Alþjóðlegt kapphlaup um að auka drægni rafbíla í köldu veðri

Alþjóðlegt kapphlaup um að auka drægni rafbíla í köldu veðri

Samkvæmt prófunum njóta rafbílar mjög góðs af varmadælum

Drægni rafbíla – hve langt þeir komast á einni hleðslu – er nokkuð sem mikið er rætt um á öllum spjallsvæðum rafbílanotenda.

Þetta málefni hefur einnig mikið verið í umræðunni meðal íslenskra rafbílaeigenda, og óvísindaleg könnun okkar hér á Bílabloggi segir okkur að niðurstaða margra notanda rafbíla á Íslandi segi okkur að almennt megi áætla að drægni rafbíla minni niður í allt að 50% í miklum kulda miðað við hámarksdrægni við bestu veðuraðstæður á góðum sumardegi.

Autoblog-vefurinn í Bandaríkjunum birti á dögunum frétt frá Associated Press um þetta „heita“ eða kannski meira réttnefni að segja „kalda“ umræðuefni:

Rafdrifinn skólabíll í kuldanum í Alaska

TOK, Alaska – Langt inni á kaldari hluta Alaska, þar sem það getur orðið allt að mínus 50 Fahrenheit (mínus 46 Celsíus), er ekki staðurinn sem þú gætir búist við að finna rafmagnsskólabíl.

En hér er skólabíll nr. 50, með hestamerki á hliðinni, sem fer hljóðlega um 40 kílómetra af snævi og ísilögðum vegum á hverjum degi í Tok, og skutlar nemendum í skólann ekki langt frá kanadísku landamærunum.

Það virkar í lagi á daglegu leiðinni. En kalt hitastig tæmir orku af rafgeymum rafbíla, og styttir akstursdrægi, svo nr. 50 getur ekki farið í lengri vettvangsferðir, eða til Anchorage eða Fairbanks.

Það er vandamál sem sumir eigendur rafknúinna fólksbíla og flutningsaðilar finna fyrir í köldu loftslagi um allan heim.

Við mínus 7°C fara rafknúin farartæki bara ekki eins langt og þau gera í kjörhitanum 21°C. Hluti af því er að halda hita á farþegum með hefðbundinni tækni sem tæmir rafhlöðuna.

Lengri ferðir geta því verið erfiðar í köldu veðri. Samgönguyfirvöld eins og Chicago, sem hafa heitið því að breyta öllum strætisvagnaflota sínum í rafmagn fyrir árið 2040, þurfa að grípa til óvenjulegra ráðstafana til að halda rafbílum hlöðnum og á áætlun.

Sumir bílaframleiðendur og ökumenn óttast að minni rafhlaða drægni í kulda gæti takmarkað samþykki á notkun á rafbílum, rafdrifnum vörubílum og rútum, á sama tíma og losun frá flutningum verður að minnka verulega til að takast á við loftslagsbreytingar. Það er von. Vísindamenn keppast við að fullkomna nýja rafhlöðuefnafræði sem missa ekki eins mikla orku í köldu veðri og litíumjónakerfi nútímans.

Einnig missa bílar með skilvirkum varmadælum ekki eins mikla drægni í kulda.

„Það er vandamál að vera með rafhlöður í köldu veðri og við höfum frekar kalt loftslag, eitt það kaldasta í Norður-Ameríku,“ sagði Stretch Blackard, eigandi Tok Transportation, sem gerir samninga við skólana á staðnum.

Þegar hitastigið nær núllinu tvöfaldast kostnaður hans við að keyra rafmagnsrútu Tok. Tok er með hæsta raforkuverði landsins.

Í kaldasta veðri, 0 niður í mínus 10° F (mínus 18-23° C) kostar rafmagnsskólabíllinn um það bil $1,15 á míluna, á móti 40 sentum á mílu fyrir dísilknúinn skólabíl, sagði Blackard.

Kostnaður við rafmagnsskólabílinn lækkar í um 90 sent á mílu þegar það er heitt, en hann segir kostnaðinn gera notkun hans óframkvæmanlega og hann myndi ekki kaupa annan.

Rafbílar geta tapað allt frá 10% til 36% af drægni

Margir eigendur rafknúinna ökutækja finna líka að vetrarferðir um langan veg geta verið erfiðar.

Rafbílar geta tapað allt frá 10% til 36% af drægni sínu þar sem kuldaskeið koma að minnsta kosti nokkrum sinnum á hverjum vetri í mörgum ríkjum Bandaríkjanna.

Mark Gendregske frá Alger, Michigan, sagði að það byrji að verða alvarlegt þegar hitastigið fer niður í 10-20° F (mínus 7 til mínus 12° C). „Ég sé venjulega meira en 20% hnignun á drægni sem og hleðslutíma,“ sagði hann þegar hann var að hlaða Kia EV6 á bílastæði verslunarmiðstöðvar nálægt Ypsilanti, Michigan. „Ég fer úr um 250 mílna (400 km) vegalengd í um 200 (320 km).

Gendregske, verkfræðingur fyrir bílavarahlutaframleiðanda, vissi að drægni myndi minnka, svo hann sagði með skipulagningu, kæmi Kia EV honum enn þangað sem hann þarf að fara, jafnvel á langri ferð.

Sumir eigendur gerðu þó ekki ráð fyrir svona miklum samdrætti á veturna.

Rushit Bhimani, sem býr í norðurhluta úthverfi Detroit, sagðist sjá um 30% lægra drægni í Tesla Model Y sinni þegar kalt er í veðri, frá því sem á að vera 330 mílur á hverja hleðslu niður í allt að 230.

„Þeir ættu að skýra það hjá Tesla,“ sagði hann á meðan hann er að hlaða bílinn sinn rétt suður af Ann Arbor á ferð til Chicago.

Hluti af rafmagninu fer í að halda hita á fólki

Um það bil þrír fjórðu af drægnimissi rafbíla stafar af því að halda hita í farþegum, en hraði og hraðbrautarakstur eru líka áhrifavaldar.

Sumir ökumenn leggja sig fram um að nota ekki mikinn hita svo þeir geti ferðast lengra, með hanska eða setið í upphituðum sætum til að spara orku.

Og til að hafa það líka á hreinu, bensínvélar geta líka tapað um 15% af drægni sinni í kulda.

Drægnitapið hefur ekki dregið úr notkun rafbíla í Noregi, þar sem næstum 80% af sölu nýrra bíla voru rafknúin á síðasta ári.

Nýlegar prófanir norska bílasambandsins komust að því að gerðir eru mjög mismunandi. Hinn tiltölulega hagkvæmi Maxus Euniq6 kom næst auglýstri drægni sinni og var útnefndur sigurvegari. Hann endaði aðeins um 10% undir auglýstri 354 km drægni. Tesla S var um 16% prósent undir auglýstri drægni sinni. Neðstur var BZ4X Toyota, sem náði aðeins 323 kílómetrum, næstum 36% undir auglýstri drægni.

Nils Soedal, frá Bílasambandinu, segir málið „ekki vandamál“ svo framarlega sem ökumenn taki það með í reikninginn þegar þeir skipuleggja ferð.

„Stóra málið er í raun að fá nóg af hleðslustöðvum meðfram veginum,“ og betri upplýsingar með þeim, sagði hann.

Hitastigið var á bilinu frá frostmarki upp í mínus 2,2° F (0 til mínus 19° C) á meðan á prófuninni stóð, yfir fjöll og meðfram snævi þöktum vegum.

Bílunum var ekið þar til þeir urðu rafmagnslausir og stöðvuðust.

Recurrent, bandarískt fyrirtæki sem mælir endingu rafhlöðunnar í notuðum rafbílum, sagði að það hafi keyrt rannsóknir þar sem 7.000 ökutæki eru fjarvöktuð og náð niðurstöðum svipaðar norsku prófinu.

Forstjóri Scott Case sagði að margir rafbílar noti mótstöðuhitun fyrir innanrýmið.

Þeir sem standa sig betur eru að nota varmadælur.

Varmadælur draga varma frá útiloftinu, jafnvel í köldu hitastigi, og hafa verið til í áratugi, en aðeins nýlega hafa verið þróaðar fyrir bíla, sagði Case.

„Það er örugglega það sem þarf að vera í öllum þessum bílum,“ sagði hann.

Inni í rafhlöðum flæða litíumjónir í gegnum fljótandi raflausn og framleiða rafmagn.

En þær ferðast hægar í gegnum raflausnina þegar það verður kalt og losa ekki eins mikla orku.

Sama gerist í öfugu ferli og hægir á hleðslu.

Neil Dasgupta, dósent í véla- og efnisfræðiverkfræði við háskólann í Michigan, líkir þessu við að dreifa köldu smjöri á ristað brauð.

„Það verður bara ónæmara við lágt hitastig,“ sagði Dasgupta.

General Motors er meðal þeirra sem vinna að lausnum. Með því að prófa, geta verkfræðingar gert breytingar á rafhlöðu og hitastjórnun í núverandi bílum og lært fyrir framtíðargerðir, sagði Lawrence Ziehr, verkefnisstjóri orkunýtingar á rafknúnum ökutækjum GM.

Í síðustu viku sendi GM hóp af rafbílum frá Detroit svæðinu til kalda efri hluta Michigan til að prófa áhrif kulda á drægni rafhlöðunnar.

Þrátt fyrir að hafa stoppað til að hlaða tvisvar á leiðinni fór GMC Hummer pallbíll, með um 329 mílna drægni á hverja hleðslu, 315 mílna ferðina til Sault Ste. Marie með aðeins um 35 mílur eftir.

Eftir að hafa fundið óvirka hleðslustöð við matvöruverslun fóru verkfræðingar á nærliggjandi hótel til að fá næga hleðslu til að klára ferðina.

Í háskólum eru vísindamenn líka að vinna að efnafræðilegum breytingum sem gætu gætu ýtt þróun langt fram á við í rafhlöðutækni.

Dasgupta, dósent háskólans í Michigan segir að þeir séu að þróa nýja rafhlöðuhönnun sem gerir jónum kleift að flæða hraðar eða gera hraðhleðslu mögulega í kuldanum.

Einnig er verið að skoða rafhlöðuefnafræði sem byggir á föstu efni, ekki fljótandi raflausn.

Hann býst við að endurbætur rati úr rannsóknarstofum inn í farartæki á næstu tveimur til fimm árum.

„Það er í raun alþjóðlegt kapphlaup um að auka afköst þessara rafhlaða,“ sagði hann.

(frétt frá Associated Press / Autoblog)