Elektromobilių vairuotojams netenkant privilegijų svarbus tampa ne tik nuvažiuojamas atstumas

Baterijos talpa – vis dar vienas svarbiausių rodiklių renkantis naują elektromobilį, tačiau panašiai, kaip ir vairuojant automobilį su vidaus degimo varikliu bei pilant į baką degalus, svarbu ne tik tai, kiek kilovatvalandžių galima įkrauti, bet ir tai, kiek jų prireikia norint nuvažiuoti 100 km. Itin aktualu tai tapo vartotojams vis dažniau pradėjus naudotis sparčiuoju įkrovimu, kuris daugeliu atvejų nėra pigus.

Norvegijos automobilių federacijos vasarą atliktų testų duomenimis, amerikiečių gamintojai išlieka elektromobilių technologijų lyderiai. Didžiausią 655 km atstumą viena įkrova per šiuos bandymus nuvažiavo „Tesla Model 3 Long Range“, nuo jo vos 37 km atsiliko „Ford Mustang Mach-e“.

Pirmasis serijinės gamybos „Ford“ elektromobilis pagal WLTP testus viena įkrova gali įveikti iki 610 km, o per patyrusių norvegų ekspertų bandymus šis rodiklis buvo dar kiek geresnis ir siekė 618 km. Svarbu ir tai, kad testai buvo atliekami realiomis sąlygomis: visi elektromobiliai su 100 proc. įkrautomis baterijomis startavo nepašildžius salono, o greičio diapazonas svyravo nuo 60 iki 110 km/val.

Tai jau ne pirmas kartas, kai patvirtinamas „Ford Mustang Mach-e“ elektros pavaros pranašumas. Neseniai šis modelis pagerino net tris elektromobilių efektyvumo rodiklius – jie buvo įrašyti ir į Gineso rekordų knygą.

Įspūdingiausias iš jų – 9,56 kWh/100 km vidutinės energijos sąnaudos. Viena įkrova šiuo 88 kWh efektyviosios talpos bateriją turinčiu elektromobiliu buvo įveiktas didesnis nei 800 km atstumas, o per visą 1 352 km kelionę energijos atsargų papildymui prireikė vos vieno 43 minučių trukmės sustojimo.

Galioja tie patys principai

Kauno technologijos universiteto Elektros ir elektronikos fakulteto dekanas Algimantas Valinevičius pažymi, kad elektros motorų naudingumo koeficientas viršija 90 proc. ir pagal šį rodiklį jie yra gerokai pranašesni už vidaus degimo variklius, kurių našumas siekia vos 50 proc. Tai realus parametras, pasiekiamas netgi įvertintus įtampos pokyčius keitikliuose ir laidų energijos nuostolius.

Bendras elektros pavaros efektyvumas, anot profesoriaus, taip pat gerokai didesnis ir dėl stabdymo energijos regeneracijos. Elektros variklis automatiškai veikia ir kaip generatorius, tad lėtėjant ar važiuojant nuokalne į bateriją tiekia išsiskiriančią energiją.

A.Valinevičiaus vertinimu, konkretaus elektromobilio efektyvumą daugiausia lemia tie patys parametrai, kurie turi didžiausią įtaką ir automobilių su vidaus degimo varikliais degalų sąnaudoms. Visų pirma, tai aerodinamika, svoris ir padangų pasipriešinimo riedėjimui koeficientas. Pastarąjį galima sumažinti padidinus slėgį, tačiau persistengti neverta, nes, prastėjant sukibimui, kenčia automobilio valdymo savybės.

„Daugiausia našumą lemia mechaninės dalies sprendimai, tačiau įtakos turi ir elektros įranga. Tarkime, jei įtampos keitikliai arba baterijos valdymo sistema veiks neefektyviai, atsiras papildomų energijos nuostolių. Sąnaudos gali būti didesnės ir dėl nešiuolaikiškos apšvietimo sistemos ar netobulai veikiančio vairo stiprintuvo“, – paaiškina mokslininkas.

Šilumos nuostoliai – vis menkesni

Elektromobilio bateriją sudaro daugybė celių, kurių kiekviena turi savo įtampos ir srovės reguliatorių. Tokiu būdu valdomi energijos srautai įkraunant bateriją arba jai išsikraunant. A. Valinevičius sako, kad šios kontrolės sistemos veiksmingumas nėra šimtaprocentinis, nes tekant srovei elementai kaista.

„Inžinierių tikslas – sukurti kuo geriau veikiančią valdymo sistemą, kuri į aplinką skleistų kuo mažiau šilumos. Tuomet bateriją reikia mažiau aušinti, o kartu sumenksta ir energijos nuostoliai“, – konstatuoja pašnekovas.

Skirtingų elektromobilių energijos sąnaudos taip pat priklauso ir nuo sumontuotų šildymo bei vėsinimo sistemų efektyvumo. Automobiliuose su vidaus degimo varikliais visuomet susidaro šilumos perteklius, kurį galima išnaudoti salono temperatūrai reguliuoti, o elektromobiliuose tokios energijos švaistymo prabangos nėra. Todėl taikomi specialūs sprendimai.

„Pats primityviausias būdas – kaitinamo tenai, per kuriuos pučiamas oras, tačiau tai labai neveiksminga. Geresnis sprendimas – įrengti šilumos siurblį, panašiai kaip kondicionieriuose, ir, naudojant elektros energiją, siurbti šilumą iš oro. Taip galima sutaupyti šiek tiek energijos“, – dėsto profesorius.

Efektyvi šildymo įranga turi pastebimą įtaką šaltuoju sezonu nuvažiuojamam atstumui. Pavyzdžiui, realiomis sąlygomis Norvegijoje pernai atliktų žiemos testų metu „Ford Mustang Mach-e“ nuvažiuojamas atstumas siekė 503 km. Pagal šį rodiklį už elektrinį visureigį vėlgi pranašesnis tik „Tesla Model 3“.

Mažesnis dėmesys skiriamas multimedijos įrangos efektyvumui, nes, kaip pastebi A. Valinevičius, net ir pačių įspūdingiausių gamyklinių garso sistemų galia neviršija 1 kW. Palyginti su bendru elektros pavaros pajėgumu, kuris gali viršyti ir 150 kW, tai sudaro tik labai nedidelę energijos sąnaudų dalį.

Ką dar galima patobulinti?

A.Valinevičius atkreipia dėmesį, kad elektromobilių našumas pirkėjams tapo svarbus nykstant nemokamo sparčiojo įkrovimo vietoms. Veltui viešosiomis stotelėmis buvo galima naudotis tol, kol vartotojai buvo skatinami rinktis naują technologiją, tačiau, praėjus šiam laikotarpiui, dauguma jų tampa mokamos.

„Sparčiojo įkrovimo stotelėse už elektros energiją moki bent tris kartus daugiau nei kraudamas namuose, ir tai savaime suprantama – verslininkams įranga turi atsipirkti. Juolab kad reikalinga speciali infrastruktūra: atvedamos didelės galios elektros jungtys ir taip toliau. Gatvėse daugėjant elektromobilių, nuolaidų jiems apskritai mažės“, – prognozuoja jis.

Potencialą dar labiau padidinti elektromobilių našumą A. Valinevičius įžvelgia būtent jų elektronikos sistemose. Proveržį gali lemti pradedamos naudoti naujos medžiagos, kurias  itin svarbu taikyti aukštos įtampos sistemoms.

„Ten, kur mažesnė srovė ir įtampa, – menkesnės ir problemos. Aukštos įtampos sistemoms reikalingos naujos medžiagos ir viena iš jų yra silicio karbidas, iš kurio gaminami puslaidininkiai. Esant didelei įtampai, tokios detalės ne taip kaista, todėl sumažėja energijos nuostoliai“, – komentuoja mokslininkas.