Ile ładuje się samochód elektryczny?

Zacznijmy od swoistego paradoksu. Dla osób nie zaznajomionych w pełni z elektromobilnością i nie mających doświadczenia z autami elektrycznymi, proces ładowania wydaje się być bardzo uciążliwy. W rzeczywistości jednak mamy tu pewien paradoks. W istocie posiadacz auta elektrycznego ma w kwestii uzupełnienia energii na potrzeby układu napędowego znacznie większe możliwości niż kierowca samochodu spalinowego. To nie żart. W dalszej części naszego materiału obalimy kilka mitów krzywdzących elektromobilność, a także odczarujemy temat związany z tym, od czego zależy czas ładowania, i ile faktycznie trwa ładowanie auta elektrycznego.

Nie zamierzamy tutaj tworzyć fałszywej narracji nachalnie promującej elektromobilność, zależy nam na rzetelnym spojrzeniu na kwestię ładowania opartą o rzeczywiste dane, realny obraz systemu energetycznego z jakiego może korzystać użytkownik pojazdu w Polsce. Skupiamy się na faktycznych możliwościach i prawach fizyki, a nie na opiniach. Nie ulega wątpliwości, że doskonale znane każdemu kierowcy uzupełnianie paliwa na stacjach benzynowych to proces zajmujący kilka minut. Ładowanie auta elektrycznego, mierzone jak długość trwania samego procesu uzupełniania energii, istotnie potrwa dłużej praktycznie w każdym przypadku, ale warto mieć na uwadze kontekst, bo on zmienia znacząco sytuację.

Przede wszystkim porównując czas tankowania auta spalinowego z czasem ładowania pojazdu elektrycznego skupiamy się najczęściej wyłącznie na samym procesie. Tankowanie jest proste: wystarczy podjechać autem na stację paliw, otworzyć wlew baku i można uzupełnić paliwo z dystrybutora. Proces zajmie maksymalnie kilka minut. Przyzwyczailiśmy się do tego, spalinowa motoryzacja jest z naszą cywilizacją już od ponad wieku. Pomijamy jednak kilka rzeczy, które też zajmują czas, np. że na stację paliw trzeba przecież dojechać. Ponadto mimo tak długiej obecności spalinowych aut i rozbudowanej infrastruktury uzupełniania węglowodorowego paliwa, wciąż niektórym kierowcom zdarzają się bardzo kłopotliwe pomyłki w postaci wlania do zbiornika nie tego paliwa co trzeba.

W przypadku samochodu elektrycznego nie ma znaczenia jakim prądem auto ładujemy, może to być prąd jednofazowy, trójfazowy, ładowarki prądu przemiennego, gniazdka siłowe w garażu, zwykłe gniazdka 230 V, szybkie stacje ładowania prądem stałym itp. Liczba gniazdek elektrycznych jest w Polsce znacznie większa niż liczba stacji paliw i dystrybutorów. Porównanie wyłącznie liczby stacji benzynowych i szybkich stacji ładowania to złe zrozumienie tematu. Ładowanie auta elektrycznego nie wymaga w ogóle podróżowania gdziekolwiek, Parkując tego typu pojazd we własnym, zelektryfikowanym garażu, najlepiej jeszcze wyposażonym w wallbox, czyli dedykowany punkt ładowania takiego auta, nie marnujemy czasu w ogóle, bo pojazd gromadzi energię w tym czasie, kiedy z niego nie korzystamy. Zatem owszem, samo tankowanie jest szybsze od ładowania, ale nie jest trudne takie zaplanowanie codziennej eksploatacji auta elektrycznego, byśmy nie musieli marnować ani sekundy na jego ładowanie.

Krótka odpowiedź na tak postawione pytanie brzmi: wszędzie. To nie żart. Ostatnia wieś w Polsce została zelektryfikowana w latach 80. XX wieku, to oznacza, że w naszym kraju wszędzie gdzie mieszkają ludzie jest prąd elektryczny. Bezpośrednie przenoszenie myślenia ze spalinowej motoryzacji, iż uzupełnianie energii wymaga jakiegoś specjalnego punktu, jest błędem. Z autami elektrycznymi jest inaczej. Taki pojazd można ładować wszędzie tam, gdzie jest gniazdko elektryczne. Oczywiscie wymaga to najczęściej posiadania stosownego kabelka pozwalającego podpiąć pojazd np. pod zwykłe gniazdko 230 V, albo tzw. gniazdo siłowe, trójfazowe, ale producenci dodają tego typu kable wraz z oferowanymi przez nich modelami aut elektrycznych.

Oprócz możliwości podpięcia auta do dowolnego gniazdka, samochód elektryczny w domu można także ładować zamawiając do własnego domu tzw. wallbox, czyli domową stację ładowania. Taka stacja pozwala bezpiecznie i szybciej naładować pojazd niż ze zwykłego gniazdka. Warto tutaj wspomnieć, że marka Volvo oferuje kompleksową usługę zakupu, audytu energetycznego, montażu i instalacji profesjonalnego wallboksa w domu/garażu klienta. Każdy elektryczny model Volvo można ładować z takiej domowej stacji ładowania z mocą do 11 kW (w przypadku wybranych modeli również 22 kW). To zauważalnie większa moc od 2,3 kW, na jakie możemy liczyć podłączając samochód elektryczny do zwykłego gniazdka.

Natomiast w sytuacji, gdy wybieramy się autem elektrycznym w dłuższą trasę, energię możemy uzupełniać na tzw. szybkich stacjach ładowania DC (prąd stały). Maksymalna moc ładowania w przypadku tego typu stacji zależy od dwóch czynników: po pierwsze, nominalnej mocy zapewnianej przez konkretny punkt ładowania, a po drugie od konkretnego modelu auta i mocy prądu stałego, jaki dany pojazd jest w stanie zaakceptować. Na przykład w przypadku elektrycznego Volvo EC40 maksymalna moc ładowania może wynosić nawet 200 kW. Oczywiście łatwo zgadnąć, że im większa moc ładowania, tym krótszy czas ładowania, jednak warto mieć na uwadze, że zależność pomiędzy przekazywaną przez punkt ładowania mocą do pojazdu, a czasem naładowania akumulatorów nie jest liniowa.

Pomijając kwestię związaną z tym, że tak naprawdę czas poświęcony na ładowanie auta elektrycznego nie musi być w ogóle czasem zmarnowanym (auto podłączone jest w garażu, a my jesteśmy zajęci własnymi sprawami), warto wiedzieć ile realnie zajmuje proces uzupełniania energii zależnie od typu i mocy ładowarki/źródła prądu. Tutaj istotna uwaga: sprawdzając szacowane czasy ładowania należy zawsze opierać się na danych producenta konkretnego modelu auta elektrycznego. Przykładowo poniżej publikujemy zestawienie szacowanego czasu ładowania elektrycznego Volvo EC40:

Ładowanie jednofazowe AC od 0 do 100% akumulatora trakcyjnego:

• Moc 1,3 kW (230 V, 6 A): 64 godziny w przypadku wersji jednosilnikowej, 72 godziny w przypadku wersji dwusilnikowej;
• Moc 2,3 kW (230 V, 10 A): 36 godzin wersja jednosilnikowa, 40 godzin wersja dwusilnikowa;
• Moc 3,6 kW (230 V, 16 A): 22 godziny wersja jednosilnikowa, 24 godziny wersja dwusilnikowa;
• Moc 7,2 kW (230 V, 32 A): 11 godzin wersja jednosilnikowa, 12 godzin wersja dwusilnikowa

Ładowanie trójfazowe AC (0-100% pojemności akumulatora):

• Moc 4 kW (6 A): 20 godzin (wersja jednosilnikowa), 22 godziny (wersja dwusilnikowa).;
• Moc 6,8 kW (10 A): 12 godzin (wersja jednosilnikowa), 14 godzin (wersja dwusilnikowa).;
• Moc 11 kW (16 A): 8 godzin (obie wersje);

Szybkie ładowanie na stacji DC (prądem stałym w zakresie 10-80% baterii):

• 50 kW: 60 minut;
• 150 kW: 29 minut;
• 200 kW: 28 minut;

Jak widać nietrudno dostrzec, że większa moc przekłada się na krótszy czas uzupełniania energii, ale nie jest to liniowa zależność, widać to szczególnie w przypadku większych mocy ładowania. Podłączenie wspomnianego modelu Volvo do stacji 150 kW i do stacji 200 kW to według danych producenta tylko różnica w czasie ładowania, dlaczego tak się dzieje? Decyduje o tym fizyka akumulatorów.

Należy pamiętać, że fakt iż dany model samochodu elektrycznego ma deklarowaną, maksymalną moc ładowania na jakimś poziomie, nigdy nie oznacza, że akumulator trakcyjny danego pojazdu będzie w stanie przyjmować taką moc przez cały proces ładowania. W rzeczywistości, to z jaką mocą dany pojazd jest ładowany zależy od szeregu czynników: temperatury baterii, temperatury otoczenia, ewentualnego wstępnego przygotowania baterii do ładowania, a także mocy dostarczanej przez ładowarkę, jak również oprogramowania systemu BMS (Battery Management System) zarządzającego przepływami energii do akumulatora trakcyjnego pojazdu. Na przykład zimą przy silnym mrozie proces ładowania tego samego modelu na takiej samej ładowarce potrwa najprawdopodobniej zauważalnie dłużej niż np. w ciepły wiosenny dzień, gdy temperatura to idealne 20°C.

Wymóg zapewnienia maksymalnej trwałości ogniw akumulatorów, bezpieczeństwa tych ogniw i ochrony baterii powoduje, że moc przekazywana nie liniowo, lecz w oparciu o charakterystyczną dla każdego modelu auta i zastanych warunków otoczenia tzw. krzywą ładowania. W praktyce oznacza to, że np. pojazd zdolny do przyjęcia nominalnie 150 kW mocy, może być taką mocą ładowany jedynie w ograniczonym zakresie mocy baterii. Najczęściej gdy poziom naładowania jest wyższy niż 80 proc. pojemności akumulatora prędkość ładowania zauważalnie spada, co jest spowodowane ochroną ogniw akumulatora. To dlatego wielokrotnie w publikacjach dotyczących elektromobilności, zaleca się kierowcom aut elektrycznych ładowanie do 80 proc. stanu akumulatora. Wówczas ładowanie będzie trwało krócej i będzie bezpieczniejsze dla trwałości ogniw akumulatorowych. Często jest tak, że po podłączeniu auta do szybkiej stacji ładowania DC, naładowanie pojazdu do 80% baterii trwa ok. pół godziny, a dalsze 20% do pełna, potrwa kolejne pół godziny. W takim przypadku bardziej efektywną strategią w dalszych podróżach będzie częstsze, ale szybsze uzupełnianie energii w zakresie do 80%, niż zmniejszenie liczby przystanków, ale dłuższe oczekiwanie w celu naładowania baterii do pełna.