REKLAMA

Od Renault ZOE po Teslę Model 3: ile energii naprawdę zużywają auta elektryczne - TEST

Ile „pali” samochód elektryczny zależnie od prędkości? Czy istnieje optymalna prędkość, przy której – mimo przerw na ładowanie – można najszybciej dojechać do celu? Sprawdziliśmy to na przykładzie sześciu aut elektrycznych.

Kto miał okazję zobaczyć samochód elektryczny w dłuższej trasie, np. na autostradzie, ten pewnie potwierdzi naszą obserwację: mimo że takie auto często ma bardzo wysoką moc porusza się najczęściej nieśpiesznie prawym pasem, gdzieś pomiędzy tirami. Żeby bez niespodzianek dojechać „elektrykiem” do celu, nie można nim pędzić, bo energia zgromadzona w akumulatorach wyczerpie się zbyt szybko. A „tankowanie” takiego samochodu trwa niestety dłużej niż auta benzynowego. Jednak ile energii rzeczywiście zużywa auto elektryczne i jak jest to związane z prędkością? I jaka prędkość jest optymalna, by – uwzględniając postoje na doładowanie akumulatora – najszybciej dojechać do celu?

Ile energii naprawdę zużywają auta elektryczne - Równym tempem po owalu

Podczas jazdy z prędkością 160 km/h
auta elektryczne zużywały średnio
o 75% energii więcej niż przy 100 km/h

Żeby to zbadać, zabraliśmy sześć aut elektrycznych na poligon testowy firmy Bosch w Boxbergu. Znajduje się tam m.in. owalny trzykilometrowy tor znakomicie nadający się do wielogodzinnej jazdy ze stałą prędkością – bez ostrych zakrętów i bez innych uczestników ruchu, z powodu których trzeba by hamować, co zaburzałoby pomiar. Wybrane przez nas samochody elektryczne należą do bardzo różnych klas – od najmniejszej po duże SUV-y. Są to Renault Zoe, VW e-Up!, DS 3 Crossback, Hyundai Ioniq, Tesla Model 3 i Audi e-tron.
Każdym z aut realizowaliśmy ten sam testowy scenariusz: po próbnym okrążeniu ustawialiśmy tempomat na 60 km/h. Prędkość mierzyliśmy za pomocą GPS-u, żeby wykluczyć różnice między wskazaniami prędkościomierza a prędkością rzeczywistą. W każdym aucie ustawialiśmy klimatyzację na 22 stopnie, temperatura na zewnątrz wahała się od 3 do 6 stopni, podczas testów Tesli i Audi padał również deszcz. Z rzeczywistą prędkością 60 km/h jeździliśmy po owalnym torze tak długo, aż zużycie energii się ustabilizowało, tzn. wpływ wiatru i minimalne wzniesienia oraz zjazdy wzajemnie się zrównoważyły. „Spalanie” odczytywaliśmy wtedy z komputera pokładowego. Prędkość jazdy zwiększaliśmy w kolejnych etapach co 20 km/h, powtarzając całą procedurę aż do osiągnięcia 160 km/h lub do momentu, w którym dalsze zwiększanie tempa jazdy nie było możliwe, bo auto osiągnęło prędkość maksymalną.

Po owalnym 3-kilometrowym torze jeździliśmy uzbrojeni w aparaturę pomiarową  zawsze ze stałą prędkością – jak w laboratorium

Mimo to zużycia energii przez poszczególne samochody nie da się porównać w sposób w pełni znormalizowany, ponieważ korzystaliśmy wyłącznie ze wskazań komputerów pokładowych. Z naszego doświadczenia wynika, że te wskazania wprawdzie bardzo dobrze odpowiadają rzeczywistości, jednak nie można być całkowicie pewnym, jaką wartość przyjmują poszczególni producenci, czy np. uwzględniają też straty powstające podczas ładowania, które mogą wynosić nawet 15%. Dlatego w naszym teście chodzi nie o ustalenie absolutnych wartości, lecz o zbadanie, jak bardzo rośnie zużycie energii elektrycznej w miarę zwiększania prędkości jazdy.

Podczas jazdy z niedużą prędkością Renault ZOE i VW e-Up! zużywają prawie tyle samo energii elektrycznej, ale gdy prędkość rośnie, Zoe pobiera jej więcej

REKLAMA

Ile energii naprawdę zużywają auta elektryczne - Bez żeglowania i rekuperacji

Poruszając się z prędkością 60 km/h, Renault Zoe zajedzie dwa razy dalej niż przy 140 km/h

Dane fabryczne i zmierzone wartości przedstawiamy w tabeli na str. 71. W niektórych autach zdarzało się, że już przy 60 czy 80 km/h zużycie energii okazywało się wyższe niż zmierzone przez producenta według procedury WLTP. To dlatego, że podczas jazdy ze stałą prędkością silnik elektryczny musi być bez przerwy zasilany energią, a auto nigdy nie wchodzi w tryb żeglowania czy odzyskiwania energii jak to ma miejsce podczas pomiarów zgodnie z procedurą WLTP.
Również z tego powodu można zaobserwować interesujące zjawisko – np. mały VW e-Up! przy prędkości 60 km/h miał dość wysokie zużycie energii, jednak w miarę zwiększania tempa jazdy rosło ono umiarkowanie. Stosunkowo wysoka wartość początkowa mogła wynikać z pracy układu ogrzewania. Podczas gdy większość samochodów elektrycznych korzysta z oszczędnej pompy ciepła, w e-Upie! zastosowano prosty i pochłaniający sporo energii element grzewczy. Ponieważ niezależnie od prędkości jazdy temperatura we wnętrzu zawsze miała być taka sama, właśnie przy niedużej prędkości, kiedy „spalanie” wynikające z samej jazdy nie jest wysokie, energia przeznaczana na ogrzewanie „waży” wyjątkowo mocno. Inaczej mówiąc, kiedy samochód stoi i ma włączone ogrzewanie kabiny, zużycie energii jest spore.
Podczas jazdy ze stałą prędkością na korzyść e-Upa! działa fakt, że jest stosunkowo lekki, dzięki czemu ma niższe opory toczenia (masa auta wpływa właśnie na nie – poprzez mocniejsze odkształcanie się opon). Masa gra jeszcze większą rolę w czasie przyspieszania, ale my w naszym teście ani nie przyspieszaliśmy, ani nie hamowaliśmy.

600 km autem elektrycznym: jak dobrać optymalną prędkość

Jeśli do pokonania dalekiej trasy nie wystarczy energii zgromadzonej w akumulatorach, pojawia się pytanie, z jaką prędkością jechać, żeby, uwzględniając przerwy na ładowanie, najszybciej dotrzeć do celu? Hyundai Ioniq był w stanie dojechać najdalej, jeśli poruszał się z prędkością 60 km/h, ale jest to tak wolne tempo, że podróż trwała o wiele dłużej niż to konieczne. Najkrócej, bo 7 godzin i 24 minuty, 600-kilometrowa podróż trwała, gdy auto jechało z prędkością 120 km/h, mimo że na „tankowanie” trzeba się było zatrzymywać trzykrotnie. Przy 100 km/h można wprawdzie oszczędzić sobie jednej przerwy na ładowanie akumulatora, za to czas jazdy wydłuża się o godzinę. W wypadku aut, które można ładować ze źródła energii elektrycznej o dużej mocy, rachunek wygląda inaczej: gdyby Hyundai „przyjmował” nie 50, lecz 100 kW, najszybciej dojechałby do celu, jadąc z prędkością 140 km/h – w ciągu 6 godzin i 45 minut.

REKLAMA

Pod względem poboru energii i zasięgu, niezależnie od prędkości, DS 3 Crossback e-Tense zawsze plasuje się pośrodku testowej stawki

Ile energii naprawdę zużywają auta elektryczne - Od 80 km/h dominuje opór powietrza

Ioniq najszybciej pokona 600 km przy prędkości 120 km/h, mimo trzech przerw na Ładowanie „baterii”

Wysokie początkowe zużycie energii przez Volkswagena e-Upa! sprawia, że dodatkowe zapotrzebowanie podczas jazdy z większą prędkością wydaje się już umiarkowane – przy zwiększeniu prędkości z 60 do 80 km/h rośnie ono zaledwie o 1 kWh, natomiast w wypadku innych „elektryków” – o 2 kWh. Przy 100 km/h każde z sześciu testowanych aut potrzebuje jeszcze więcej energii, największy procentowy wzrost odnotowaliśmy w wypadku DS 3 Crossbacka. Nie dziwi nas to, bo opór powietrza rośnie z kwadratem prędkości i zaczyna grać decydującą rolę po przekroczeniu 70-80 km/h.
DS 3 Crossback ma do tego dość dużą powierzchnię czołową, więc opór jest naprawdę znaczny. Przy zwiększeniu prędkości jazdy ze 120 do 140 km/h zapotrzebowanie na energię DS-a rośnie z 29,8 do 37,1 kWh/100 km, czyli o ponad 7 kWh.
Policzyliśmy też, jak prędkość jazdy wpływa na zasięg samochodu elektrycznego. W obliczeniach wykorzystaliśmy dane producentów na temat ilości energii, jaką są zdolne zgromadzić akumulatory. Ich faktyczna „pojemność” (tzw. netto) jest zawsze nieco niższa od nominalnej (tzw. brutto), jednak większość producentów podaje tylko tę drugą wartość. Mimo wszystko obserwacje okazują się interesujące. Przy 60 km/h oszczędny Hyundai Ioniq może pokonać dystans 348 km, co – zważywszy na jego mały zestaw akumulatorów – jest bardzo dobrym wynikiem. Tylko że z taką prędkością nie da się jechać autostradą ani podróżować po zwykłych drogach. Jednak nawet jadąc 100 km/h, Ioniq i tak potrafi zajechać całkiem daleko, bo aż 235 km, chociaż wraz ze wzrostem prędkości jego zasięg wyraźnie spada i przy 160 km/h jest już o połowę krótszy, wynosi bowiem 121 km.

Pomiary miały pokazać nie tylko samo zużycie energii, lecz również jego wzrost w miarę zwiększania się prędkości jazdy

REKLAMA

Ile energii naprawdę zużywają auta elektryczne - Tesla: szybka i oszczędna

Interesująco wypada też porównanie Renault Zoe z Teslą 3. Przy 60 km/h Renault potrzebuje o 2 kWh energii mniej niż Tesla, za to od 100 km/h wzwyż to amerykańskie auto okazuje się oszczędniejsze. Krzywe zużycia energii przez te dwa modele (wykres na str. 72) przecinają się przy prędkości prawie 100 km/h. Także w tym wypadku sporą rolę odgrywa zapewne siła oporu powietrza, która w wypadku Tesli jest niższa, bo Model 3 ma w porównaniu z Zoe znacznie niższy współczynnik Cx – 0,23 przy 0,33. Największy zasięg ma Audi e-tron, co nie dziwi, bo ma też zdecydowanie największy akumulator w tym gronie – mogący zgromadzić aż 95 kWh energii. Duży SUV jako jedyny spośród testowanych, jadąc z prędkością 60 km/h, jest w stanie pokonać odległość ponad 400 km; nawet przy 160 km/h wciąż przejeżdża więcej niż 200 km. Procentowy wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną podczas szybkiej jazdy, mimo że mamy do czynienia z autem o wysokim i szerokim nadwoziu, okazuje się stosunkowo nieduży, jednak patrząc na bezwzględne wartości, e-trona nie da się określić inaczej niż jako dość „energożernego”.

Dzięki pojemnym akumulatorom i możliwości ładowania prądem  o dużej mocy Audi i Tesla nadają się także do dalekich podróży

Na podstawie uzyskanych w teście danych na temat zużycia energii elektrycznej można wyliczyć najlepszą strategię jazdy i postojów na ładowanie akumulatorów podczas podróży na dalsze odległości. Zrobiliśmy to na przykładzie 600-kilometrowej trasy Ioniqiem, opis znajduje się w tabeli na poprzedniej stronie. Im niższa prędkość jazdy, tym rzadziej trzeba robić postoje, żeby naładować „baterie” Hyundaia. Rośnie za to czas przejazdu: gdy auto porusza się z prędkością 60 km/h, pokonanie tego dystansu trwa 10 godzin, przy 120 km/h – tylko pięć.

Ile zużyły energii

Jadąc z prędkością 100 km/h, samochody elektryczne potrzebowały średnio 21,5 kWh energii, przy 160 km/h – trzy modele, które osiągnęły tę prędkość – o 75% więcej.

REKLAMA

Niezależnie od tego, z jaką porusza się prędkością, Audi e-tron zawsze zajedzie najdalej – bo ma największy akumulator w gronie testowanych aut

Ile energii naprawdę zużywają auta elektryczne - Liczy się moc ładowania

W Audi wzrost apetytu na energię wraz z prędkością jest podobny jak w wypadku pozostałych aut

Nasze obliczenia dla Hyundaia opierają się na danych uzyskanych w idealnych warunkach. Zakładamy, że auto wyrusza w podróż mając w pełni naładowany akumulator, a gdy staje się on „pusty”, w pobliżu zawsze znajduje się stacja ładowania ze źródła energii o mocy 50 kW. Ponieważ gdy akumulator jest już prawie naładowany, moc ładowania zawsze maleje, zakładamy, że napełniamy „baterie” do 80 procent pojemności.
Na czas podróży bardzo duży wpływ ma właśnie moc ładowania. Samochody, których akumulatory można zasilać energią o mocy 100 kW i większą, na dalekich trasach uzyskują przewagę, bo znacząco skraca się czas ładowania. Ale tę przewagę utrzymują jedynie wtedy, gdy we właściwym momencie w pobliżu znajduje się odpowiednio mocna i do tego przez nikogo nie zajęta stacja ładowania. A tego nie można przewidzieć z całkowitą pewnością, dlatego lepszym wyjściem jest skorzystanie z wariantu podróży z mniejszą liczbą przerw na ładowanie.

 

Auta benzynowe i diesle: porównanie z elektrycznymi



Żeby sprawdzić, czy zużycie paliwa w autach spalinowych rośnie wraz ze wzrostem prędkości w takim samym tempie jak zużycie energii w samochodach elektrycznych, porównaliśmy Mercedesa E z silnikiem Diesla i benzynowe Porsche Cayenne z elektrycznymi Hyundaiem Ioniqiem i Audi e-tronem. Teoretycznie podczas wolnej jazdy silniki spalinowe są mniej ekonomiczne, a maksymalną sprawność uzyskują dopiero przy mocniejszym obciążeniu. Krzywa zużycia paliwa powinna więc być bardziej płaska niż w wypadku jednostek elektrycznych. Czy rzeczywiście tak jest? Kolejne okrążenia toru pokonywaliśmy ze stałą prędkością, rejestrując wskazania komputera dotyczące zużycia paliwa/energii przy prędkości od 60 do 160 km/h. Przy 60 km/h Klasie E wystarczało 3,9 l/100 km, przy 160 km/h – 7,9 l/100 km, czyli niemal równo dwa razy tyle. W wypadku Cayenne wzrost zapotrzebowania na benzynę między 60 a 160 km/h wyniósł 132%, był więc znacznie większy. To pokazuje, że apetyt silników spalinowych zwiększał się podobnie jak apetyt „elektryków”: Audi e-tron z wynikiem 111% uplasowało się między silnikiem benzynowym a dieslem, z kolei Ioniq, oszczędny w czasie powolnej jazdy, zanotował 188-procentowy wzrost zapotrzebowania na energię. Wyjaśnieniem mogą być układy ogrzewania w autach elektrycznych. Gdy jest zimno, do ogrzania kabiny potrzeba sporo energii. Energii, która podczas powolnej jazdy mocniej wpływa na ogólny bilans zużycia i sprawia, że krzywa zużycia paliwa przez auta elektryczne jest bardziej płaska niż byłaby, gdyby nie trzeba było ogrzewać wnętrza. W wypadku silników spalinowych ciepło to „odpad”, którego jest więcej niż potrzeba, więc kabina jest ogrzewana gratis. Różnice między Ioniqiem a e-tronem wynikają z różnic między typami silników. Asynchroniczne silniki w Audi osiągają największą sprawność, gdy pracują pod dużym obciążeniem, synchroniczna jednostka Hyundaia jest zaś oszczędna już przy niskiej prędkości, co prowadzi do ostrzejszego wzrostu, gdy prędkość jazdy rośnie.

Klasa E i Cayenne – ich zapotrzebowanie na paliwo rośnie w nieco innym stopniu niż zapotrzebowanie „elektryków“ na energię

Silniki spalinowe i elektryczne: porównanie

Żeby łatwiej porównać silniki elektryczne ze spalinowymi, za podstawę (liczba 1) przyjęliśmy zużycie paliwa/energii podczas jazdy z prędkością 60 km/h, a potem zaznaczyliśmy wzrost do 160 km/h w stosunku do podstawy

Zamów e-wydanie magazynu "auto motor i sport" - teraz o 30% taniej!

Dołącz do nas na facebooku i bądź na bieżąco z motoryzacyjnymi newsami!

Zobacz także:

zobacz galerię

Komentarze

 (2)
ZOBACZ KOMENTARZE
REKLAMA