Γιατί τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα «μένουν» στα χιόνια;
Γιατί πιθανόν έμειναν χθες τα 5 ηλεκτρικά αυτοκίνητα στα χιονια; Σιγουρα φταίει ότι δεν υπάρχει ευρύ δικτυο φορτιστών στην χώρα για τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Μήπως όμως η απάντηση βρίσκεται και στη φυσική και έχει επιστημονικό ενδιαφέρον;Γιατί τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα «μένουν» στα χιόνια; Η απάντηση βρίσκεται στη φυσική!
Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα αποτελούν το μέλλον της αυτοκίνησης, προσφέροντας σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα παραδοσιακά οχήματα με κινητήρες εσωτερικής καύσης. Ωστόσο, οι χρήστες τους συχνά παρατηρούν ότι κατά τη διάρκεια του χειμώνα, όταν οι θερμοκρασίες πέφτουν, τα ηλεκτρικά οχήματα αντιμετωπίζουν δυσκολίες στην εκκίνηση και στη διατήρηση της απόδοσής τους. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η μπαταρία φαίνεται να «μένει» ή να έχει μειωμένη απόδοση, κάτι που ανησυχεί αρκετούς ιδιοκτήτες. Η εξήγηση αυτού του φαινομένου κρύβεται σε βασικές αρχές της φυσικής και της χημείας.
Η επίδραση της θερμοκρασίας στην μπαταρία
Η κύρια αιτία που τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα δυσκολεύονται στις χαμηλές θερμοκρασίες σχετίζεται με την αύξηση της εσωτερικής αντίστασης των μπαταριών. Οι μπαταρίες λιθίου, που χρησιμοποιούνται στα περισσότερα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, βασίζονται στην κίνηση ιόντων λιθίου για την αποθήκευση και απελευθέρωση ενέργειας. Όταν η θερμοκρασία πέφτει, η κινητικότητα αυτών των ιόντων επιβραδύνεται, με αποτέλεσμα η μπαταρία να γίνεται λιγότερο αποτελεσματική. Ειδικότερα, η μειωμένη κίνηση των ιόντων αυξάνει την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας, καθιστώντας δύσκολη την άντληση και την παροχή ενέργειας.
Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της ισχύος που μπορεί να παράσχει η μπαταρία, ιδιαίτερα κατά την εκκίνηση του οχήματος, όταν απαιτείται υψηλή κατανάλωση ενέργειας για την κίνηση του κινητήρα. Σε ακραία κρύες συνθήκες, μπορεί να παρατηρηθεί ότι η μπαταρία δυσκολεύεται να ξεκινήσει το όχημα, ή η απόδοση του κινητήρα να μειώνεται αισθητά.
Η χημεία πίσω από τη μείωση της απόδοσης
Πέρα από την αυξημένη αντίσταση, η θερμοκρασία επηρεάζει και τη χημική αντίδραση μέσα στην μπαταρία. Η διαδικασία φόρτισης και αποφόρτισης των ιόντων λιθίου είναι θερμοκρασιακά εξαρτώμενη, και σε χαμηλές θερμοκρασίες η αντίδραση αυτή γίνεται πιο αργή και λιγότερο αποδοτική. Αυτό σημαίνει ότι η μπαταρία δεν μπορεί να αποδώσει την ίδια ποσότητα ενέργειας όσο σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος ή σε ζεστό κλίμα.
Επιπλέον, οι πολύ χαμηλές θερμοκρασίες μπορεί να προκαλέσουν προσωρινή μείωση της χωρητικότητας της μπαταρίας, δηλαδή η μπαταρία φαίνεται να έχει λιγότερη ενέργεια διαθέσιμη από αυτήν που κανονικά έχει αποθηκεύσει. Αυτή η φαινομενική «εξάντληση» της μπαταρίας συμβαίνει λόγω των χημικών αντιδράσεων που είναι πιο δύσκολες και λιγότερο αποτελεσματικές όταν το ψύχος κυριαρχεί.
Η ανάγκη για θέρμανση και επιπλέον κατανάλωση ενέργειας
Εκτός από τα προβλήματα που προκαλούνται από τις μπαταρίες, η χρήση άλλων συστημάτων του αυτοκινήτου – όπως η θέρμανση, οι αντιψυκτικές λειτουργίες και οι φωτισμοί – προσθέτει μια επιπλέον πίεση στην κατανάλωση ενέργειας. Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα καταναλώνουν σημαντική ενέργεια για να διατηρήσουν τη θερμοκρασία του εσωτερικού χώρου, κάτι που μειώνει την αυτονομία τους.
Αυτή η πρόσθετη κατανάλωση ενέργειας μπορεί να γίνει ιδιαίτερα αισθητή σε περιοχές με ακραίες καιρικές συνθήκες, καθώς οι χρήστες ενδέχεται να χρειάζονται περισσότερη θέρμανση ή να διατηρούν τα παράθυρα και τον καθρέφτη καθαρούς από το πάγο ή το χιόνι. Αυτό σημαίνει ότι ακόμα και αν η μπαταρία έχει αρκετό φορτίο για να καλύψει τη διαδρομή, η επιπλέον ενεργειακή ζήτηση από τα συστήματα θέρμανσης μπορεί να μειώσει την αυτονομία του οχήματος.
Συμπεράσματα και προτάσεις
Η πτώση της θερμοκρασίας έχει σημαντική επίδραση στη λειτουργία των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, κυρίως μέσω της επιβράδυνσης των χημικών και φυσικών διαδικασιών που σχετίζονται με την αποθήκευση και χρήση ενέργειας από τις μπαταρίες. Αν και οι σύγχρονες μπαταρίες είναι αρκετά αποδοτικές και ανθεκτικές, οι εξωτερικές συνθήκες, ειδικά οι χαμηλές θερμοκρασίες, μπορούν να περιορίσουν τη μέγιστη απόδοσή τους.
Για να μειωθεί η επίδραση του κρύου, οι κατασκευαστές ηλεκτρικών αυτοκινήτων προτείνουν την τοποθέτηση συστημάτων θερμοκρασιακής ρύθμισης της μπαταρίας, τα οποία επιτρέπουν τη θέρμανση της μπαταρίας προτού το όχημα ξεκινήσει, διασφαλίζοντας ότι η μπαταρία λειτουργεί σε βέλτιστες θερμοκρασίες. Επίσης, η καλή συντήρηση των συστημάτων θέρμανσης και της μπαταρίας μπορεί να βοηθήσει στην καλύτερη απόδοση του οχήματος σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Με τον καιρό, καθώς οι τεχνολογίες της μπαταρίας και της ενεργειακής αποθήκευσης εξελίσσονται, τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα αναμένεται να γίνουν πιο αποδοτικά και ανθεκτικά σε ακραίες καιρικές συνθήκες, προσφέροντας μια ακόμα πιο αξιόπιστη και βιώσιμη εναλλακτική για το μέλλον της μετακίνησης.
ΥΓ1. Στη Νορβηγία των 2.8 εκατομμυρίων ΙΧ, τα 750.000 είναι αμιγώς ηλεκτρικά ενώ το 90% των νέων πωλήσεων αφορούν την ίδια τεχνολογία (Dimitris Ibrahim). Χρειαζόμαστε λοιπον ένα ευρύ δίκτυο φορτιστών στην χώρα για τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα.
ΥΓ2. Theodota Nantsou
Επειδή τα ηλεκτρικά *αυτοκίνητα* είναι αυτοκίνητα, πρέπει να τα συγκρίνουμε με τα άλλα αυτοκίνητα. Δηλαδή με όσα κινούνται με ορυκτά καύσιμα. Όταν γράφουμε μόνο για αυτά, τότε απλά στοχοποιούμε το νέο, έναντι του παλιού. Η αλήθεια είναι η εξής (copy-paste από ένα από μια από τις πιο πλήρεις συγκρίσεις του νέου (ηλεκτρικό) με το παλιό (ορυκτοκίνητο)): "In cold weather, all cars get less efficient. For gasoline-powered cars, factors like cold engine oil and increased idling can reduce fuel economy in freezing conditions by 20% or more. Overall, electric cars are more efficient than gasoline cars because an electric motor is much more efficient in turning stored electricity into motion than an internal combustion engine is in converting the chemical energy of gasoline to mechanical energy."
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου