Auto elektryczne na co dzień Tajemnice akumulatorów

Tajemnice akumulatorów samochodów elektrycznych

Co dzieje się ze zużytymi akumulatorami aut elektrycznych? Dlaczego warto ładować je do 80 proc. i czy można to robić w deszczu? Jak bezpieczne są auta elektryczne? Odpowiadamy na te i inne pytania, obalając przy tym mity związane z elektromobilnością.

Sekcja przygotowana we współpracy z marką Skoda
fot. materiały prasowe Skoda Enyaq iV i tzw. deskorolka

Konstrukcja samochodu elektrycznego jest mniej skomplikowana niż spalinowego, a najważniejszym elementem jest z pewnością akumulator. Wokół niego zdążyło już narosnąć sporo mitów i wątpliwości, jak na przykład to, że „baterie” po zużyciu wyłącznie zatruwają środowisko, będąc bezużytecznym odpadem. Nic bardziej mylnego, bo dziś, dzięki staraniom producentów, takie marki jak choćby Skoda przykładają ogromną wagę do recyklingu akumulatorów i ponownego ich wykorzystania. Zacznijmy jednak od podstaw.

Akumulator to serce auta elektrycznego

Najważniejszym elementem samochodu elektrycznego jest zespół akumulatorów litowo-jonowych. Od ich umiejscowienia zależą właściwości jezdne samochodu, a od tak zwanej pojemności, czyli tego, jak dużo energii mogą zmagazynować, zależy zasięg, a pośrednio także moc silników. Jakość osprzętu akumulatorów wpływa natomiast na szybkość ich ładowania. Warto wspomnieć, że we współczesnych autach elektrycznych montuje się zestaw bardzo pojemnych „baterii”, bo na przykład w Skodzie Enyaq iV mogą one zmagazynować do 82 kWh energii elektrycznej, pozwalając na pokonanie nawet ponad 540 km na jednym ładowaniu.

Skoda Enyaq iV i tzw. deskorolkafot. materiały prasowe
Skoda Enyaq iV i tzw. deskorolka

Jak zbudowany jest samochód elektryczny, mniej więcej wiemy, a poziom tej wiedzy rośnie wraz z rozrastaniem się oferty „elektryków” dostępnych na rynku. Dotychczas na co dzień poruszaliśmy się autami spalinowymi, które nie mają dziś dla kierowców zbyt wielu tajemnic. Z elektrycznymi samochodami natomiast niemal wszystko jest nowe, dlatego warto odpowiedzieć na kilka najważniejszych pytań.

Jak zapewnić drugie życie używanym akumulatorom?

Niedawno temu Skoda, która w swojej ofercie ma elektryczne modele Enyaq iV oraz Enyaq Coupe iV, a do 2026 roku wprowadzi trzy kolejne, przedstawiła sposób na zapewnienie drugiego życia akumulatorom wykorzystywanym w pojazdach elektrycznych. Otóż po okresie eksploatacji w samochodach, bardzo dobrze sprawdzają się one jako stacjonarne magazyny energii, dzięki czemu ich cykl życia wydłużony zostaje aż do 15 lat i skutecznie zmniejsza ich ślad węglowy. Póki co z tego rozwiązania korzystać będą przede wszystkim dealerzy Skody, którzy wykorzystają zgromadzoną w ten sposób energię do ładowania samochodów elektrycznych lub na przykład oświetlenia i klimatyzowania salonów i punktów serwisowych marki.

Wykorzystanie zużytych akumulatorówfot. materiały prasowe
Wykorzystanie zużytych akumulatorów

Pojemność takich jednostek wynosi do 300 kWh, dzięki czemu możliwe jest zaopatrywanie w energię także stacji szybkiego ładowania o mocy do 150 kW. Systemy magazynowania mogą przy tym przechowywać nadwyżkę zielonej energii elektrycznej, która jest generowana np. przez system fotowoltaiczny dealera. Zgromadzona w ten sposób energia jest dostępna w każdej chwili – niezależnie od pogody czy aktualnego obciążenia lokalnej sieci energetycznej. Każda stacjonarna jednostka magazynująca jest przy tym skalowalna, a akumulatory w niej można łatwo wymieniać. Według planów, w najbliższych latach powstanie ponad 4 tys. takich urządzeń. Okres użytkowania akumulatorów wzrasta zatem nawet do 15 lat, przy jednoczesnym znacznym obniżeniu emisji CO2. A co dalej? Po zakończeniu drugiego cyklu życia akumulatorów, Skoda przekazuje je do kontrolowanego recyklingu. Odzyskane w ten sposób surowce są następnie wykorzystywane do produkcji nowych akumulatorów. Jak zatem widać, mitem jest twierdzenie o tym, że akumulatory aut elektrycznych są jednorazowe.

Wykorzystanie zużytych akumulatorówfot. materiały prasowe
Wykorzystanie zużytych akumulatorów

Jak ładować akumulator, dbając o jego żywotność?

Ładowanie samochodu elektrycznego to czynność, do której trzeba się przyzwyczaić. Jest jednak wiele sposobów na to, by ułatwić i przyspieszyć ten proces, przy jednoczesnym zwiększeniu żywotności akumulatora. Eksperci Skody wskazują na kilka istotnych zachowań, dzięki którym akumulator zachowa gwarantowane przez producenta nie mniej niż 70 proc. pojemności w ciągu 8 lat lub 160 tys. kilometrów, a jak pokazuje praktyka, wyniki te są z reguły znacznie lepsze.

Na trwałość akumulatora wpływają jego wiek oraz liczba cykli ładowania. Nawet jeśli samochód elektryczny nie jeździ, jego „bateria” powoli się starzeje, gromadząc coraz mniej energii, co sprawia, że zmniejsza się zasięg auta. Szczególnie szkodliwe dla substancji wewnątrz akumulatora jest, gdy stan jego naładowania oscyluje blisko zera lub 100 procent. Jeśli auto nie wyrusza w dalszą podróż, najlepiej gdy stopień naładowania akumulatora wynosi między 30 a 70 procent. Dlatego samochodu elektrycznego nie powinno się ładować po każdej podróży. Jeśli szykuje się dalszy wyjazd, najkorzystniej dla akumulatora będzie naładować go do 100 procent bezpośrednio przed wyjazdem. W wielu wypadkach czas rozpoczęcia podróży można zaprogramować w komputerze samochodu, tak by ładowanie rozpoczęło się automatycznie w odpowiednim czasie. Na starzenie się akumulatora ma również wpływ temperatura, a upał bardzo mu szkodzi. Najgorsze zatem, co można zrobić „baterii” samochodu elektrycznego, to naładować ją do pełna i zaparkować auto w pełnym słońcu.

Skoda Enyaq 80x iVmateriały prasowe
Skoda Enyaq 80x iV

Ładowanie do 100 proc. zalecane jest tylko przed dłuższą podróżą, a najkorzystniejszym rozwiązaniem jest ustawienie w systemie samochodu preferowanego czasu odjazdu i wyruszenie w trasę od razu po naładowaniu akumulatora do 100 proc. W przypadku dłuższych podróży najlepiej jest zaplanować więcej krótszych postojów z opcją szybkiego ładowania, niż uzupełniać akumulator do 100 proc. W ten sposób spędzimy mniej czasu na postojach, ponieważ ładowanie znacznie spowalnia, gdy akumulator osiągnie 80 proc., szczególnie w przypadku wykorzystywania szybkich ładowarek. Tę kwestię wyjaśniamy poniżej, a tu dodamy tylko, że według ekspertów od elektromobilności lepiej jest, żeby ładowanie prądem stałym o wyższych mocach było używane tylko w trasie i tylko wtedy, gdy jest to konieczne. Dla żywotności akumulatora najkorzystniejsze jest ładowanie prądem przemiennym AC, np. w domu.

Dlaczego często podawany jest czas ładowania do 80 proc., a nie do pełna?

W tym przypadku chodzi o ładowanie najbardziej wydajne i trwające najkrócej – czyli prądem stałym o bardzo wysokiej mocy. A szybkie ładowanie prądem stałym zawsze oznacza duże obciążenie dla zestawu akumulatorów. Są dwa główne powody takiego podawania czasu ładowania. Pierwszym jest to, że ładowanie akumulatora do 100 proc. pojemności, czy nawet powyżej 90 proc., nie jest zalecane ani przez producentów samochodów. Częste ładowanie akumulatora z dużą mocą powyżej 80 proc. jego pojemności prowadzi do jego szybszego zużycia. Dlatego powyżej tego zakresu szybkie ładowarki samoczynnie zmniejszają moc ładowania, co wydłuża czas potrzebny na osiągnięcie pełnego naładowania – i to zmniejszenie mocy jest właśnie drugim powodem. Dla przykładu, przy instalacji samochodowej o napięciu 400V ładowanie akumulatora od 10 do 80 proc. trwa około 30 min, a od 80 do 100 proc. mniej więcej drugie tyle. Przy instalacji 800V widać to jeszcze wyraźniej – ładowanie od 10 do 80 proc. trwa 15-20 min, a do 100 proc. może potrwać nawet pół godziny. Czyli bardziej opłaca się dwa razy naładować auto nie do pełna, niż raz do 100 proc. – zajmie to mniej czasu i nie będzie powodowało przyspieszonego zużycia akumulatora. Wspomniana elektryczna Skoda Enyaq Coupe iV może „przyjąć” maksymalnie moc 135 kW, co oznacza uzupełnienie zapasu energii od poziomu 10 do 80 proc. w około pół godziny, czyli czasie idealnym na przerwę w podróży, toaletę, wypicie kawy i rozprostowanie kości.

Skoda Enyaq iVfot. materiały prasowe
Skoda Enyaq iV

Czy w akumulatorach samochodowych występuje tzw. efekt pamięci?

We współczesnych – nie. W akumulatorach niklowo-kadmowych (NiCd) i niklowo-metalowo-wodorkowych (NiMH) tzw. efekt pamięci jest dużym problemem. Jeśli energię zgromadzoną w akumulatorze wykorzystuje się tylko częściowo i doładowuje „baterię” do pełna, w końcu „zapomni” ona tę niewykorzystaną ilość i zmniejszy swoją pojemność. Efekt ten jest spowodowany osadzaniem się kryształków na kadmowej katodzie. Jednak akumulatorów tego rodzaju w samochodach elektrycznych już się nie stosuje. W „bateriach” litowo-jonowych, w jakie wyposaża się współczesne pojazdy, ten efekt nie występuje.

Pojemność brutto i netto – ile energii gromadzi akumulator?

Ilość energii magazynowanej w akumulatorze (potocznie mówi się o pojemności akumulatora) określa się w kilowatogodzinach (kWh). Bywa, że dla tego samego akumulatora są podawane różne wartości, np. mimo ze akumulator Skody Enyaq Coupe RS pomieści 82 kWh, Skoda podaje wartość 77 kWh. Pozostałych 5 kWh nie da się jednak zużyć do końca, bo to prowadziłoby do szybszego zużycia „baterii”. Zasięg samochodu elektrycznego zależy więc od tzw. pojemności netto akumulatora, wartość brutto zaś ma raczej znaczenie techniczne. Jak to jednak możliwe, że do akumulatora gromadzącego 77 kWh mieści się 80 kWh? Czy rzeczywista pojemność nie jest jednak większa? Nie, dzieje się tak z powodu strat energii. Gdy prąd płynie w przewodzie elektrycznym, powstaje opór, który sprawia, ze energia elektryczna jest zamieniana w ciepło i tracona bezużytecznie. Wielkość strat energii elektrycznej podczas ładowania akumulatora zależy od wielu czynników, najczęściej jest to 10-15 procent.

Multimedia w Skodzie Enyaqfot. materiały prasowe
Multimedia w Skodzie Enyaq

Jak wydłużyć zasięg auta elektrycznego zimą?

W ekstremalnych temperaturach zawsze trzeba liczyć się z tym, że ładowanie może być nieco wolniejsze niż w typowych warunkach. W zimie akumulator musi być ogrzewany, a w gorące, letnie dni chłodzony. W takich przypadkach użytkownik nie musi się jednak o nic martwić, ponieważ nowoczesne samochody elektryczne, jak Skoda Enyaq iV, samodzielnie zarządzają systemem chłodzenia lub ogrzewania akumulatora.

W mroźny dzień przed dalszą podróżą w systemie samochodu należy wybrać opcję ładującą auto do 100 proc., a ustawiając godzinę odjazdu, określić także preferowaną temperaturę w środku pojazdu. Samochód nie tylko będzie się ładował prądem przemiennym, ale także podgrzewał wnętrze energią elektryczną pochodzącą z sieci. W takim przypadku dobrym pomysłem jest też korzystanie w trakcie podróży z szybkiego ładowania wtedy, gdy samochód jest ciepły, a więc akumulator ma temperaturę eksploatacyjną. Ładowanie będzie wtedy bardziej efektywne, niż po długim postoju, gdy „bateria” jest zimna i ładuje się powoli.

Skoda Enyaq 80x iVmateriały prasowe
Skoda Enyaq 80x iV

Czy można ładować auto w deszczu i burzy?

Eksperci zapewniają, że pogoda nie ma wpływu na możliwość ładowania. Ładowanie w deszczu, a nawet podczas burzy nie stanowi problemu. System jest oddzielony od karoserii i uziemiony. Złącze ładowania zostało zaprojektowane tak, aby woda nie mogła się do niego dostać, dzięki czemu można używać go na zewnątrz, nawet kiedy pada. Specjaliści dodają, że podczas ładowania pasażerowie mogą pozostać w samochodzie lub opuścić go – nie ma to znaczenia, a stan procesu ładowania można łatwo monitorować za pomocą aplikacji mobilnej. Decydując się na pozostanie w samochodzie, można bez problemu korzystać z jego udogodnień, takich jak radio czy ładowanie telefonu komórkowego lub tabletu. Ogrzewanie lub chłodzenie wnętrza nie stanowi problemu również w przypadku użycia szybkich ładowarek.

Skoda Enyaq Coupefot. materiały prasowe
Skoda Enyaq Coupe

Czy auta elektryczne są bezpieczne?

Samochody elektryczne podlegają tym samym przepisom, co zwykłe auta z silnikami spalinowymi. Na przykład, żeby w teście zderzeniowym Euro NCAP „elektryk” zdobył maksymalną ocenę, czyli pięć gwiazdek, musi chronić pasażerów i pieszych przed ryzykiem odniesienia obrażeń tak samo skutecznie, jak samochód spalinowy. Crash testy Euro NCAP symulują realne wypadki drogowe, np. zderzenia czołowe czy uderzenia w bok pojazdu. Te drugie są szczególnie niebezpieczne, ponieważ obszar, w którym elementy konstrukcji mogłyby się odkształcać w zaplanowany sposób i przez to chronić podróżnych jest nieduży, a w aucie elektrycznym trzeba też chronić zespół akumulatorów. Z punktu widzenia bezpieczeństwa auta elektryczne mają też spore zalety, bo na przykład dzięki masywnej osłonie akumulatorów cała konstrukcja samochodu jest sztywniejsza. Znacznie mniejsze jest też ryzyko dachowania pojazdu, bo jego środek ciężkości znajduje się niżej niż w zwykłych autach.

Skoda Enyaq w teście zderzeniowymfot. materiały prasowe
Skoda Enyaq w teście zderzeniowym

Sama instalacja elektryczna o wysokim napięciu jest chroniona w szczególny sposób. Po wypadku napięcie w układzie elektrycznym i zasilanych urządzeniach w ciągu nie więcej niż pięciu sekund zmniejsza się z kilkuset do mniej niż 60 woltów. Dzięki temu ani pasażerowie, ani osoby udzielające im pomocy nie są narażeni na ryzyko porażenia. Sam akumulator jest szczególnie chroniony przed wniknięciem do jego wnętrza obcych przedmiotów, np. w wyniku przebicia. Norma ECE, która wyznacza tu standardy wymaga, by obudowa „baterii” zniosła działanie sił o wartości do 100 kiloniutonów, co odpowiada uderzeniu z siłą 10 ton, jednak we współczesnych autach elektrycznych osłony akumulatorów są w stanie znieść znacznie większe siły. „Baterie” są też chronione przed gorącem – nie jest dobrze, gdy ich temperatura wzrasta do poziomu 80-100 stopni, co może wywołać reakcję chemiczną, w wyniku której temperatura będzie stale rosła, powodując swego rodzaju reakcję łańcuchową. Dlatego temperatura zespołu akumulatorów jest stale monitorowana, nawet kiedy auto jest na postoju. Jeśli zaś ogień pojawiłby się z jakiegoś innego powodu, upłynie około 30 minut, zanim wysoka temperatura ogarnie również akumulator. Z technicznego punktu widzenia pasażerowie aut elektrycznych są więc chronieni w takim samym stopniu jak pojazdów z napędem tradycyjnym. Dość powiedzieć, że elektryczna Skoda Enyaq iV w teście Euro NCAP zdobyła komplet pięciu gwiazdek, a oceny za ochronę dorosłych pasażerów i przewożonych dzieci są jednymi z najwyższych wśród wszystkich testowanych modeli.

Skoda Enyaq w teście Euro NCAPfot. materiały prasowe
Skoda Enyaq w teście Euro NCAP