Na elektriko: ogrevanje električnih avtomobilov

V Motoreviji smo že večkrat povedali, da so električni avtomobili pozimi manj učinkoviti, saj energijo za ogrevanje potniške kabine črpajo iz pogonskega akumulatorja, kar seveda vpliva na doseg. S partnerskimi avtomobilskimi klubi smo tokrat v sedmih električnih avtomobilih pri zunanji temperaturi -10 °C preverili, koliko elektrike porabijo za ogrevanje potniške kabine in vzdrževanje nastavljene temperature na 20 °C. Obenem smo še izmerili, kako dobro so avtomobili izolirani oziroma kako hitro se začno ohlajati. Z natančnimi meritvami tudi odgovarjamo na vprašanje, kaj bi se zgodilo, če bi zaradi snega ali poledice v električnem avtomobilu za več ur obtičali na cesti.

Pri motorjih z notranjim izgorevanjem je toplota za ogrevanje avtomobilske kabine kot stranski produkt delovanja motorja na voljo v praktično “neomejenih” količinah oziroma kot taka nima vpliva na doseg avtomobila. V električnem avtomobilu je zagotavljanje energije za ogrevanje pozimi precej manj samoumevno, zato je še kako pomembno, da vemo, kako toplotne izgube vplivajo na doseg. Pri vožnji na elektriko ima zato pomembno vlogo toplotna izolacija kabine, saj se tako porabi manj pogonske energije za ogrevanje in vzdrževanje nastavljene temperature. Poleg energijske učinkovitosti toplotna izolacija precej poveča udobje, saj tudi po krajšem postanku avto ostaja občutno toplejši od zunanje zimske temperature. 

Test smo naredili zato, ker so značilnosti in zakonitosti električnih avtomobilov mnogim voznikom še vedno precej neznane. Toplota kot odpadni produkt termičnih motorjev za uporabnike vozila nikoli ni predstavljala posebne skrbi, pri ogrevanju električnih avtomobilov pa je zelo pomembna. Tovrstnih podatkov, ki neposredno vplivajo na uporabnost električnega avtomobila, kupci ne najdejo v prodajnih katalogih.   

Osupljiva hitrost ogrevanja: na elektriko hitreje kot pri klasičnih motorjih

Marsikoga bo presenetilo udobje oziroma predvsem hitrost ogrevanja na elektriko, ki je precej hitrejša od bencinskega ali dizelskega ognja v valjih. Skoraj vsi preskušeni električni avtomobili so po vsega treh minutah od ledeno mrzlega zagona iz zračnikov že pihali na 20 °C ogret zrak. Po petih minutah je temperatura zraka na površini zračnikov znašala že vsaj 40 °C. Zakaj električni avto hitreje začne pihati topel zrak v kabino? Ker njegovi električni grelniki takoj začnejo proces neposrednega ogrevanja, medtem ko mora motor z notranjim zgorevanjem najprej segreti sebe oziroma doseči ustrezno delovno temperaturo v hladilnem sistemu, da lahko začne ogrevati tudi notranjost kabine. 

Ledena komora - simulacija ekstremnega zimskega zastoja

Vsi izmerjeni avtomobili so med meritvami bili parkirani in se niso premikali, kot da bi obtičali v snežnem metežu. Vse smo 16 ur ohlajali v prej omenjeni komori nato pa hladne zagnali v stopnjo pripravljenosti za vožnjo, da se je za ogrevanje porabljala energija, shranjena v pogonskem akumulatorju. Ko so grelniki kabino ogreli na temperaturo 20 stopinj Celzija, smo toploto oziroma nastavljeno temperaturo vzdrževali še pol ure, nato pa avtomobili ugasnili in ponovno ohlajali pri temperaturi okolice, nastavljeni na -10 stopinj Celzija. Meritve ohlajanja po času in temperaturi smo zaključili, ko je temperatura v potniški kabini dosegla 0 stopinj Celzija ali najpozneje po poltretji uri ohlajanja. Avtomobile smo izbrali kot vzorec raznolike ponudbe na trgu, ki pokriva tako nekatere najbolj prodajane modele kot tudi dovolj različno zmogljive in po merah dovolj raznolike modele s širokim cenovnim razponom. 

Rezultati: Energijska in časovna pot toplote od -10 do +20 °C

Na testu smo v različno velikih in zmogljivih električnih avtomobilih - BMW iX, fiat 500e, hyundai kona electric, renault zoe, tesla model Y, volkswagen e-up in volkswagen ID.3 - izmerili energetsko in časovno pot toplote v kabini. V klimatski komori ADAC-ovega testnega centra smo opravili obsežne meritve, pri katerih smo merili učinkovitost grelnih naprav oziroma porabo energije pri ogrevanju in vzdrževanju temperature ter spremljali čas ohlajanja kabine. 
Meritve so potekale v treh stopnjah: začetno ogrevanje pri zunanji temperaturi -10 °C, neprekinjeno ogrevanje za vzdrževanje notranje temperature, nastavljene na 20 °C, in hitrost ohlajanja oziroma padec temperature po koncu ogrevanja pri zunanji temperaturi -10 °C. 
Zanimivo je, da nobeden od testnih avtomobilov po 16 urah ohlajanja v kabini ni dosegel izenačenja z zunanjo temperaturo. Najnižjo temperaturo, -9 °C, smo po koncu ohlajanja izmerili pri fiatu 500e. Najmanj se je ohladila (-6 °C) kabina v BMW iX. 
Pri gretju potniške kabine električni avtomobili ponujajo veliko možnosti za učinkovitejše razmerje med porabljeno energijo za udobje in porabljeno energijo za vožnjo. Pri postopnem ogrevanju si lahko pomagate z manj potratnim ogrevanjem sedeža in volana, ki neposredno ogrevata okončine in telo. Tako boste za ogrevanje porabili manj moči iz pogonskega akumulatorja. Poraba energije bo nižja tudi ob pomoči sistema za predgretje, sploh če bo avto pred odhodom pripet v električno omrežje in se bo zimska vožnja začela z ogretim pogonskim akumulatorjem. 

Ob hladnem zagonu avto za ogrevanje v povprečju porabi dve kilovatni uri elektrike

Natančne časovne in energijske rezultate ogrevanja, vzdrževanja toplotne vrednosti in hitrosti ohlajanja si oglejte v priloženih grafih in tabelah. 
Podatki in izračuni meritev so pokazali, da so za ogrevanje kabine do nastavljene temperature 20 °C avtomobili porabili okoli 2 kWh elektrike. BMW iX, VW ID.3 in tesla Y so ogrevanje začeli z večjo močjo okoli 10 kW, saj imajo zmogljivejše grelce. Manjši avtomobili fiat 500e, renault zoe in VW e-up pa so ob zagonu začeli kabino ogrevati z močjo 4 kW, a za ogrevanje potrebujejo več časa in podobno količino energije. To kaže na dejstvo, da so pozimi glede ogrevanja energetsko najbolj potratne vsakodnevne krajše vožnje. Fiat 500e in VW e-up v pol ure nista uspela na 20 °C ogreti niti prednjega dela kabine. V pol ure sta le BMW iX in hyundai kona uspela na 20 °C ogreti zrak pri glavah potnikov na zadnji klopi. Vsi ostali avti v 30 minutah v zadnjem delu kabine niso dosegli nastavljenega temperaturnega praga. Eden od možnih razlogov za to je pomanjkanje dovodov toplega zraka v zadnji del kabine oziroma ne dovolj optimalna postavitev zračnikov. Izdelovalci pri distribuciji toplega zraka po kabini ne bi smeli varčevati, saj zaradi učinkovite zaščite varnostnih pasov ni dobro, da se potniki na zadnjih sedežih, med njimi tudi otroci, pozimi vozijo v bundah. 

Za vzdrževanje nastavljene temperature so grelci v avtomobili porabili od 1,5 do 2 kW moči, kar pomeni dodatno porabo energije od 1,5 do 2kW na uro. 
Pri ohlajanju so vsi avtomobili večino toplote izgubili v pol ure po izklopu ogrevanja. Pri zunanji temperaturi -10 °C se kabine električnih avtomobilov po 30 minutah v povprečju ohladijo na vsega 10 °C.

Bi po desetih urah zastoja v snežnem metežu ostalo še kaj elektrike? 

Če bi zaradi resnih zimskih razmer z električnim avtom obtičali na cesti, bi v desetih urah ogrevanja na mestu porabili od 15 do 20 kWh elektrike, kar v povprečju pomeni okoli 100 km dosega pri povprečno velikem električnem avtu. To za večino današnjih pogonskih akumulatorjev ni težava in zato je tudi v ekstremnih zimskih prometnih zastojih precej majhno tveganje, da bi ostali brez energije, če se seveda do mesta zastoja ne pripeljete z manj kot 30 odstotki preostale zaloge elektrike. Zato je prav, da pred daljšimi zimskimi vožnjami vedno preverite razmere in vremensko napoved ter glede na razmere prej zapeljete na polnilnico in avto z energijo oskrbite pred kritičnim odsekom poti. Enak nasvet seveda velja tudi za motorje z notranjim izgorevanjem, ki za ogrevanje kabine na mestu potrebujejo približno 1 liter goriva na uro. To bi v 10 urnem zastoju pomenilo tudi do 10 litrov goriva, ki ga pač morate imeti takrat na voljo v posodi za gorivo. 

Opazne razlike kakovosti ogrevanja in distribucije toplote v kabini 

Med preskušenimi električnim avtomobili smo zaznali precej razlik med načini ogrevanja oziroma distribucije toka toplega zraka. BMW iX, VW ID.3 in hyundai kona so zelo uravnoteženo ogrevali območje nog in glav potnikov spredaj in zadaj. Zato so kabine homogeno ogreli na 20 stopinj Celzija le v 15 minutah. Vsi trije manjši avtomobili na testu - fiat 500e, ZOE in VW e-up - pa imajo selektivno distribucijo toplega zraka predvsem na sprednja sedeža, a brez območja nog. Kljub manjši prostornini kabine zato lahko traja pol ure, da temperatura zraka v višini voznikove glave doseže 20 stopinj Celzija. Na učinkovitost ogrevanja seveda vplivajo tudi izbrane nastavitev, ki omogočajo izbiro bolj varčnega eco načina s postopnim segrevanjem ali pa uporabo ogrevanja le za voznika, če v avtu ni sopotnikov.

AMZS priporočila izdelovalcem 

Električni avtomobili naj imajo bolj učinkovito izolacijo potniške kabine za čim boljše ohranjanje toplote. Dobra izolacija in učinkovita distribucija toplega zraka prihrani energijo in povečuje zimski doseg ter uporabnost avtomobila, ogrevani sedeži in volan bi v električnem avtu morali biti del serijske opreme.

AMZS priporočila voznikom