Auto elektryczne w górach: przełęcz i to, co potem

Podniesienie masy na określoną wysokość wymaga dającej się policzyć energii: masa razy przyspieszenie ziemskie razy wysokość. To fizyka bez żadnego marginesu. Tona podniesiona o tysiąc metrów to około dwóch i pół do trzech kilowatogodzin energii potencjalnej — a auto z pasażerami i bagażem waży kilka ton.

Do tego napęd nie dostarcza tej energii bez strat. Silnik, energoelektronika i przekładnia pracują z bardzo dobrą, ale nie stuprocentową sprawnością, a bateria przy dużej mocy oddaje część energii jako ciepło. Rzeczywiste zapotrzebowanie jest więc wyższe od obliczonego, i to tym wyraźniej, im bardziej stromo i szybciej się jedzie.

Obok tego wciąż działa zwykły opór jazdy. Na przełęcz rzadko jedzie się szybko, więc opór powietrza jest niewielki; opór toczenia pozostaje. Podjazd dominuje w rachunku tak mocno, że wskaźnik zużycia pokazuje wartości, jakich na płaskim terenie nigdy nie zobaczysz. To nie usterka ani powód do niepokoju — to prawidłowy odczyt dla procesu, który zaraz się odwróci.

To, co włożono w podjazd, jest na górze zmagazynowane w aucie jako energia potencjalna. Przy zjeździe znów się uwalnia. Auto spalinowe marnuje ją w hamowaniu silnikiem i w hamulcach kół; napęd elektryczny dużą jej część oddaje do baterii, pracując jako generator.

Nie wraca wszystko. Droga prowadzi przez ten sam łańcuch co pod górę, tylko w odwrotnym kierunku: koło, przekładnia, maszyna elektryczna, energoelektronika, bateria. Każdy etap kosztuje, a bateria przyjmuje energię tylko z ograniczoną mocą. Orientacyjnie zostaje spora część — na tyle dużo, że przejazd przez przełęcz w sumie kosztuje znacznie mniej, niż sugerowałby sam podjazd.

W praktyce oznacza to, że wskaźnik zużycia na szczycie przełęczy nie ma znaczenia. Liczy się wartość w dolinie po drugiej stronie. Planując alpejski etap, licz więc z różnicą wysokości między startem a celem, a nie z sumą wszystkich podjazdów — ta druga wartość byłaby rachunkiem dla auta, które na zjeździe wyrzuca energię.

Rekuperacja potrzebuje miejsca w baterii. Gdy akumulator jest pełny, energia nie ma dokąd płynąć — i auto ogranicza rekuperację częściowo lub całkowicie. Wtedy hamują już tylko hamulce cierne, i to akurat na długim, stromym zjeździe w ciężkim pojeździe.

Stąd reguła, która w górach jest ważniejsza niż jakakolwiek inna: przed długim zjazdem nie ładuj do pełna. Ładując w dolinie przed przełęczą, świadomie zostaw miejsce na energię, która wróci po drugiej stronie. Ile miejsca, wynika z różnicy wysokości i masy — to ten sam rachunek co wcześniej, tylko tym razem czytany w przód.

Ten sam efekt wywołuje zimno. Zimnego ogniwa nie wolno ładować dużym prądem, bo inaczej osadza się metaliczny lit; system zarządzania baterią ogranicza więc rekuperację, dopóki ogniwa nie osiągną zakresu roboczego. Zjazd wczesnym zimowym rankiem, zaraz po ruszeniu, to drugi przypadek, w którym pracę przejmują hamulce — i ten, na który prawie nikt nie jest przygotowany.

Fading, czyli spadek skuteczności hamowania, dotyczy hamulców ciernych: klocki i tarcze się nagrzewają, tarcie spada, skok pedału się wydłuża. Kto zwalnia na zjeździe elektrycznie, utrzymuje hamulce w chłodzie i ma je w pełni do dyspozycji w decydującej chwili. To największa zaleta napędu elektrycznego w górach pod względem bezpieczeństwa, a rzadko się o niej mówi.

Nie jest ona nieograniczona. Również układ elektryczny ma granicę termiczną: maszyna, falownik i układ chłodzenia nie mogą w nieskończoność przyjmować energii z bardzo długiego, bardzo stromego zjazdu, a bateria przy tym się zapełnia. Jeśli z któregoś z tych powodów rekuperacja słabnie, auto przekazuje pracę hamulcom — bez ostrzeżenia, ale nie bez sygnałów.

Odpowiedź jest taka sama jak w każdym innym pojeździe i brzmi: wolniej. Kto zaczyna zjazd z prędkością, którą dałoby się utrzymać także bez rekuperacji, nie ma żadnej sytuacji do rozwiązywania. A kto obserwuje wskaźnik, widzi spadek mocy rekuperacji, zanim poczuje go w pedale.

Również w górach gęstość ładowarek podąża za ruchem, a ruch odbywa się dolinami. Na szczycie przełęczy rzadko coś stoi, w bocznej dolinie często tylko jeden punkt, który zimą może być nieosiągalny. Planuj więc w oparciu o miejscowości w dolinach przed przejazdem i po nim.

Do tego przełęcze są sezonowo zamykane, a objazd prowadzi wtedy przez tunel albo przez załadunek auta na pociąg — z inną długością, inną wysokością i innym czasem przejazdu. Która trasa jest otwarta, publikuje zarząd dróg danego kraju lub regionu; to informacja aktualna na dany dzień i nie ma dla niej miejsca w żadnym poradniku.

Poza tym temperatura spada wraz z wysokością. Auto, które w dolinie rusza przy łagodnej pogodzie, na szczycie przełęczy stoi na mrozie — ze wszystkimi konsekwencjami: większym zapotrzebowaniem na ogrzewanie, zimniejszymi ogniwami, ograniczoną rekuperacją. Kto planuje etap na podstawie wartości z doliny, planuje go za długi.

We wzorze na pracę podnoszenia masa występuje liniowo. Jeśli auto jest o jedną piątą cięższe, na ten sam podjazd potrzebuje o jedną piątą więcej energii — bez żadnych wyjątków i bez stylu jazdy, który mógłby to zmienić. Bagaż, box dachowy i komplet pasażerów mają tu większe znaczenie niż gdziekolwiek indziej.

Z góry ta sama masa działa w drugą stronę, ale nie symetrycznie: oddaje więcej energii i szybciej zapełnia baterię, przez co granica rekuperacji pojawia się wcześniej. Ciężki zestaw z przyczepą na długim zjeździe to dokładnie ten przypadek, dla którego wymyślono regułę z wolnym miejscem w baterii.

A zimą dochodzą łańcuchy lub wyposażenie zimowe. Co jest obowiązkowe w danym kraju, jakie oznaczenie musi mieć opona i kiedy ten wymóg obowiązuje, każdy kraj ustala sam i publikuje za pośrednictwem swojego urzędu ds. ruchu drogowego. Dla zużycia energii oznacza to po prostu: większy opór toczenia, krótszy etap.

Jazda w górach to sytuacja, w której auto elektryczne wypada zarazem najlepiej i najgorzej — w zależności od tego, na który fragment trasy patrzysz. Kto policzy obie części razem, dostanie spokojny obraz — i auto, które na zjeździe oszczędza hamulce, zamiast je przegrzewać.