Γιατί η μέγιστη ισχύς στην DC φόρτιση είναι παραπλανητική;

Του Λουκά Μπαφατάκη, Μηχανολόγου-Μηχανικού – ΕΜΠ (MSc)

150 kW, 200 kW, 250 kW – ο “αγώνας δρόμου” για τη μέγιστη ισχύ στην DC φόρτιση ηλεκτρικών αυτοκινήτων δεν σταματά. Μήπως, όμως, δίνουμε στην μέγιστη ισχύ φόρτισης ενός EV περισσότερη σημασία απ’όση πρέπει; Άλλωστε, η DC φόρτιση αντιπροσωπεύει ένα μικρό ποσοστό των συνολικών φορτίσεων στη διάρκεια ζωής ενός EV. Το 95% των Ευρωπαίων οδηγών καλύπτουν έως 50 Km ημερησίως, οπότε έχει τόση σημασία το πόσο γρήγορα επαναφορτίζουν το EV τους;

Ο λόγος που η DC φόρτιση μας απασχολεί τόσο, είναι διότι οι κατασκευαστές προσπαθούν να επιδείξουν την τεχνολογική πρόοδο των μπαταριών τους. Αρκετοί άνθρωποι εξακολουθούν να συγκρίνουν την ισχύ φόρτισης και το χρόνο που χρειάζεται γι’αυτήν, με το χρόνο ανεφοδιασμού ενός συμβατικού μοντέλου βενζίνης ή diesel.

Όντως, κατά τη διάρκεια ενός μεγάλου ταξιδιού, η DC φόρτιση είναι πολύ σημαντική για ένα EV. Είναι, όμως, η ισχύς των 200, 250, 300kW αντιπροσωπευτική της πραγματικής ταχύτητας φόρτισης; Ας το διαπιστώσουμε!

Μέγιστη (peak) ισχύς φόρτισης

Η μέγιστη ισχύς φόρτισης είναι ο ένας παράγοντας της εξίσωσης. Το τελευταίο διάστημα, οι πλατφόρμες 800V των κατασκευαστών ωθούν τα όρια της DC φόρτισης. Ορισμένα παραδείγματα είναι το Lucid Air (300kW), η Porsche Taycan (270kW) και το Audi E-tron GT (270kW). Λίγο χαμηλότερα, στον “κόσμο” των 400V, η Tesla διατηρεί τα ηνία με 250kW peak ισχύ φόρτισης μέσω των V3 Superchargers της. Στο άλλο άκρο, μοντέλα με αερόψυκτες μπαταρίες, όπως το Nissan Leaf (50kW) και τα Skoda Citigo/VW e-up! (40kW) υποστηρίζουν χαμηλή ισχύ DC φόρτισης.

Στον ακόλουθο πίνακα που προέρχεται από το τεχνικό άρθρο του ArenaEV θα δείτε την peak ισχύ φόρτισης αλλά και την εκτιμώμενη επιπλέον αυτονομία ανά λεπτό φόρτισης για διάφορα μοντέλα. Το δεύτερο νούμερο (Km/1′) υπολογίζεται με βάση την κατανάλωση ενέργειας με σταθερή ταχύτητα 130 Km/h στον αυτοκινητόδρομο, δηλαδή στο σενάριο χρήσης που η DC φόρτιση έχει τη μεγαλύτερη σημασία.

Η καμπύλη φόρτισης

Η μέγιστη ισχύς DC φόρτισης είναι αναμφίβολα πολύ σημαντική και χαρακτηριστική του τεχνολογικού επιπέδου του εκάστοτε μοντέλου. Για τον τυπικό οδηγό, όμως, αυτό που έχει μεγαλύτερη σημασία είναι η μέση ισχύς φόρτισης από το 10% μέχρι το 80%.

Σε έναν ιδανικό κόσμο, η μέγιστη ισχύς θα μπορούσε να διατηρηθεί καθ’όλη τη διάρκεια της DC φόρτισης. Ωστόσο, αυτό δεν εφικτό. Οι μπαταρίες υψηλής τάσης μπορούν να “αντέξουν” τη μέγιστη ισχύ φόρτισης μόνο για ένα μικρό χρονικό διάστημα και μόνο σε συγκεκριμένα επίπεδα φόρτισής τους (%).

Οι καμπύλες φόρτισης διαφέρουν μεταξύ των μοντέλων και εξαρτώνται κυρίως από τα τεχνικά χαρακτηριστικά της μπαταρίας και το πως διαχειρίζεται τη φόρτιση το ενσωματωμένο σε αυτήν BMS (Battery Management System). Η μείωση της ισχύος φόρτισης είναι ουσιαστικά ένας μηχανισμός ασφαλείας ώστε να αποφευχθεί η μεγάλη αύξηση της θερμοκρασίας της μπαταρίας. Μάλιστα, σε υψηλότερα επίπεδα φόρτισης (%), λαμβάνει χώρα το λεγόμενο cell balancing, η εξισορρόπηση της τάσης των στοιχείων της μπαταρίας, η οποία συμβαίνει με περιορισμένη ισχύ φόρτισης.

Στον ακόλουθο πίνακα θα δείτε δεδομένα φόρτισης σε πραγματικές συνθήκες (10-80%). Γίνεται αντιληπτό οτι τα μοντέλα με τις κορυφαίες “επιδόσεις” διατηρούν μια μέση ισχύ φόρτισης περί τα 175-180kW, παρ’ότι η μέγιστη ισχύς είναι σημαντικά υψηλότερη. Η μέση ισχύς υπολογίστηκε με δεδομένα από τις καμπύλες φόρτισης που διαθέτει το Fastned.

Συμπέρασμα

Όπως φαίνεται, ασχέτως της μέγιστης ισχύος φόρτισης που υποστηρίζει ένα EV, το “ταβάνι” της μέσης ισχύος φόρτισης εντοπίζεται γύρω στα 180kW, για ένα τυπικό session (10-80%). Αυτό είναι λογικό και αναμενόμενο, από τεχνολογικής σκοπιάς.

Τα περισσότερα σύγχρονα ηλεκτρικά αυτοκίνητα χρησιμοποιούν μπαταρίες Li-Ion NMC με μικρές διαφοροποιήσεις. Καθώς η μέση ισχύς των 180kW δεν δείχνει να επηρεάζεται ή να εξαρτάται από την τάση της πλατφόρμας (400 ή 800V), όλα δείχνουν οτι αυτό είναι το τεχνολογικό όριο αυτών των μπαταριών. Ίσως να το ξεπεράσουμε με ένα τεχνολογικό “άλμα” όπως τις μπαταρίες Li-Air ή της Solid State μπαταρίες. Ο χρόνος θα δείξει…

Το πρωτότυπο άρθρο δημοσιεύθηκε στο ArenaEV.com και με την άδεια του αναδημοσιεύθηκε στο Μέσο μας.