Zasięg samochodów elektrycznych. Jaki dystans przejedziesz elektrykiem?

Procedura WLTP (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure) to międzynarodowy standard pomiaru zasięgu i zużycia energii. Dodajmy: laboratoryjny standard pomiaru. Dlaczego nie mierzy się go po prostu na drodze? Drogi publiczne są środowiskiem nieprzewidywalnym. Porównanie dwóch aut na tej samej trasie, jedno po drugim, jest z punktu widzenia metodyki badania nienaukowe – wystarczy zmiana kierunku wiatru, inna gęstość ruchu czy spadek temperatury o zaledwie jeden stopień, by uczynić wyniki nieporównywalne pomiędzy testowanymi pojazdami.

Dlatego standaryzowane warunki laboratoryjne i rolki hamowni są absolutnie niezbędne, aby zapewnić w identyczne warunki startowe dla każdego testowanego modelu. Wynik WLTP to precyzyjny punkt odniesienia pozwalający na obiektywne porównanie pojazdów różnych klas, a nie żelazna obietnica uzyskania takiego samego zasięgu w absolutnie każdych warunkach drogowych. I tak właśnie powinniśmy ten parametr rozumieć. Jeżeli dla jednego auta zużycie energii w cyklu mieszanym WLTP wynosi 20 kWh/100 km, a dla innego 18 kWh/100 km mówi nam to tyle: w ramach ujednoliconej procedury testowej WLTP jedno z aut okazało się bezsprzecznie oszczędniejsze od drugiego. Ale to wcale nie oznacza, że tak będzie w każdej sytuacji drogowej. Dla przykładu pojedynczy test WLTP dla danego modelu trwa dokładnie 30 minut. W jego trakcie auto testowe „pokonuje” na rolkach laboratoryjnej hamowni dystans 23,25 km ze średnią prędkością wynoszącą 46,5 km/h. Prędkość maksymalna jaką uzyskują auta w teście WLTP wynosi 131,3 km/h.

Ponadto cały test podzielony jest na cztery główne części, mające symulować różne warunki drogowe. Mamy fazę niską, średnią, wysoką i bardzo wysoką. Ta pierwsza symuluje typową jazdę miejską, osiąga prędkości do ok. 56,5 km/h i stanowi około połowy czasu trwania całego cyklu WLTP. Faza średnia (symulowanie podmiejskich dojazdów drogami lokalnymi) obejmuje prędkości do ok. 76,6 km/h, faza wysoka to już symulacja ruchu pozamiejskiego, z prędkościami sięgającymi 97,4 km/h i wreszcie ostatnia faza, bardzo wysoka odpowiada jeździe autostradowej, ze szczytowymi prędkościami sięgającymi wspomnianych wcześniej 131,3 km/h.

Patrząc na te liczby od razu widać, że test pokrywa jedynie część realnych scenariuszy. Dlaczego? Bo priorytetem była porównywalność wyników, a nie pokrycie możliwie największego zakresu realnych sytuacji drogowych. Bardzo możliwe że twoje nowe, elektryczne Volvo potrafi osiągnąć 100 km/h w czasie poniżej 5 sekund, ale test WLTP nie mierzy zużycia w takim scenariuszu. Dlaczego? Bo nie wszystkie auta mają taką dynamikę, a to psułoby wspomniany nadrzędny priorytet projektowy cyklu WLTP: porównywalność wyników.

Wiedza jak naprawdę „działa” cykl WLTP jest o tyle użyteczna, że dzięki niej możemy lepiej zrozumieć co tak naprawdę wpływa na zasięg samochodów elektrycznych. Dlatego czas odpowiedzieć sobie na kolejne ważne pytanie.

Powszechny mit głosi, że „w świecie rzeczywistym zawsze przejedziesz mniej, niż deklaruje producent”. Fizyka pokazuje jednak, że przy sprzyjających zmiennych można wyniki homologacyjne znacząco pobić.

Scenariusz optymalny to spokojna jazda miejska i podmiejska z prędkościami rzędu 50-90 km/h w ciepły, wiosenny lub letni dzień (przy temperaturze około 20-25°C). W takich warunkach silnik elektryczny oraz akumulator trakcyjny pracują w swoim idealnym oknie termicznym. Co więcej, częste hamowanie i odzyskiwanie energii (rekuperacja) w cyklu miejskim zauważalnie obniżają zapotrzebowanie na prąd. Różnice te doskonale widać w danych pomiarowych – luksusowy liftback Volvo ES90 w teście miejskim (City WLTP) osiąga zasięg dochodzący do 779 km, podczas gdy w cyklu mieszanym (Combined WLTP) oscyluje on w granicach od 554 do 651 km (w zależności od specyfikacji konkretnej wersji).

Prawa fizyki działają tak samo, niezależnie od modelu auta, z którego korzystamy. Jednym z najbardziej niedocenianych przez kierowców czynników wpływających na zasięg jest prędkość i aerodynamika. Pozornie wzrost prędkości ze 120 km/h do legalnych na polskich autostradach 140 km/h wydaje się niewielki. Jednak fizyka uczy, że opór powietrza rośnie proporcjonalnie do kwadratu prędkości. Oznacza to w praktyce, że różnica w zużyciu energii pomiędzy jazdą 120 a 140 km/h jest bardzo zauważalna.

Kolejna kwestia to kierunek wiatru i topografia trasy. Silny wiatr czołowy działa na nadwozie jak niewidzialna ściana. Z kolei górzysty teren pochłania ogromną ilość energii na podjazdach. Choć rekuperacja pozwala na odzyskanie znacznej części tego prądu podczas zjazdów, bilans i tak wyjdzie na minus w porównaniu do płaskiej trasy. I w ten sposób dochodzimy do kolejnego aspektu prowadzenia auta elektrycznego: regulacji poziomu rekuperacji. Jazda z wykorzystaniem funkcji One Pedal Drive pozwala na niemal nieustanną zamianę energii kinetycznej w elektryczną. W modelach takich jak Volvo EX90, ES90 czy EX60, system może wykorzystywać silniki elektryczne jako podstawowe narzędzie do hamowania, doładowując baterię przy każdym odpuszczeniu pedału przyspieszenia.

Wreszcie, wpływ na zużycie energii ma również temperatura otoczenia. Niskie temperatury oznaczają podwyższone opory wewnętrzne ogniw oraz wymuszają intensywny pobór prądu na ogrzewanie kabiny, co wpływa na finalny zasięg i czas ładowania. Z kolei letnie upały obciążają systemy, wymuszając intensywną pracę klimatyzacji i aktywnych układów chłodzenia baterii.

Bardzo ważną kwestią jest też dozowanie mocy i styl jazdy. Paradoksalnie, sprawdzone (i słuszne) zasady ekonomii ze spalinowej motoryzacji nie mają zastosowania w elektromobilności. Doświadczeni kierowcy doskonale wiedzą, że aby zaoszczędzić paliwo w samochodzie spalinowym, lepszym rozwiązaniem jest zdecydowane przyspieszenie do zaplanowanej prędkości, a następnie płynna jazda, niż bardzo delikatne rozpędzanie się. Wynika to z charakterystyki termodynamicznej silnika spalinowego, który jest maksymalnie efektywny jedynie w wyższym zakresie obciążenia. Intuicja podpowiadająca, że flegmatyczne rozpędzanie zużyje mniej paliwa, w autach spalinowych okazuje się błędem.

W elektrykach jest zupełnie inaczej. Gwałtowne przyspieszanie (rozumiane jako mocne, gwałtowne wciskanie gazu w podłogę) powoduje przesłanie prądu o bardzo dużym natężeniu z baterii do silnika. Prawo Joule’a określające straty cieplne jasno wskazuje, że przy 3-krotnym wzroście natężenia prądu, straty na ciepło w układzie wzrosną aż 9-krotnie (uwaga! To nie znaczy że zużyjemy 9 razy więcej energii! Jedynie tyle, że straty cieplne w elementach układu napędowego rosną z kwadratem natężenia prądu!). Dlatego w samochodzie elektrycznym znacznie lepszą strategią jest łagodne, płynne przyspieszanie. Ze względu na potężny moment obrotowy dostępny praktycznie od zera, absolutnie nie oznacza to ślimaczenia się. Wduszanie w podłogę pedału przyspieszenia elektrycznego Volvo, czy jakiegokolwiek innego pojazdu na prąd, to po prostu marnowanie energii. Przesadne ociąganie się to jednak też błąd – wydłużamy wówczas czas podróży, a przecież klimatyzacja, audio czy pokładowe systemy bezpieczeństwa również potrzebują energii do działania. Oczywiście znaczenie ma też obciążenie pojazdu. Wożenie w bagażniku ciężkiej walizki z ubiegłych wakacji „bo nie było czasu jej wypakować” to kolejny czynnik, który niepotrzebnie uszczupla nasz zasięg.

Wiedząc, z jakimi siłami musi mierzyć się pojazd, inżynierowie Volvo nie zostawiają kierowcy samego z prawami fizyki, wdrażając rozwiązania optymalizujące zasięg, pokrótce je tu przedstawimy.

To w zasadzie powinno być obowiązkowe wyposażenie pojazdu elektrycznego w naszym klimacie, jeżeli przykładamy szczególną wagę do optymalizacji zasięgu. W przypadku modeli Volvo dobra wiadomość jest taka, że jest ona dostępna dla każdego elektrycznego modelu szwedzkiej marki. Jednak warto mieć na uwadze, że już od konkretnego modelu i wersji wyposażenia zależy czy jest ona wyposażeniem opcjonalnym czy standardowym. Pompa ciepła efektywnie ogrzewa lub chłodzi kabinę pasażerską, zużywając zaledwie ułamek prądu pobieranego przez tradycyjne grzałki oporowe.

Inteligentne systemy Volvo potrafią z wyprzedzeniem przygotować akumulator do pracy lub ładowania. Gdy w nawigacji pokładowej ustawiony zostanie cel na stację szybkiego ładowania (DC), auto automatycznie chłodzi lub podgrzewa ogniwa do optymalnej temperatury, minimalizując straty energii. Ważne: funkcja prekondycjonowania baterii jest dostępna w każdym w pełni elektrycznym modelu marki Volvo, niezależnie od obecności pompy ciepła (niektórzy mylą te dwa pojęcia, dlatego warto je rozróżnić: prekondycjonowanie nie zależy od obecności pompy ciepła)

Jak już wyjaśnialiśmy wcześniej, zasięg zaczyna się w tunelu aerodynamicznym. Volvo ES90 może pochwalić się fenomenalnym współczynnikiem oporu powietrza (Cd) na poziomie zaledwie 0,25. Zupełnie nowe Volvo EX60 (z pochylonym dachem i zwężającymi się panelami bocznymi) osiąga równie doskonały wynik 0,26. Dla porównania, niższe i wydające się autem bardziej opływowym już nieprodukowane, spalinowe Volvo S60 miało współczynnik oporu powietrza na poziomie 0,27.

Model EX60 został oparty na przełomowej architekturze SPA3. Wykorzystanie technologii odlewów z recyklingowanego aluminium (mega casting) oraz integracja ogniw bezpośrednio ze strukturą nośną auta (cell-to-body) pozwala znacząco obniżyć masę i podnieść ogólną wydajność napędu.

Ostateczny dystans, jaki pokonasz swoim w pełni elektrycznym Volvo, pozostaje dynamiczny, zależny od parametrów zewnętrznych i stylu prowadzenia. Jednak zaawansowana inżynieria pozwala dziś zapomnieć o tzw. lęku przed zasięgiem.

Współczesne modele szwedzkiej marki zapewniają komfort bezkompromisowej mobilności – kompaktowe i uniwersalne modele EX30 oraz EX40 i EC40 oferują w cyklu mieszanym WLTP od około 337 km (Volvo EX30 P5, wersja bazowa) do 585 km zasięgu (Volvo EC40 Single Motor Extended Range). Samochody oparte na nowych, najbardziej zaawansowanych architekturach redefiniują klasowe standardy. Reprezentacyjne Volvo ES90 pozwala na przebycie do 702 km bez ładowania (wersje Twin Motor i Twin Motor Performance), z kolei zupełnie nowe Volvo EX60 (w wariancie P12 AWD) oddaje do dyspozycji wiodący w swoim segmencie zasięg sięgający imponujących 810 km na jednym ładowaniu. To wartości, które czynią codzienność bezstresową, a dalekie podróże – komfortowymi.