Elbilene får kortere praktisk kjørelengde om vinteren. Årsakene er flere, men spesielt batteritemperatur og kupeoppvarming står for store deler av den reduserte kjørelengden. (Foto: Per-Ivar Nikolaisen)

ELBIL PÅ VINTEREN

Derfor får elbilen kortere rekkevidde om vinteren

Det er ikke bare oppvarming som stjeler kapasitet i kulda.

En av elbilens store ulemper er at du ikke kan forvente samme rekkevidde året rundt.

De fleste opplever at bilen går en del kortere om vinteren, noe som kan føre til at kjørelengder som er uproblematiske å ta i ett strekk om sommeren, krever ladestopp når temperaturen kryper ned mot null.

Årsakene til dette er flere, men den største synderen er antakelig oppvarming av kupeen.

Mens du kan ha det godt og varmt i en bil med forbrenningsmotor, rett og slett fordi så mye av energien i drivstoffet forsvinner i rent varmetap, må du ta ut ekstra energi fra batteriet om du skal varme opp en elbil.

Hvor mye energi som brukes til oppvarming vil variere fra bil til bil. Mens moderne elbiler typisk har varmepumpe, har eldre biler gjerne en vanlig kupevarmer.

Mange små energitap

I tillegg bruker bilen mer energi på å bevege seg når det er kaldt. Kald luft er tettere enn varm luft, noe som gir økt luftmotstand.

Luftmotstanden er proporsjonal med lufttettheten, og proporsjonal med kvadratet av farten, i hvert fall ved normal kjørefart.

Kjartan Jh Olafsson, førsteamanuensis ved Institutt for fysikk og teknologi ved Universitetet i Bergen, anslår at tettheten øker med mellom fem og sju prosent om temperaturen faller med 20 grader.

– Elbiler er svært strømlinjeformede, så luftmotstanden er noe helt annet enn på biler for 30 år siden. Spesielt ved moderate hastigheter vil jeg tro dette er en faktor som er ganske liten. Det har nok litt å si, men i praksis ikke så veldig mye, mener Olafsson.

Vinterdekk har høyere rullemotstand enn sommerdekk. Elbiler har gjerne dekk med ekstra lav rullemotstand om sommeren. Colourbox.com
Kalde mekaniske koblinger vil også ha mer friksjon når de er kalde. Disse faktorene er imidlertid også små.

Vinterdekk vil bidra til å øke rullemotstanden i hjulene, og dermed forbruke mer energi. Eventuell snø og slaps vil bidra til ytterligere rullemotstand.

Uansett er dette faktorer som også påvirker en bil med forbrenningsmotor. Men siden en tank med bensin tar deg mye lenger enn et fulladet batteri på noen-og-tjue kilowattimer, merker du det ikke like godt.

Kaldt batteri er mindre effektivt

Verre er det med batteriet, som ved lave temperaturer vil være mindre effektivt. Elektrolytten får høyere viskositet når den er kald, noe som fører til tregere ionetransport.

Den indre motstanden øker, og et fulladet batteri som holder 20 kuldegrader kan ha en indre motstand som er nærmere dobbelt som høy som et batteri som holder 25 varmegrader.

Det betyr imidlertid ikke at batteriet vil ha generelt dårligere ytelse så lenge det er kaldt ute.

– Jo kaldere batteriet er, jo høyere vil den interne motstanden i batteriet være. Da blir effektiviteten lavere, og du kan ta mindre energi ut. Mer av energien blir også omgjort til varme. Litt av den tilgjengelige kapasiteten vil da reduseres, og virkningsgraden til batteriet går ned, sier Magnus Skinlo Thomassen, seniorforsker ved Sintef Materialer og Kjemi til Teknisk Ukeblad.

Det er her snakk om temperatur i batteriet, og ikke i omgivelsene.

Om temperaturen i battericellene er lav nok, vil det ikke være mulig å lade batteriet i det hele tatt, ettersom det kan føre til litiumutfelling på anodene i cellene. Dette styres av systemer i bilen, og det er ikke skadelig å sette bilen til lading ved lave temperaturer.

Hvor mye kapasitet du taper med et kaldt batteri vil variere fra type til type, men Thomassen anslår at det er mer enn lineært med temperaturen. Så mye som halvparten av kapasiteten ved romtemperatur kan være utilgjengelig ved en batteritemperatur på -20 °C.

Tregere transport i elektrolytt

Batteri
Batteriet i elbilen kjøles ned med utetemperaturen. Da får det lavere virkningsgrad en periode. Pagécran/Groupe Renault
– Kapasiteten vil være lavere enn ved romtemperatur, spesielt ved store strømmer. Transport av litiumioner i elektrolytten og elektrodene i cellene går trengere, og spenningen går fortere ned. Ved en viss spenning vil det ikke være mer strøm å ta ut av batteriet, sier Thomassen.

Mange biler har imidlertid en eller annen form for temperaturkontroll i batteriet. For eksempel har Tesla aktiv temperaturkontroll, slik at batteriet holdes innenfor en viss temperaturintervall, selv om bilen ikke er koblet til strømnettet.

Kuldeproblematikken rundt batteriet er dessuten stort sett et midlertidig problem. Så snart batteriet tas i bruk, vil temperaturen internt i cellene øke. Biler med aktiv batterikjøling vil også kunne bidra ved å ikke aktivere kjølesystemet før ønsket driftstemperatur er oppnådd.

– Dette er en kort periode, og elbilen vil bruke noe mer energi og ha redusert mulighet for regenerativ bremsing de første 10 til 20 minuttene dersom det er kaldt, sier Thomassen.

Så snart driftstemperatur er oppnådd, vil gjenværende kapasitet være mer som ved sommerlige temperaturer.

Varm opp batteriet på forhånd

Det finnes noen enkle metoder for å unngå at lav batteritemperatur «stjeler» rekkevidde.

Du kan vente med å lade batteriet til tidspunktet før du skal kjøre, i stedet for å lade det når du parkerer. Skal du ut på tur om morgenen, kan du heller sette batteriet til lading i løpet av natten om bilen har mulighet for å forhåndsprogrammere dette.

Lading vil sørge for at batteriet kommer opp i temperatur, og dermed har bedre virkningsgrad om du kjører rett etter opplading.

Et annet alternativ er å varme opp kupeen på forhånd. Dette handler om mer enn komfort.

Om bilen tar strøm til oppvarming fra batteriet, vil det bidra til å øke celletemperaturen før du kjører. I tillegg slipper du å bruke strøm på å øke temperaturen i kupeen i en periode hvor virkningsgraden i batteriet er dårligere.

Hvor raskt batteriet kommer opp i temperatur vil variere fra bil til bil. Vår erfaring fra Renault Zoe er at det kan ta en halvtimes kjøring å varme battericellene fra fire til 12 grader når utetemperaturen er sju kuldegrader. På motorvei går det raskere.

Til sammenligning er temperaturen i cellene som regel rundt 20 grader i milde til varme temperaturer.

En sammenligning

Vi har kjørt denne Renault Zoe-en en testrute i sommer, og gjentatt den samme ruten i vinter.
Vi har kjørt denne Renault Zoe-en en testrute i sommer, og gjentatt den samme ruten i vinter. Marius Valle
For å undersøke endringer i forbruk mellom sommer og vinter, har vi gjort en enkel test. Vi har kjørt en testrute, og sammenlignet forbruket i høy og lav temperatur.

Vi undersøkte i sommer hvor mye vi kunne redusere forbruket ved å endre kjørestil. Vi har kjørt samme rute på nytt, og sammenlignet forbruket i sju kuldegrader.

Temperaturen var da 29 grader lavere enn da vi gjorde testen i sommer.

Den eneste endringen i konfigurasjonen på testbilen, er at den nå er utstyrt med vinterdekk. Dimensjonene på dekk og felg er ellers like.

Mens den forrige testen tok for seg hvordan energiforbruket endret seg ved å følge ecodriving-prinsippene, har vi denne gangen sett på hvordan energiforbruket endret seg med temperaturen i kupeen.

Vi har benyttet ecodriving-prinsippene under kjøring, for å forsøke å holde forbruket nede.

Testruten er 35 kilometer, og har varierte strekker med 70- og 80-soner, tettbebygd strøk og svingete bakveier. Vi har kjørt denne to ganger: En gang med bilens sparemodus aktivert, og en gang uten.

Testen sier egentlig bare noe om bilmodellen vi har testet med, og datagrunnlaget er for tynt til å slå fast noe helt sikkert. Den gir imidlertid et inntrykk av forskjellene mellom sommer og vinter.

73 prosent høyere forbruk

Resultatene viser at bilen helt klart bruker mer energi på fremdrift i sju kuldegrader enn i 22 varmegrader.

Sammenlignet med økokjøring med sparemodus om sommeren, er forbruket nesten 41,5 prosent høyere om vinteren med sparemodus aktivert, og kupetemperatur stilt til 20 grader.

Med sparemodus deaktivert og kupetemperaturen stilt til behagelige 24 grader, er forskjellen hele 73 prosent.

Denne bilens sparemodus vil redusere effekten til både varmepumpe og fremdrift. Uten sparemodus aktivert, gikk altså forbruket opp til både fremdrift og oppvarming.

Vi målte ikke kupetemperaturen, men det var åpenbart at kupetemperaturen var lavere enn 20 grader da vi hadde sparemodus aktivert.

Da vi hadde temperaturen på 24 grader, økte energiforbruket til  oppvarming med hele 200 prosent, fra 0,5 til 1,5 kilowattimer. Forbruket til oppvarming sto da for 17 prosent av det totale forbruket, før regenerering er medregnet.

Til sammenligning «kostet» kjøling til 18 grader høyst 0,1 kilowattime i sommer, uten sparemodus aktivert.

Kjør lenger med jakke og lue

En interessant betraktning er at selv sløsete sommerkjøring bruker nesten 21 prosent mindre energi enn pen vinterkjøring, 1,37 mot 1,65 kilowattimer pr mil.

Med bakgrunn i tallene, og en antatt tilgjengelig batterikapasitet på 22 kilowattimer, kan kjørelengden om sommeren komme opp i 187 kilometer, mens den reduseres til 108 kilometer med varm kupe.

Om du er villig til å heller ta på deg litt mer klær, kan kjørelengde økes til 132 kilometer.

Altså reduseres kjørelengden i dette tilfellet med 24 kilometer på grunn av oppvarmingen.

Uansett må vi belage oss på at kjørelengden er omtrent 42 prosent kortere i vinterkulda. Det er betydelig.