Hvor godt fungerer elbiler i ekstrem kulde eller varme?

Elektriske kjøretøy kan fungere i alle temperaturer, selv om de fungerer best i en slags Goldilocks temperaturområde der ytre miljø er ikke for kaldt til å ha en negativ effekt på batterikapasiteten og er ikke varmt nok til å kreve luft kondisjonering.

Elektriske kjøretøys rekkevidde i ekstrem kulde og varme er kanskje ikke så alvorlig som du forventer, og for ordens skyld er ikke gassdrevne kjøretøy immune mot ekstreme temperaturer heller. Likevel er det viktig å forstå hvordan varme og kulde påvirker elbiler.

Hvordan temperaturen generelt påvirker elektriske bilbatterier

Totalt sett kan elbiler prestere godt i all slags vær. Noen værforhold, akkurat som med bensindrevne biler, betyr at EV-eiere må være litt mer oppmerksomme på måten de kjører på og sparer batterienergi.

For eksempel fungerer elbiler bedre i ekstrem varme enn kulde fordi kaldt nok vær midlertidig vil redusere kapasiteten til elbilbatterier. Å slå på klimaanlegget i varmt vær kan imidlertid også redusere den totale rekkevidden.

Alt dette er fordi elbilbatterier er betydelig mer avanserte enn de fleste batteriene vi støter på i hverdagen, men de er fortsatt bundet av de samme grunnleggende fysikkens lover. Det betyr at EV-batterier fungerer på litt mystiske måter for de fleste av oss.

Nøkkelen til å forstå temperaturpåvirkningen på EV-batterier ligger i å huske at først og fremst må batteriet være i stand til effektivt å holde og utlade energi. Det betyr at et batteri ikke bare må kunne lade bilen kraftig, det må kunne holde nok ladninger til å brukes når det er nødvendig i forskjellige kjøresituasjoner.

Evnen til å holde disse kostnadene blir referert til som "kapasitet" eller "lagringskapasitet". Når disse ladningene brukes av bilen, "lades de ut" ved å mate strøm til elbilens motor.

Når et batteri utsettes for ekstremt lave temperaturer, kan dets kapasitet til å lagre en ladning reduseres. Ifølge en studie, litium ion batteri ladekapasitet faller til omtrent 77 prosent ved en testtemperatur på 5 grader Fahrenheit, og målt utladningskapasitet faller til 82 prosent ved samme testtemperatur.

Selv om batterikapasiteten vanligvis øker når temperaturen på batteriet øker, ekstremt høye ytre temperaturer kan faktisk forårsake forringelse og til og med redusere driftslevetiden til en batteri. Den nedbrytningen kan føre til at et EV-batteri yter mindre effektivt.

Hvordan temperaturen spesifikt påvirker EV-rekkevidden

Temperaturproblemer påvirker ikke bare selve batteriet. Det kan også påvirke en elbils totale rekkevidde.

Temperaturen påvirker EV-området både fra et kapasitets- og bruksperspektiv:

1. Lave eksterne temperaturer kan redusere lagringskapasiteten til EV-batterier, noe som betyr at EV-en ikke kan lagre nok batteriladninger til å gå så langt som den normalt ville gjort.
2. Avløpet fra oppvarming eller avkjøling av den indre kabinen til en elbil kan redusere den tilgjengelige mengden lagret energi som trengs for å faktisk flytte et kjøretøy fra punkt A til punkt B.

Effekten av lave eller høye ytre temperaturer på batteriets lagringskapasitet er en viktig faktor, men den tar ikke fullt ut hensyn til reduksjonen i EV-rekkevidden sett i både lave og høye temperaturer.

Det viser seg at fører- og passasjerkomfort faktisk har en større effekt på EV-rekkevidden fordi det krever mye strøm for å varme eller kjøle ned kupeen på en EV under ekstreme værforhold. Faktisk har tester i den virkelige verden vist at EV-rekkevidden synker til omtrent 54 prosent når omgivelsestemperaturen synker til 5 grader Fahrenheit. Denne reduksjonen skyldes vanligvis kraftbehovet ved å kjøre en elektrisk varmeovn under ekstremt kalde forhold.

Dette er et område hvor bensindrevne kjøretøy har en fordel, fordi forbrenningsmotorer genererer mye spillvarme som et naturlig biprodukt av driften. Det gjør det i hovedsak gratis å varme opp en gassdrevet bil, mens en elbil i stedet trenger å sende energi som ellers kunne ha gått til å øke rekkevidden til å kjøre en varmepumpe eller resistiv varmeapparat.

Imidlertid opplever bensindrevne kjøretøy fortsatt problemer i ekstreme værsituasjoner, inkludert redusert drivstofføkonomi i kalde temperaturer på grunn av andre faktorer. I følge det amerikanske energidepartementet, drivstofføkonomi for gassdrevne kjøretøy faller med rundt 15 prosent når temperaturen synker til 20 grader Fahrenheit sammenlignet med drivstofføkonomi under mildere forhold.

Når ekstreme temperaturer svinger i den andre retningen, skyldes reduksjon av EV-rekkevidden helt energikostnadene ved å kjøle ned hytta. Dette er et område hvor gassdrevne kjøretøy ikke har en fordel, fordi å kjøre klimaanlegget i et gassdrevet kjøretøy tar gass som ellers kunne vært brukt til å flytte kjøretøyet.

I følge det amerikanske energidepartementet, en gassdrevet bil kan få redusert rekkevidde med over 25 prosent når du kjører klimaanlegget i ekstremt varmt vær. Til sammenligning kan den gjennomsnittlige el-bilen forventes å nå rundt 80 prosent av det nominelle området under forhold der omgivelsestemperaturen er 104 grader. I den spesielle situasjonen vil en elbil sannsynligvis slå et gassdrevet kjøretøy når det gjelder å beholde mer av rekkevidden.

Varmepumper vs. Resistive varmeovner i elbiler

Både resistive varmeovner og varmepumper kan brukes i elbiler. Fordelen med å bruke en varmepumpe i en elbil i stedet for en resistiv varmeovn er at varmepumper rett og slett er mer energieffektive.

Resistive varmeovner konverterer elektrisk energi til varme fordi de blir varme når elektrisitet strømmer gjennom dem. Varmepumper, på den annen side, flytter egentlig bare termisk energi fra ett sted til et annet.

Et klimaanlegg er på en måte som en enveis varmepumpe som flytter varme fra det indre av et kjøretøy til det ytre, og effektivt avkjøler interiøret i prosessen. Varmepumper er også reversible, noe som betyr at en kan brukes til å enten heve eller senke temperaturen i et lukket rom.

Faktisk, ifølge en studie tilgjengelig fra NHTSA, rekkevidden til en elbil med varmepumpe er omtrent 30 prosent større enn rekkevidden til en elbil som kun er utstyrt med en motstandsvarmer når den brukes i ekstremt lave temperaturer.

Varmepumper er vanligvis i stand til å operere i elbiler i temperaturer ned til rundt 25 til 30 grader Fahrenheit, selv om effektiviteten faller jo kaldere det blir. I enda kaldere temperaturer blir det mer effektivt å bytte over til en resistiv varmeovn.

9 måter å administrere rekkevidde i ekstreme værforhold

Selv om det er sant at EV-rekkevidden kan reduseres av både ekstremt varmt og kaldt vær, er det en rekke ting du kan gjøre for å forbedre rekkevidden til en EV under ekstreme værforhold:

1. Reduser bruken av klimaanlegg i varmt vær. Still inn A/C på den høyeste temperaturen du er komfortabel med, og vurder å kjøle deg ned med andre metoder som en bærbar batteridrevet vifte og en iskiste full av kald drikke når du skal på lang vei turer.
2. Ikke bruk tilbehørssystemer med mindre du trenger dem. Alle systemene i elbilen din trekker strøm fra de samme batteriene, så alt fra å bruke underholdningen system for å slå på frontlysene i stedet for bare kjørelysene i løpet av dagen kan skjære inn i elbilene dine område. Hold uvesentlig bruk på et minimum for å forbedre rekkevidden når du allerede trenger å hente ekstra strøm for å varme eller kjøle ned hytta.
   
3. Varm eller avkjøl kupeen til elbilen mens den fortsatt er koblet til. Hvis du tenker fremover og får hytta til en behagelig temperatur på forhånd, trenger du ikke bruke batteristrøm når du først er på veien. Hvis du kan holde elbilen i en garasje, spesielt en klimakontrollert garasje, desto bedre.
4. Parker i skyggen når det er varmt ute. Du må fortsatt kjøre klimaanlegget under ekstremt varme forhold, men parkering i skyggen vil holde kupeen kjøligere, og du trenger ikke bruke så mye energi for å bli komfortabel.
5. Prøv å holde deg til økonomimodus hvis kjøretøyet ditt har det. De fleste elbiler har en slik modus som gir bedre batterilevetid og rekkevidde på bekostning av ytelse.
6. Ta det med ro når du starter og stopper. Plutselig, hard akselerasjon tar mye mer kraft enn å akselerere sakte. På baksiden fanger elbilens regenerative bremsesystem opp mye mer kraft når du bremser sakte, og forventer en stopp tidlig, enn det gjør når du bremser i siste øyeblikk. Husk at hvis du kjører under ekstreme forhold, som is eller snø, vil det også påvirke hvor lang tid det tar å stoppe.
7. Hold marsjfarten under kontroll. De fleste elbiler gir best batterilevetid og lengst rekkevidde når du holder hastigheten under 50 MPH. Effektiviteten og rekkevidden faller kraftig etter det.
8. Unngå å lade batteriet utendørs når omgivelsestemperaturen er ekstremt lav. Batteriladekapasiteten synker jo kaldere det blir, så du starter fra et bedre sted hvis batteriet ikke er ekstremt kaldt under ladeprosessen.
9. Hold lasten lett. Lastet du opp for en skitur eller en dag på stranden i helgen? Å kjøre rundt med all den ekstra vekten hele uken vil redusere rekkevidden din. Hvis du har en lastebærer på taket, bør du vurdere å fjerne den også når den ikke er i bruk, da den ekstra motstanden også reduserer rekkevidden.