потужністю 2,3 кВт. Renault втрачає при цьому 13,7%, VW iD.7 – 15,3%, а Tesla показує дещо кращий результат, втрачаючи 12,7%. Однак головним сюрпризом став Mercedes CLA, який втрачає 24,2% електроенергії, що надходить із розетки в акумулятор. Виявилося, що Mercedes суттєво зекономив на модулі OBC, створивши спрощену архітектуру зі струмом усього 8 А замість стандартних 10.
Таким чином, трифазна розетка є кращим рішенням, оскільки забезпечує найменші втрати під час зарядки вдома.
Для порівняння: під час зарядки Mercedes CLA через звичайну розетку втрати становлять 24,2%. Це означає, що якщо в середньому заряджати 25 кВт·год нетто на день, із розетки споживатиметься 32,98 кВт·год, тобто щодня втрачається 7,98 кВт·год. За місяць втрати становитимуть 239,4 кВт·год. При зарядці через трифазну розетку втрати для цієї моделі складають 6,9%, тобто на 25 кВт·год нетто з мережі споживатиметься 26,85 кВт·год, при цьому втрачається 1,85 кВт·год. За місяць втрати становитимуть 55,5 кВт·год. Різниця у втратах між цими двома способами — 183,9 кВт·год на місяць.
Зарядні станції
Що стосується заряджання на громадських станціях швидкої зарядки, втрати через OBC виключаються, оскільки ці станції вже подають постійний струм. Однак у станції є й інші втрати. Деякі станції охолоджують не тільки внутрішні електронні компоненти, а й кабелі за допомогою рідинних контурів. Експерти протестували Hyundai Ioniq 6, Renault Megane E-Tech, Tesla Model Y та VW ID.3.
Автомобіль генерує додаткові, більш значні втрати в акумуляторі через підвищення його температури під час швидкої зарядки. Щоб мінімізувати цей ефект, сучасні автомобілі оснащені комплексними системами терморегулювання. Однак ці системи охолодження іноді можуть споживати 2–3 кВт потужності.
Проте, завдяки високій потужності зарядки та швидкості, допустимі процентні втрати автомобіля виявляються меншими. При нормальній температурі 23°C втрати становлять від 1% до 4%. При 0°C з попереднім кондиціонуванням вони коливаються від 1% до 6%, а без нього – від 7% до 10%.
Також експерти виявили, що функція попередньої підготовки дозволяє заощадити час і продовжити термін служби акумулятора, але не економить енергію. Фактично споживається стільки ж енергії, просто розподіляється її споживання у часі.
Цікаво, що зарядна станція втрачає ще близько 5% енергії. Отже, загальні втрати від мережі до акумулятора автомобіля коливалися від 5–6% до 15%.
Громадські зарядні станції забезпечують менші процентні втрати ефективності лише тоді, коли температура на вулиці близька до ідеальної, і акумулятор не потребує надмірного нагрівання чи охолодження. Коли це відбувається, переваги стають незначними.