Ezért eszik többet a villanyautó, mint amennyit fogyaszt
Elektromos autók otthoni töltésének veszteségei
Az elektromos autók esetében a fogyasztás legalább olyan fontos, mint belső égésű motoros társaiknál. Sőt, talán még fontosabb is, hiszen alapvetően befolyásolja a hatótávolságot. Ennek megfelelően a gyártók mindig feltüntetik a fogyasztást, amit pillanatról pillanatra és átlagban is leolvashatunk a fedélzeti számítógép kijelzőjéről. Csakhogy, amikor töltjük az autót, mégis azzal szembesülünk, hogy az akkumulátorba több áram fér, mint amennyit menet közben kivettünk belőle. A kettő különbsége a töltési veszteség, amit azonban ilyen vagy olyan formában, de mindenképpen az autó használójának kell megfizetnie. S hogy mégis mennyit bukunk egy töltéssel? Ezt mérte le négy típus esetében is a legnagyobb német autóklub, az ADAC.
A legnépszerűbb elektromosautó-töltési forma az otthoni töltés, legalábbis a statisztikák szerint. Ennél csak egy lehetne népszerűbb, az ingyenes köztéri töltőoszlopok igénybevétele, csakhogy ebből egyre kevesebb akad. Többek között ezzel, és a köztéri oszlopok magasabb áramárával magyarázható valószínűleg, hogy a felmérések alapján az elektromos autók hazai tulajdonosai a felhasznált elektromos áram több mint négyötödét otthon tankolják járműveikbe. Ám akár közvetlenül a 230 voltos hálózatból, akár fali töltőből töltik az akkumulátort, az mindenképpen veszteséggel jár, de nyilván nem mindegy, mennyivel.
Az ADAC mérése éppen a házi töltési módok során keletkező veszteségek nagyságára és különbségeire mutat rá. Ennek meghatározásához háromféle töltési módszert teszteltek. Elsőként a legegyszerűbbet, a 230 voltos hálózati dugaszoló aljzatból történő közvetlen töltést 2,3 kW teljesítmény mellett. Másodikként a 11 kW-os fali töltővel való töltést teljes teljesítmény és – harmadikként – korlátozott teljesítmény mellett. Utóbbit az autó töltőjének átállításával érték el. Bár megfelelő otthoni hálózati kiépítés mellett 22 kW-os fali töltő is használható, sőt a tesztben résztvevő egyik típus képes is ekkora teljesítményt váltóáramról felvenni, a megoldás ritkasága miatt ez nem képezte a teszt részét. A töltési veszteség azonban nem csupán a töltés módjától, hanem magától az autótól is függ, ezért az ADAC szakemberei négy népszerű típust teszteltek, mindegyikük esetében 20 százalékkal növelték az akkumulátor töltöttségét. Íme az eredmények:
Összehasonlítva a 230 voltos és a fali töltés eredményeit azonnal látszik, hogy a fali töltő használata esetében sokkal kisebbek a veszteségek, vagyis ott jobb a töltés hatásfoka. Azt, hogy ez nem a véletlen műve, az is alátámasztja, hogy mind a négy autónál ugyanez figyelhető meg. A két töltési mód vesztesége közötti különbség azonban már autófüggő. Amint a táblázatból is látszik, a Renault Zoé esetében a legnagyobb az eltérés, 14,5 százalék, míg a legkisebb a VW ID.3-nál, amelynél csupán 4,6 százalék. Bár a Fiat 500e esetében a különbség nagyobb ennél, azonban önmagában mindkét érték a legalacsonyabb, ami azt igazolja, hogy a négy típus közül az 500e töltőrendszerének a legjobb a hatásfoka.
A harmadik eset, vagyis a fali töltő teljesítményének korlátozása akkor jöhet szóba, ha esetleg több járművet kell egyszerre tölteni, de a tulajdonos takarékosságból is gondolhat arra, hogy csökkent rajta. Utóbbi nem tűnik jó ötletnek, ugyanis, mint a mérés is rámutat, a teljesítmény csökkenésével a veszteség aránya nő, mégpedig mindhárom arra alkalmas autó esetében. Tehát ez sem véletlen!
Töltés 230 voltos dugaszoló aljzatból
A probléma már ott kezdődik, hogy az elektromos autó akkumulátora egyenáramot tárol. Csakhogy az elektromos hálózatból váltóáram érkezik, ami alkalmatlan az egyenáramú akkumulátor töltésére, azt az autó fedélzeti töltőjének át kell alakítania egyenárammá. Már ez az átalakítás is kimutatható veszteséggel jár. Ám ennél is jelentősebb veszteség keletkezik az elektromos autó 12 voltos feszültségű fedélzeti rendszerében. A töltést vezérlő elektronikák ugyanis ezzel a feszültséggel működnek, mégpedig a teljes töltési folyamat alatt. Ez még nem lenne baj, csakhogy ezek működése is teljesítményt igényel, mégpedig legkevesebb 100 wattot, de egyes típusoknál felszökhet 300 wattra is. Utóbbi esetben egyetlen, kicsit több mint háromórás töltés alatt plusz 1 kWh energiát kell kifizetni. Ez így elsőre lehet, nem tűnik soknak, de ha arra gondolunk, hogy egy 50 kWh-s, vagy még nagyobb kapacitású akkumulátort akarunk csaknem üres állapotból teletölteni, akkor az akár húsz órát meghaladó töltési idő alatt már jelentőssé nő a veszteség és a pluszkiadás is.
Korántsem elhanyagolható veszteség származhat például a garázsban elhelyezett dugaszoló aljzatot ellátó vezeték hosszából. A német előírások szerint (DIN VDE 0100) például csak az a vezeték felel meg a feladatnak, amelyiknek a vesztesége kisebb négy százaléknál. A vezeték keresztmetszete és állapota főként idősebb házakban lehet problémás, ezért alkalmasságát érdemes előzőleg szakemberrel ellenőriztetni. Ugyanebbe a témakörbe tartozik a hosszabbító is, aminek használatát ezért sem ajánlják sem az elektromos autók gyártói, sem az elektromossággal foglalkozó szakemberek. Aki kíváncsi arra, mennyivel több a veszteség a hosszabbítóval együtt, a pár ezer forintért vásárolható, konnektorba illeszthető fogyasztásmérőt véletlenül se a hosszabbító és az autó töltője közé iktassa be, hanem a konnektor és a hosszabbító közé.
Kicsi vagy akár el is hanyagolható az a veszteség, amit az autóhoz adott töltőkábel, az autón belüli nagyfeszültségű kábelrendszer, vagy akár maga a nagyfeszültségű akkumulátor okoz. Utóbbi esetében magyarázat, hogy a kis teljesítményű, 230 voltos dugaszoló aljzatból történő töltés esetén nem kell elektromos teljesítményt fordítani az akkumulátor temperálására, azaz megfelelő hőmérsékletének beállítására és tartására. (Ami nagy teljesítményű közterületi töltők esetén gyakori.) Összességében az otthoni, 230 voltos aljzatból történő töltés vesztesége 10 és 30 százalék közé tehető, aminek a legfőbb okai a házi 230 voltos vezetékrendszer, a fedélzeti töltő és vezérlőegység.
Töltés fali töltővel
Az otthoni fali töltő a nagyobb teljesítmény miatt az esetek többségében nem egy, hanem három fázisról működik. Ez általában speciális kiépítést igényel, és mivel eleve nagyobb teljesítmény feltételezésével építik ki, a házi vezetékrendszer okozta veszteség nem jelentkezik. Az áram átalakítása váltóáramról egyenáramra ellenben körülbelül azonos nagyságú. A nagy különbség a töltőelektronika okozta veszteségnél mutatható ki, ami azzal magyarázható, hogy a nagyobb töltési teljesítmény miatt az ugyanúgy 100-300 watt teljesítményt elvonó elektronika rövidebb ideig működik. A végeredmény az, hogy ha fali töltővel töltünk otthon, akkor 5 és 10 százalék közötti veszteséggel számolhatunk.
Így csökkenthetjük a veszteségeket
Ha váltóáramról töltünk, a korábban leírtak alapján az aranyszabály az, hogy minél nagyobb teljesítménnyel töltünk, annál rövidebb a töltési folyamat, és annál kisebbek a veszteségek. Ebből következően fali töltő használata esetében is érdemes teljesen kiaknázni, amit a töltő tud, vagyis a lehetséges maximális teljesítménnyel tölteni. Annál jobb, minél hamarabb tele van az akku! További tapasztalat, hogy nincs jelentősége, milyen mértékben töltjük az akkut. Mindegy, hogy 20 vagy 50 százalékkal emeljük a töltöttséget, az ADAC mérése szerint a folyamat kimenetelét, a veszteség arányát ez nem befolyásolja.
Miközben mind a négy tesztelt típus korszerűnek számít, különösen a Renault Zoe esete mutat rá arra, mennyivel jobban megéri fali töltővel tölteni. A 14,5 százalékos veszteségarány eleve nem túl alacsony, de a következménye hosszabb időtávon, mondjuk egy évre nézve még szembetűnőbb. Ha csak évi 10 000 kilométeres futásteljesítménnyel számolunk, a 230 voltos hálózatról töltés többletköltsége (70 Ft/kWh nem ársapkás árammal számolva) körülbelül 17 000 forintot tesz ki – vagyis ennyit spórolhatunk meg tízezer kilométerenként, ha fali töltőről töltünk inkább.
Felmerülhet a kérdés, hogy ehhez képest hogyan alakulnak a veszteségek és a költségek, ha közterületi egyenáramú gyorstöltővel (villámtöltővel, stb.) töltjük az akkumulátort. Bár nem ez cikkünk alaptémája, de a legfontosabb eltérés az, hogy esetükben a váltóáram egyenáramra alakítása a töltőoszlopban történik meg (hiszen a töltőoszlop is váltóáramú táplálást kap a hálózatból), így az ebből következő veszteségek sem az autóban, hanem a töltőoszlopban jelentkeznek. Emiatt a töltőbe több áram megy be, mint amennyi az átalakítás után az autóba továbbhalad. Ez az egyik ok, ami miatt az egyenáramú töltőoszlopon többet kell fizetni egy kilowattóráért, mint az otthoni váltóáramú töltésért. A másik jelentős eltérés, hogy gyorstöltés esetében gyakran kell temperálni az akkumulátort, azaz ha hideg, akkor felfűteni, ha a túl meleg, akkor pedig lehűteni. Mindkét folyamat energiát igényel - ez olyan áram, ami végül is nem jut el az akkumulátorig, nem tárolódik el benne, és így hajtásra sem használható fel. Ez is fontos kérdés, aminek megválaszolására a továbbiakban még visszatérünk.
A töltési veszteségek csökkentéséért az elektromos autók tulajdonosain kívül azonban sokat tehetnek az autók gyártói is. Például a fedélzeti töltők hatásfokának javításával. Erre rámutatott részben a teszt is, hiszen a különböző rendszerekkel felszerelt autók különbözőképpen szerepeltek a mérés során. Ezen belül külön hangsúlyt kell fektetni a 12 voltos rendszerek fejlesztésére, hogy ott is jóval alacsonyabb veszteségek keletkezzenek. De az is fontos lenne, hogy a gyártók minden esetben átláthatóan és érthetően ismertessék a vásárlóikkal, hogyan érdemes tölteni az autóikat, mire számítsanak a különböző töltési folyamatok során.
Forrás: ADAC, Műszaki tanácsadó: Luis Kalb, ADAC Műszaki Központ, Landsberg
