Spotreba elektromobilov? Je to zložitejšie

Elektrina nie je ako benzín, nafta, LPG, či vodík. Do 60l nádrže vozidla natankujeme presne 60l paliva a toľko môžeme aj prejazdiť. Na nabitie napríklad 60 kWh batérie elektromobilu nám ale 60 kWh elektrickej energie v žiadnom prípade stačiť nebude.

Príčinou sú straty pri nabíjaní, ktoré majú viacero položiek a energetické výdaje, ktoré zaťažujú počas nabíjania samotný elektromobil. Tie kolíšu podľa vonkajších podmienok, ale v zásade platí, že elektrické vozidlo (EV) spotrebuje o 12 až 15 percent viac energie oproti množstvu, ktoré sa uloží v batérii. Vodíkový pohon má tiež svoje „muchy“ a straty, ale tu je situácia ešte komplikovanejšia.

Batéria je podstatne komplikovanejší systém ako palivová nádrž. Pri nabíjaní nastáva konverzia elektrickej energie na chemickú a tento proces sprevádzajú straty. Časť energie sa stráca už pri prenose, ďalšia sa mení na teplo v samotnej batérii a EV musí investovať určité množstvo energie na chladenie, alebo naopak ohrievanie batérie počas nabíjania. To závisí od vonkajšej teploty.

Efektívnosť nabíjania závisí aj od druhu nabíjačky, s čím súvisí prevádzkové napätie a typ prúdu (jednosmerný, alebo striedavý). Pri nabíjaní striedavým prúdom sa musí elektrina najskôr usmerniť, čo sprevádzajú ďalšie straty. V USA potom záleží, či napríklad domáca nabíjačka pracuje s napätím 120V, alebo 240V. Nižšie napätie znamená aj nižšiu účinnosť nabíjania. Najefektívnejšie sú jednosmerné nabíjačky pracujúce s vyšším napätím (400V alebo 800V).

Straty nabíjania ilustrujú údaje, ktoré uvádza Tesla Model Y pre verzie z roku 2021  pre agentúru EPA. Nabitie 77,702 kWh do batérie pre verziu Long Range spotrebuje 87,868 kWh, teda asi o 13 percent navyše. Pri verzii Model Y Performance si nabitie 81,052 kWh do batérie vyžiada 92,213 kWh, čo je o 14 percent viac.

Údaje platia pre nabíjanie 240 voltovým nabíjacím zariadením úrovne 2 z rozvodnej siete. Batérie sa však nabíjali z nuly na 100 percent, čo je náročnejšie ako bežné použitie. Blízko maximálnej kapacity batérie stúpa jej teplota, čo znižuje účinnosť nabíjania.

Testy v klimatizovanej komore ale objektívne nezodpovedajú reálnym podmienkam, ktoré výrazne kolíšu podľa počasia a ročného obdobia.

Rýchlonabíjačky pracujúce s jednosmerným prúdom a vyšším napätím eliminujú straty pri usmerňovaní striedavého prúdu na jednosmerný a sú efektívnejšie. Podľa údajov magazínu CAR AND DRIVER dosahuje Tesla Model 3 pri nabíjaní na 400V nabíjačke Supercharger priemernú účinnosť až 99-percent a u iných rýchlonabíjačiek je efektivita tiež vyše 90%.

Veľkým nepriateľom elektromobilov sú však extrémne teploty. Elektromobil sa pri nabíjaní snaží udržiavať teplotu batérie na optimálnej úrovni, čo si však vyžaduje aktívne chladenie – vzduchom, alebo chladiacou kvapalinou. Oboje spotrebúva časť energie. Rovnaký problém, ale s opačným znamienkom nastáva v chladnom, či dokonca mrazivom počasí. Aby sa batéria mohla rýchlejšie nabíjať, musí sa opäť zahriať na primeranú teplotu.

Nabíjanie elektromobilov sa bez energetických strát neobíde. Tie sú však na rýchlonabíjačkách nízke a pri domácom nabíjaní zas relatívne malé sumy za stratené kilowatthodiny ľahko oželiete.

Pri účinnosti nabíjania 85% bude potrebné na nabitie 60 kWh batérie 9 kWh navyše na pokrytie strát. CAR AND DRIVER uvádza, že ročné náklady z titulu energetických strát pri 15 000 najazdených kilometroch ročne a pri priemerných amerických nákladoch na elektrinu pre domácnosti (0,127 USD / kWh) nedosiahnu ani 100 dolárov.