Sähköajoneuvot voivat toimia missä tahansa lämpötilassa, vaikka ne toimivatkin parhaiten jollain Goldilocks-lämpötila-alueella, jossa ulkoympäristö ei ole liian kylmä vaikuttaakseen haitallisesti akun kapasiteettiin eikä ole tarpeeksi kuuma vaatimaan ilmastointia. Sähköautojen valikoima äärimmäisessä pakkasessa ja kuumuudessa ei ehkä ole niin suuri kuin voisi odottaa, ja ennätysten mukaan kaasukäyttöiset ajoneuvot eivät myöskään ole immuuneja äärimmäisille lämpötiloille. Silti on tärkeää ymmärtää, kuinka lämpö ja kylmä vaikuttavat sähköautoihin.
Kuinka lämpötila yleensä vaikuttaa sähköautojen akkuihin
Yleisesti ottaen sähköautot voivat toimia ja toimivat hyvin kaikissa sääolosuhteissa. Jotkin sääolosuhteet, kuten bensiiniajoneuvot, tarkoittavat, että sähköautojen omistajien on kiinnitettävä hieman enemmän huomiota ajotapaansa ja akkuvirran säästämiseen. Esimerkiksi sähköautot toimivat paremmin äärimmäisessä kuumuudessa kuin kylmässä, koska riittävän kylmä sää vähentää tilapäisesti sähköautojen akkujen kapasiteettia. Ilmastoinnin kytkeminen päälle kuumalla säällä voi kuitenkin myös vähentää yleistä kantamaa. Kaikki tämä johtuu siitä, että sähköautojen akut ovat huomattavasti kehittyneempiä kuin useimmat jokapäiväisessä elämässämme kohtaamiamme akut, mutta niitä sitovat silti samat fysiikan peruslait. Tämä tarkoittaa, että sähköakut toimivat useimmille meistä melko mystisellä tavalla.
Avain sähköautojen akkujen lämpötilavaikutusten ymmärtämiseen on muistaa, että ennen kaikkea akun on kyettävä pitämään ja purkaa energiaa tehokkaasti. Tämä tarkoittaa, että akun ei pitäisi vain pystyä lataamaan autoa tehokkaasti, vaan myös sisältää riittävästi käytettäväksi eri ajotilanteissa. Mahdollisuutta säilyttää näitä latauksia kutsutaan «kapasiteetiksi» tai «tallennuskapasiteetiksi». Kun auto käyttää näitä latauksia, ne «purkautuvat» syöttämällä sähköä sähköauton moottoriin. Kun akku altistuu erittäin kylmille lämpötiloille, sen kyky varastoida lataus voi heikentyä. Erään tutkimuksen mukaan litiumioniakkujen latauskapasiteetti putoaa noin 77 prosenttiin 5 Fahrenheit-asteen testilämpötilassa ja mitattu purkauskapasiteetti putoaa 82 prosenttiin samassa testilämpötilassa. Sähköautot käyttävät litiumioniakkuja (Li-ion). Nämä ovat ladattavia, kevyitä ja niillä on korkeampi energiatiheys kuin muiden ladattavien akkujen. Tämän seurauksena nämä akut ovat pienempiä kuin bensiinikäyttöisten ajoneuvojen akut. Vaikka akun kapasiteetti yleensä kasvaa akun lämpötilan noustessa, erittäin korkeat ulkolämpötilat voivat heikentää akun käyttöikää ja jopa lyhentää sen käyttöikää. Tämä heikkeneminen voi saada sähköauton akun toimimaan heikommin.
Kuinka lämpötila erityisesti vaikuttaa EV-alueeseen
Lämpötilaongelmat eivät vaikuta vain itse akkuun. Se voi myös vaikuttaa sähköauton yleiseen kantamaan. Lämpötila vaikuttaa EV-alueeseen sekä kapasiteetin että käytön näkökulmasta:
- Alhaiset ulkolämpötilat voivat heikentää sähköajoneuvojen akkujen tallennuskapasiteettia, mikä tarkoittaa, että sähköauto ei pysty varastoimaan tarpeeksi akkulatauksia, jotta ne voivat saavuttaa normaalin tason.
- Lämmön tai jäähdytyksen purkaminen sähköauton sisätiloista voi vähentää varastoidun energian määrää, joka kuluu ajoneuvon siirtämiseen paikasta A paikkaan B.
Alhaisten tai korkeiden ulkoisten lämpötilojen vaikutus akun tallennuskapasiteettiin on tärkeä tekijä, mutta se ei täysin selitä EV-alueen pienenemistä sekä matalissa että korkeissa lämpötiloissa. Osoittautuu, että kuljettajan ja matkustajan mukavuudella on itse asiassa suurempi vaikutus sähköautojen kantamaan, koska sähköauton ohjaamon lämmittäminen tai jäähdyttäminen äärimmäisissä sääolosuhteissa vaatii paljon tehoa. Itse asiassa tosielämän testaus on osoittanut, että EV-alue laskee noin 54 prosenttiin, kun ympäristön lämpötila laskee 5 asteeseen Fahrenheit. Tämä vähennys johtuu yleensä sähkölämmittimen tehotarpeesta erittäin kylmissä olosuhteissa. Tämä on alue, jossa bensiinikäyttöiset ajoneuvot ovat etusijalla, sillä polttomoottorit tuottavat paljon hukkalämpöä toiminnan luonnollisena sivutuotteena. Tämän ansiosta auton lämmittäminen kaasulla on käytännössä ilmaista, kun taas sähköauton on sen sijaan lähetettävä energiaa, joka olisi muuten voinut laajentaa kantamaa lämpöpumpun tai resistiivisen lämmityksen käyttöön. Bensiinikäyttöisissä ajoneuvoissa on kuitenkin edelleen ongelmia äärimmäisissä sääolosuhteissa, mukaan lukien alhainen polttoainetalous alhaisissa lämpötiloissa muista tekijöistä johtuen. Yhdysvaltain energiaministeriön mukaan kaasukäyttöisten ajoneuvojen polttoainetalous laskee noin 15 prosenttia, kun lämpötila laskee 20 Fahrenheit-asteeseen verrattuna polttoainetalouteen leudommissa olosuhteissa.
Kun äärimmäiset lämpötilat muuttuvat päinvastaisiksi, sähköauton kantaman pieneneminen johtuu kokonaan ohjaamon jäähdytyksen energiakustannuksista. Tämä on alue, jolla kaasukäyttöisistä ajoneuvoista ei ole hyötyä, koska kaasukäyttöisen ajoneuvon ilmastointilaitteen käyttäminen käyttää kaasua, jota muuten olisi voitu käyttää ajoneuvon siirtämiseen. Yhdysvaltain energiaministeriön mukaan kaasuauton toimintasäde voi pienentyä yli 25 prosenttia, jos ilmastointilaitetta käytetään erittäin kuumalla säällä. Vertailun vuoksi keskimääräisen EV:n odotetaan saavuttavan noin 80 prosenttia nimellisalueestaan olosuhteissa, joissa ympäristön lämpötila on 104 astetta. Tässä nimenomaisessa tilanteessa sähköauto todennäköisesti päihittää kaasukäyttöisen ajoneuvon kantamansa säilyttämisessä.
Sähköautojen lämpöpumput vs. vastuslämmittimet
Sähköautoissa voidaan käyttää sekä resistiivisiä lämmittimiä että lämpöpumppuja. Lämpöpumpun käytön sähköautossa resistiivisen lämmittimen sijaan on se, että lämpöpumput ovat yksinkertaisesti energiatehokkaampia. Vastuslämmittimet muuttavat sähköenergian lämmöksi, koska ne kuumenevat, kun sähkö virtaa niiden läpi. Lämpöpumput puolestaan pohjimmiltaan vain siirtävät lämpöenergiaa paikasta toiseen. Ilmastointilaite on yksisuuntainen lämpöpumppu, joka siirtää lämpöä ajoneuvon sisältä ulos jäähdyttäen tehokkaasti sisätilaa. Lämpöpumput ovat myös käännettäviä, eli niillä voidaan nostaa tai laskea lämpötilaa suljetussa tilassa. Itse asiassa NHTSA:n tutkimuksen mukaan lämpöpumpulla varustetun sähköauton toimintasäde on noin 30 prosenttia suurempi kuin vastuslämmittimellä varustetun sähköauton vain erittäin alhaisissa lämpötiloissa. Lämpöpumput pystyvät tyypillisesti toimimaan sähköautoissa noin 25-30 Fahrenheit-asteen lämpötiloissa, vaikka tehokkuus laskee kylmemmälle. Vielä kylmemmissä lämpötiloissa on tehokkaampaa vaihtaa resistiiviseen lämmitykseen.
9 tapaa hallita kantamaa äärimmäisissä sääolosuhteissa
Vaikka on totta, että sähköauton toimintasäde voidaan pienentää sekä erittäin kuumalla että kylmällä säällä, voit tehdä muutaman asian parantaaksesi sähköauton kantamaa äärimmäisissä sääolosuhteissa:
- Vähennä ilmastointilaitteen käyttöä kuumalla säällä. Säädä ilmastointi korkeimpaan lämpötilaan, jossa haluat, ja harkitse viilentämistä muilla tavoilla, kuten kannettavalla akkukäyttöisellä tuulettimella ja jääkaapilla, joka on täynnä kylmiä juomia pitkillä retkillä.
- Älä käytä lisävarusteita, ellet tarvitse niitä. Kaikki sähköautosi järjestelmät saavat virtaa samoista akuista, joten kaikki viihdejärjestelmän käyttämisestä ajovalojen sytyttämiseen pelkän päiväajovalojen sijaan voi rajoittaa sähköautosi toimintasädettä. Minimoi tarpeeton käyttö parantaaksesi kantamaa, kun tarvitset jo lisätehoa ohjaamon lämmittämiseen tai jäähdyttämiseen.
- Lämmitä tai jäähdytä sähköautosi matkustamoa, kun se on edelleen kytkettynä. Jos ajattelet etukäteen ja nostat ohjaamon mukavaan lämpötilaan etukäteen, sinun ei enää tarvitse tyhjentää akkua tien päällä. Jos voit säilyttää sähköautosi autotallissa, etenkin ilmastoiduissa autotallissa, sitä parempi.
- Pysäköi varjoon, kun on kuuma. Ilmastointia tulee silti käyttää äärimmäisen kuumissa olosuhteissa, mutta varjoon pysäköiminen pitää matkustamon viileämpänä, eikä sinun tarvitse kuluttaa niin paljon energiaa viihtymiseen.
- Yritä pysyä säästötilassa, jos ajoneuvossasi on se. Useimmissa sähköautoissa on tällainen tila, joka tarjoaa paremman akun keston ja kantaman suorituskyvyn kustannuksella.
- Ota rauhallisesti käynnistettäessä ja pysähtyessä. Yhtäkkiä kova kiihdytys vaatii paljon enemmän voimaa kuin hidas kiihdytys. Toisaalta sähköautosi regeneratiivinen jarrujärjestelmä imee paljon enemmän voimaa, kun jarrutat hitaasti ennakoiden aikaista pysähtymistä, kuin kun painat jarrua viime hetkellä. Muista, että ajaminen äärimmäisissä olosuhteissa, kuten jäällä tai lumella, vaikuttaa myös pysähtymisen kestoon.
- Hallitse matkalentonopeuttasi. Useimmat sähköautot tarjoavat parhaan akun keston ja kantaman, kun pidät nopeuden alle 50 MPH:ssa. Tehokkuus ja kantama heikkenevät jyrkästi sen jälkeen.
- Älä lataa akkua ulkona, jos ympäristön lämpötila on erittäin alhainen. Akun latauskapasiteetti laskee kylmemmälle, joten voit aloittaa paremmasta paikasta, jos akku ei ole äärimmäisen kylmä latauksen aikana.
- Pidä kuormasi kevyenä. Oletko pakannut tavarasi hiihtolomalle tai rantapäivään viikonloppuna? Ajaminen koko viikon ylimääräisellä painolla vähentää kantamaasi. Jos sinulla on kattoteline, harkitse sen irrottamista, vaikka se ei olisi käytössä, sillä lisätty vastus heikentää myös ulottuvuuttasi.