Zasięg zimą: ile naprawdę ubywa

Utrata zasięgu zimą nie jest jednym zjawiskiem, lecz sumą trzech niezależnych efektów. Po pierwsze zimne ogniwo oddaje mniej energii i wolniej ją przyjmuje. Po drugie trzeba ogrzać wnętrze, a w aucie elektrycznym nie ma na to ciepła odpadowego z silnika spalinowego. Po trzecie rośnie opór jazdy, bo zimne powietrze jest gęstsze, opony toczą się ciężej, a śnieg hamuje.

Te trzy składniki zachowują się różnie. Strata w ogniwach jest największa na początku jazdy i maleje, gdy bateria się nagrzeje. Ogrzewanie zużywa mniej więcej stałą moc, niezależnie od prędkości — dlatego w ruchu miejskim procentowo waży znacznie więcej niż na autostradzie. Opór jazdy rośnie natomiast wraz z prędkością i najmocniej uderza w jazdę autostradową.

Kto je rozdziela, rozumie też, dlaczego dwóch kierowców tego samego modelu podaje zupełnie różne liczby. Jeden jedzie dziesięć kilometrów do pracy i przy tym ogrzewa wychłodzone auto; drugi przejeżdża dwieście kilometrów bez przerwy i po dwudziestu minutach ma ogrzewanie już tylko na niskim stopniu.

W ogniwie litowo-jonowym jony przemieszczają się przez ciekły elektrolit z jednej elektrody na drugą. Zimno czyni ten elektrolit gęstszym i spowalnia ruch. Skutkiem jest wyższa rezystancja wewnętrzna: przy każdym amperze, który płynie, w samym ogniwie spada więcej napięcia, a to napięcie zamienia się w ciepło zamiast w napęd.

Dlatego przy mrozie spada nie tylko energia, którą można pobrać, lecz także dostępna moc. Wiele aut ogranicza przy niskich temperaturach przyspieszenie, a prawie wszystkie ograniczają rekuperację: zimnego ogniwa nie wolno ładować dużym prądem, bo inaczej na anodzie osadza się metaliczny lit — proces, który trwale uszkadza ogniwo. To nie błąd oprogramowania, tylko ochrona.

Efekt jest odwracalny. Gdy ogniwa osiągną swoje okno robocze — z grubsza między dwudziestoma a czterdziestoma stopniami — pojemność i moc wracają. Zimą bateria nie ma mniejszej pojemności, po prostu nie oddaje jej na zimno.

Silnik spalinowy wyrzuca w postaci ciepła około dwóch trzecich wykorzystanej energii; jej część ogrzewa wnętrze bez żadnego kosztu. Napęd elektryczny pracuje z wysoką sprawnością i odpowiednio mało ciepła odpadowego wytwarza. To, co ogrzewa wnętrze, musi pochodzić z baterii.

Elektryczne ogrzewanie oporowe zamienia jedną kilowatogodzinę prądu dokładnie w jedną kilowatogodzinę ciepła. Przy nagrzewaniu wychłodzonego wnętrza pobiera kilka kilowatów, potem mniej. Decydujący jest stosunek do mocy napędu: kto w ruchu miejskim potrzebuje średnio sześciu kilowatów do jazdy i trzech do ogrzewania, traci jedną trzecią zasięgu. Kto na autostradzie potrzebuje dwudziestu pięciu kilowatów do jazdy, na tych samych trzech kilowatach traci nieco ponad jedną dziesiątą.

Pompa ciepła przenosi ciepło zamiast je wytwarzać i dostarcza na każdą kilowatogodzinę prądu więcej niż kilowatogodzinę ciepła. Ile więcej, zależy od różnicy temperatur, którą musi pokonać — przy łagodnym mrozie zysk jest znaczny, przy silnym mrozie maleje. To, czy dopłata się opłaca, to osobne pytanie.

Opór powietrza jest proporcjonalny do gęstości powietrza, a gęstość rośnie, gdy temperatura spada. Między łagodnym jesiennym dniem a dniem ostrego mrozu różnica gęstości wynosi kilka procent — przy prędkości autostradowej, gdzie opór powietrza pochłania największą część mocy, jest to bezpośrednio mierzalne.

Dochodzi opór toczenia. Opony zimowe mają miększą mieszankę i grubszy bieżnik; jedno i drugie zwiększa pracę odkształcania. Zimne powietrze w oponie oznacza ponadto niższe ciśnienie — na każde dziesięć stopni spadku temperatury ciśnienie wyraźnie spada, a zbyt miękka opona toczy się gorzej. Breja śniegowa i mokra nawierzchnia dokładają swoje.

Ta część straty dotyka samochodów spalinowych tak samo. Zwraca uwagę w aucie elektrycznym tylko dlatego, że pozostały zasięg stoi tam przed kierowcą widoczny i podany w kilometrach, podczas gdy w aucie spalinowym nikt nie porównuje zużycia w styczniu z zużyciem w lipcu.

Jednej liczby nie ma, a kto ją podaje, ma w głowie konkretny profil jazdy. Jako rząd wielkości — i wyraźnie tylko jako taki — zimowa strata przy umiarkowanym mrozie i mieszanej trasie wynosi od jednej piątej do jednej trzeciej letniego zasięgu. Przy krótkich trasach miejskich z wychłodzonym autem może być wyraźnie wyższa, przy długich przejazdach autostradowych w łagodnej zimie wyraźnie niższa.

Dwie wielkości pokazują własną sytuację lepiej niż jakakolwiek reguła kciuka. Pierwsza to zużycie na sto kilometrów, zmierzone przez tydzień w styczniu i tydzień w lipcu. Druga to długość najdłuższej trasy, którą musisz przejechać bez doładowania po drodze. Dopiero stosunek obu mówi, czy zima w ogóle jest problemem.

Dla większości dojeżdżających do pracy nie jest. Kto codziennie jeździ czterdzieści kilometrów i ładuje w nocy, z zimowej straty nie zauważa nic poza wyższym rachunkiem za prąd. Problemem staje się tam, gdzie zasięg latem był już na styk.

Największą pozycję — nagrzewanie wnętrza — można wyjąć z jazdy. Jeśli auto stoi podłączone do kabla i ogrzewa się przed wyjazdem, ta energia pochodzi z gniazdka, a nie z baterii. Auto rusza ciepłe, szyby są czyste, a zużycie pierwszych dziesięciu kilometrów wygląda jak latem.

Niektóre auta kondycjonują przy tym także baterię. To druga dźwignia: bateria w oknie roboczym daje pełną moc, od razu rekuperuje i ładuje w trasie z mocą, do jakiej została zaprojektowana. Kto zaznaczy w nawigacji przystanek na szybkie ładowanie, uruchamia w wielu autach właśnie to podgrzewanie — dlatego warto wpisać ładowarkę do nawigacji, nawet jeśli zna się drogę.

Potem przychodzą drobne rzeczy, które się sumują:

Zimna bateria nie tylko przyjmuje mniejszą moc, przyjmuje ją także wyraźnie później. Na szybkiej ładowarce oznacza to: wyświetlacz pokazuje moc znacznie niższą od tej, którą obiecuje karta danych, i rośnie dopiero, gdy sam prąd ładowania ogrzeje ogniwa. Przy silnym mrozie postój na ładowanie może przez to trwać dwa razy dłużej niż taki sam postój latem.

Z tego wynika prosta reguła na długą trasę: ostatnie kilometry przed postojem na ładowanie jedź sprawnie i zaplanuj postój w nawigacji, żeby ruszyło kondycjonowanie wstępne. Auto, które przyjeżdża do ładowarki z ciepłą baterią, stoi krócej niż takie, które musi się tam dopiero rozgrzać.

W domu nie ma to znaczenia. Przy jedenastu kilowatach prąd ładowania jest tak mały, że temperatura prawie nie ogranicza — noc i tak jest dość długa. Kto mieszka bez własnego przyłącza i zimą regularnie stoi przy szybkiej ładowarce, płaci jednak za zimę podwójnie: raz w kilowatogodzinach, raz w czasie.

Licz z zasięgiem zimowym, a nie normatywnym. Weź wartość z prospektu, odejmij jedną trzecią i sprawdź, czy pozostały dystans pokrywa twoją najdłuższą regularną trasę. Jeśli się zgadza, pasuje przez cały rok. Jeśli pasuje tylko latem, w styczniu będziesz niezadowolony, niezależnie od tego, jak dobre jest auto poza tym.

Dwa elementy wyposażenia są zimą warte więcej niż latem: pompa ciepła i ogrzewanie baterii z kondycjonowaniem wstępnym. W wielu modelach oba były dopłatą i żadnego nie da się doposażyć. W samochodzie używanym trafiają więc na listę punktów, które wyjaśnia się przed jazdą próbną.

I praktyczna rada: jeśli się da, zrób jazdę próbną w zimny dzień i przejedź przy tym trasę, którą jeździsz codziennie. Pół godziny przy trzech stopniach mówi o przydatności na co dzień więcej niż jakakolwiek deklaracja zasięgu.