Tavallisessa latauksessa sähköverkosta otettu energia on suurempi kuin akun mitattu energialisäys. Osa energiasta muuttuu lämmöksi. Osa käyttää laturia, pumppuja, elektroniikkaa ja akun lämpötilanhallintaa. Jos käytät pyöristettyä 90 prosentin esimerkkiä, 100 kWh sähköverkosta lisää akkuun noin 90 kWh.
Mitä sähköauton lataushyötysuhde tarkoittaa?
Sähköauton lataushyötysuhde on suhdeluku. Kuljettajalle hyödyllisin luku vertailee latauspisteeltä syötettyä sähköä akun varastoidun energian kasvuun. Tästä käytetään usein nimitystä pistorasiasta akkuun -hyötysuhde.
Mittauksen rajaus on tärkeä. Laturivalmistaja voi ilmoittaa vain tehoelektroniikkansa hyötysuhteen. Autotesti voi sisältää auton sisäisen laturin ja apulaitteet. Kotitalouden mittari voi sisältää myös latausasemaa edeltävät kaapelihäviöt. Nämä luvut vastaavat eri kysymyksiin, joten niitä ei pidä verrata ilman mittausrajan tarkistamista.
Kustannus- ja latausaika-arvioissa käytä sähköverkosta otettua energiaa. Se on ostamasi energia ja energia, jonka sähköasennuksen on pystyttävä toimittamaan.
Mihin puuttuva energia menee?
Valtaosa lataushäviöstä näkyy lämpönä tai kuluu järjestelmiin, jotka pitävät latauksen turvallisena. Kyse ei ole yhdestä salaperäisestä vuodosta, vaan useiden pienten ja vaihtelevien kuormien yhteisvaikutuksesta.
- Tehon muunnos. Akku varastoi tasavirtaa. AC-latauksessa muunnos tehdään auton sisällä. DC-laturi muuntaa sähköverkon vaihtovirran latausasemassa.
- Kaapelit ja sähköliitännät. Johtimessa kulkeva virta tuottaa lämpöä. Oikein mitoitetut kaapelit ja ehjät liitännät pitävät tämän suunnitelluissa rajoissa.
- Auton elektroniikka. Ohjausyksiköt, kontaktorit ja pienjännitejärjestelmät ovat toiminnassa, kun auto kommunikoi laturin kanssa ja hallitsee akkua.
- Akun lämpötilanhallinta. Pumput, tuulettimet, lämmittimet tai jäähdyttimet voivat tuoda akun sopivaan lämpötilaan.
- Akku. Sisäinen resistanssi tuottaa lämpöä energian siirtyessä kennoihin.
Nämä kuormat eivät pysy samoina. Jos esimerkiksi auton apulaitteet käyttäisivät 300 W, se olisi vain 2,7 % 11 kW:n syötöstä, mutta noin 13 % 2,3 kW:n syötöstä. Laskelma havainnollistaa, miksi hyvin pienitehoinen lataus voi olla vähemmän tehokasta ilman vikaa; 300 W on esimerkki, ei jokaisen auton tyypillinen arvo.
Onko AC- vai DC-lataus tehokkaampaa?
Ei ole luotettavaa sääntöä, jonka mukaan DC olisi aina AC:tä tehokkaampaa. Muunnos tapahtuu eri paikassa, mutta se tehdään silti. Reilu vertailu alkaa samasta sähköverkon mittauspisteestä ja päättyy akkuun.
AC-latauksessa latausasema pääasiassa kytkee, suojaa ja viestii. Auton sisäinen laturi muuntaa vaihtovirran tasavirraksi. Sen hyötysuhde voi muuttua kuorman mukaan. Tehokas sisäinen laturi ei välttämättä toimi parhaalla hyötysuhteellaan, kun sitä käytetään kaukana nimellistehosta.
DC-latauksessa asema muuntaa vaihtovirran tasavirraksi ja lähettää hallittua tasavirtaa autolle. Asemalla on omat jäähdytys-, ohjaus- ja kaapelihäviönsä. Auto voi myös lämmittää tai jäähdyttää akkua. Laturin näyttö voi mitata energiaa eri kohdasta kuin kotimittari, mikä tekee suorasta vertailusta harhaanjohtavan.
DC-pikalataus on yleensä nopeampaa, koska pikalatausasema voi tarjota enemmän tehoa kuin tyypillinen auton sisäinen AC-laturi. Nopeus ei yksin osoita, että koko sähköverkosta akkuun -prosessi kulutti vähemmän energiaa.
Vertaa samanlaisia mittauksia
Käytä jokaisessa latauksessa samaa mittausrajaa. Sähköverkon puolelta mitattu energia jaettuna arvioidulla akun energialla on hyödyllinen luku. Yhden laturin AC-tulon vertaaminen toisen DC-lähtöön ei ole.
Kuinka suuria lataushäviöitä voi odottaa?
Yhtä kaikkiin sähköautoihin sopivaa prosenttia ei ole. Julkaistut testit osoittavat, että lataushyötysuhde muuttuu laitteiston, pyydetyn tehon ja lämpötilan mukaan. Euroopan komission yhteisen tutkimuskeskuksen testissä valituilla pikalatureilla ja autoilla muunnoshyötysuhde oli äärimmäisessä kylmyydessä selvästi pienempi kuin 25 °C:ssa.
Tässä artikkelissa käytetään laskuesimerkkinä pyöristettyä 90 prosenttia. Se ei ole mitattu oletusarvo eikä luvattu suorituskyky. Kokeile myös pienempää hyötysuhdetta, kun suunnittelet aikaa tai kustannuksia.
Taulukko näyttää, miten oletus muuttaa samalla 40 kWh:n sähköverkon syötöllä akkuun varastoitunutta energiaa.
| Oletettu hyötysuhde | Energia sähköverkosta | Akkuun varastoitunut energia | Erotus |
|---|---|---|---|
| 80% | 40 kWh | 32 kWh | 8 kWh |
| 85% | 40 kWh | 34 kWh | 6 kWh |
| 90% | 40 kWh | 36 kWh | 4 kWh |
| 95% | 40 kWh | 38 kWh | 2 kWh |
Rivit ovat laskuesimerkkejä, eivät luvattuja suorituskykyluokkia. Omien latausten mittaaminen on hyödyllisempää kuin edullisimman julkistetun luvun valitseminen.
Miten lasket oman lataushyötysuhteesi?
Jaa akkuun lisätty energia sähköverkosta syötetyllä energialla ja kerro sadalla. Jos sähköverkko toimitti 40 kWh ja akkuun arvioidaan varastoituneen 36 kWh, tulos on 36 ÷ 40 × 100 = 90 %.
Hyödyllisempi mittaus onnistuu näin:
- Kirjaa sähköverkon puolen energia erillisestä mittarista tai latausasemasta, joka mittaa tulonsa.
- Käytä riittävän suurta latausta, esimerkiksi 20 prosentista 80 prosenttiin, jolloin pyöristykset ja kiinteät häviöt vaikuttavat vähemmän.
- Arvioi varastoitunut energia auton käyttökelpoisen akkukapasiteetin ja varaustason muutoksen perusteella.
- Toista mittaus samankaltaisissa oloissa ja laske usean latauksen keskiarvo.
Akun prosenttiluku on auton hallintajärjestelmän arvio. Käyttökelpoinen kapasiteetti muuttuu myös lämpötilan ja iän myötä. Tämä kotona tehtävä laskelma on siis arvio, ei laboratoriotason hyötysuhdetesti.
Miten häviöt vaikuttavat latauskustannuksiin ja -aikaan?
Maksat sähköverkosta otetusta energiasta, et vain akun energialisäyksestä. 40 kWh:n esimerkissä sähkö maksaa hinnalla 0,30 €/kWh yhteensä 12,00 €. Jos akkuun päätyy 36 kWh, jokainen varastoitunut kilowattitunti maksaa käytännössä noin 0,33 €.
Hyötysuhde muuttaa myös aika-arviota. Kun 36 kWh lisätään tasaisella 7,4 kW:n syöttöteholla ja 90 prosentin hyötysuhteella, aikaa kuluu noin 5 tuntia 24 minuuttia: 36 ÷ (7,4 × 0,90). 80 prosentilla sama arvio on noin 6 tuntia 5 minuuttia.
Todellisessa latauksessa auto voi vähentää tehoa tai keskeyttää latauksen. Käytä latausaika- ja kustannuslaskureitamme suunnittelun apuna ja korvaa oletukset omalla tariffillasi sekä mitatuilla lataustiedoilla.
Miksi lämpötila muuttaa tulosta?
Litiumioniakut toimivat eri tavoin kylmässä ja kuumassa. Auto voi rajoittaa lataustehoa ja käyttää energiaa akun lämpötilanhallintaan. Energia hallitsee akun lämpötilaa ja auttaa akkua toimimaan sen ohjausrajoissa, mutta se ei kasvata heti näytettyä varaustasoa.
Kuljettajan ei tarvitse saavuttaa mitään yleispätevää vähimmäisakkulämpötilaa ennen DC-latausta. Auton akunhallintajärjestelmä säätelee sallitun tehon akun kemian ja rakenteen mukaan. Noudata käyttöohjekirjaa sen sijaan, että soveltaisit toisesta mallista kopioitua kiinteää lämpötilaa.
Reittiperusteinen esilämmitys voi auttaa ennen pikalatausta, jos autossa on toiminto. Kylmällä säällä kotona verkkoon kytkettynä tehtävä esilämmitys voi siirtää osan akun ja matkustamon lämmityksestä sähköverkkoon ennen lähtöä. Se ei poista energiankulutusta, mutta voi tehdä lähdöstä ja latauksesta ennustettavampaa.
Miten vältettävissä olevia lataushäviöitä voi vähentää?
Käytä oikeaa laitteistoa ja keskity toistettaviin tapoihin. Pienet prosenttierot merkitsevät vähemmän kuin vaarallinen asennus tai aikatauluusi sopimaton tariffi.
- Käytä oikein asennettua latausasemaa tai latauspistettä, jonka virtapiiri on suunniteltu kuormitukselle.
- Käytä vain latausvirta-asetusta, joka on hyväksytty virtapiirille, pistorasialle, kaapelille, laturille ja autolle. Älä suurenna virtaa vain hyötysuhteen parantamiseksi.
- Esilämmitä ennen pikalatausta, kun auto tarjoaa toiminnon.
- Ajoita lataus kohtuullisiin olosuhteisiin tai sopivaan tariffiin, kun se on käytännöllistä.
- Pidä pistokkeet ja pistorasiat puhtaina, kuivina ja ehjinä. Lopeta sellaisten laitteiden käyttö, jotka kuumenevat poikkeavasti tai ovat vaurioituneet.
- Mittaa useita vertailukelpoisia latauksia ennen kuin päätät autossa olevan vian.
Lataus ei koskaan ole häviötöntä. Yhtenäinen mittaustapa, järkevä suunnitteluoletus ja kunnollinen latauslaitteisto antavat omaa autoasi koskevat tärkeät luvut.
Usein kysytyt kysymykset
Onko sähköauton lataus 100-prosenttisen tehokasta?
Ei. Muunnokset, kaapelit, auton elektroniikka, akun lämpötilanhallinta ja itse akku käyttävät tai hävittävät energiaa. Pistorasiasta akkuun -tulos vaihtelee auton ja latauskerran mukaan.
Miten lasken sähköauton lataushyötysuhteen?
Jaa akkuun arvioitu lisätty energia sähköverkosta mitatulla energialla ja kerro sadalla. Jos esimerkiksi 40 kWh:n syötöstä varastoituu 36 kWh, hyötysuhde on 90 %.
Onko AC- vai DC-lataus tehokkaampaa?
Kumpikaan ei ole aina tehokkaampi. AC-latauksessa muunnos tehdään auton sisäisellä laturilla, DC-asema tekee sen auton ulkopuolella. Laitteisto, teho, lämpötila, apukulutus ja mittauspisteet ratkaisevat tuloksen.
Miksi lataushäviöt ovat suurempia kylmässä?
Kylmä akku voi vastaanottaa vähemmän tehoa, ja auto voi käyttää energiaa akun sekä matkustamon lämmittämiseen. Kiinteä elektroniikkakulutus muodostaa myös suuremman osuuden hitaalla latauksella.
Pitäisikö latauslaskelmassa käyttää 90 prosentin hyötysuhdetta?
Yleispätevää oletusta ei ole. Jos käytät 90 prosenttia pyöristettynä esimerkkinä, kokeile myös heikompaa hyötysuhdetta ja korvaa oletus mitatulla tiedolla, kun sitä on saatavilla.
