Zhruba 26 mil, a to jen za posledních 10 mph. Takový je rozdíl mezi elektrickým sedanem jedoucím 70 mph a týmž autem při 80, změřený na stovkách tisíc skutečných jízd, nikoli v laboratorním cyklu. Fyzika za tím je jednoduchá a neúprosná, ale závěr, který si z ní většina lidí odnáší, je špatný: v elektromobilu není rychlá jízda především otázkou peněz. Je otázkou času.
Naměřená čísla
Geotab zveřejnil hodnoty dojezdu podle cestovní rychlosti získané z telematiky svých flotil: 350 000 jízd 500 elektrických sedanů a 2,8 milionu jízd 2 000 elektrických dodávek, celkem více než 550 000 hodin jízdy. Oba typy vozidel mají baterii 65 kWh a níže uvedené hodnoty byly naměřeny při 86°F (asi 30 °C).
| Ustálená rychlost | Elektrický sedan | Elektrická dodávka |
|---|---|---|
| 50 mph | 277 mil | 143 mil |
| 60 mph | 251 mil | 121 mil |
| 70 mph | 226 mil | 103 mil |
| 80 mph | 200 mil | 88 mil |
| Ztráta, 50 až 80 | 28 procent | 39 procent |
Zajímavější je sloupec s dodávkou. Stejná baterie, stejná silnice, a přesto ztratí ve stejném rozpětí rychlostí o jedenáct procentních bodů dojezdu víc. Pohonným ústrojím se to vysvětlit nedá. Tvarem ano: vyšší a tupější karoserie má větší čelní plochu a horší součinitel odporu, takže aerodynamika tvoří větší podíl celkové zátěže a kvadratický zákon zabírá tvrději.
Proč kvadratický zákon a proč to není celý příběh
Aerodynamický odpor roste s druhou mocninou rychlosti. Protože výkon je síla násobená rychlostí, výkon potřebný k překonání odporu roste se třetí mocninou. Dojezd ale nezávisí na výkonu, nýbrž na energii na míli, a ta sleduje druhou mocninu.
Pusťte tento model naivně ze 70 na 80 mph a předpoví velký propad. Energie na míli by měla vzrůst v poměru druhých mocnin, tedy asi 1,31krát, takže 226 mil dojezdu by mělo klesnout zhruba na 173.
Naměřená hodnota je 200. Model se plete o téměř 30 mil a důvod stojí za pochopení: odpor vzduchu je jen částí zátěže. Valivý odpor je na míli zhruba konstantní bez ohledu na rychlost. Chlazení kabiny, světla a elektronika si berou výkon podle vlastního rozvrhu. Tyto složky kvadratický zákon ředí.
Důsledkem je, že aerodynamika netvoří pevný podíl vašeho energetického rozpočtu. Při 50 mph je to skromná část celku, při 80 mph už ovládá každou další míli za hodinu. Proto se křivka dojezdu s rostoucí rychlostí zestrmuje, místo aby klesala po přímce, a proto posledních 10 mph vždycky stojí víc než těch předchozích deset.
Rychlost poráží teplotu, a to o hodně
Za ztrátu dojezdu elektromobilu se obvykle viní chladné počasí a v zimě si velkou část viny zaslouží. Při dálniční rychlosti v teplém počasí ale ne.
Táž analýza došla k závěru, že rychlost jízdy může být jediným největším faktorem ztráty dojezdu a že při vyšších rychlostech v horku má aerodynamický odpor na dojezd mnohem větší vliv než chlazení kabiny. Čím rychleji jedete, tím méně podstatná je teplota ve srovnání s energií potřebnou k pouhému udržení té rychlosti.
Ta nesouměrnost je systémová. Klimatizace má téměř konstantní odběr: spotřebuje zhruba stejný výkon při 50 mph jako při 80, takže jako podíl na energii na míli se s rostoucí rychlostí vlastně zmenšuje. Odpor vzduchu dělá pravý opak. Vypínat klimatizaci kvůli úspoře dojezdu na rozpálené dálnici znamená optimalizovat nesprávný člen.
Obrácený zvyk, který si řidiči přinášejí z benzinu
Každý, kdo léta jezdil se spalovacím motorem, si nese poučku: na dálnici je spotřeba lepší než ve městě. Je vytištěná na každém štítku. V elektromobilu se toto pravidlo obrací a to obrácení lidi na první delší cestě zaskočí.
| Spalovací auto | Elektromobil | |
|---|---|---|
| Stání v koloně | Pálí palivo na volnoběh | Spotřeba téměř nulová |
| Brzdění | Pohybová energie zmařena na teplo | Velká část rekuperována |
| Ustálených 80 mph | Stejná daň za odpor vzduchu | Stejná daň za odpor vzduchu |
| Kde vypadá nejlépe | Dálnice | Město |
Aerodynamika je u obou totožná. Liší se základ, vůči kterému se porovnává. Benzinové auto si ve městě nastaví laťku tak nízko, že mu dálnice lichotí. Elektromobil je ve městě blízko svého teoretického maxima, takže právě na dálnici nemá kam se schovat.
Proto také kombinovaná hodnota EPA na dálkové cestě klame. Míchá městský a dálniční cyklus, a dlouhá rychlá jízda není ani jedno. Do stejné pasti padá i odhad na palubní desce, který se obvykle počítá z vaší nedávné jízdy: týden městského dojíždění vyrobí sebevědomé optimistické číslo, které první hodina na dálnici tiše zbourá.
Kde se ta cena skutečně projeví: v čase, ne v penězích
Benzinovou verzi téže otázky jsme rozebrali v článku vyplatí se jezdit 80 místo 70, kde odpověď vyšla jako pevná částka v dolarech za hodinu získaného času. Elektřina je dost levná na to, aby stejný výpočet v elektromobilu vydal malé číslo. Skutečný účet přijde odjinud.
Vezměte si cestu dlouhou 220 mil ve výše zmíněném sedanu, s plnou baterií na startu.
- Při 70 mph: dojezd je 226 mil, takže cesta nevyžaduje žádnou nabíjecí zastávku. Doba jízdy je asi 3 h 09 m.
- Při 80 mph: dojezd klesne na 200 mil, takže cesta si zastávku vyžádá. Doba jízdy klesne na 2 h 45 m, ale realistická zastávka u rychlonabíječky trvající 25 minut včetně sjezdu ze silnice a návratu na ni posune příjezd zhruba na 3 h 10 m.
Rychlejší varianta ušetřila 24 minut jízdy a strávila 25 minut nabíjením. Dorazí o minutu později, a přitom spotřebovala víc energie i víc pozornosti.
Čísla závisejí na předpokladech a ty je třeba pojmenovat: plná baterie na startu, ochota dorazit s nízkým stavem nabití a dobře umístěná nabíječka. Změňte vzdálenost a odpověď se změní s ní. Tvar ale zůstává. Dojezd a rychlost se vyměňují na plynulé křivce, zatímco doba nabíjení je skoková funkce. Kdykoli vás vyšší rychlost přehodí přes hranu takového schodu, aritmetika se obrátí proti vám a žádná další rychlost už to nedožene.
Existuje ještě druhotný efekt, který to zhoršuje. Nabíjení se s plnící se baterií výrazně zpomaluje, takže poslední část dobíjení je nejpomalejší. Zastávka, kterou jste nepotřebovali, není jen zastávkou navíc, je nepoměrně drahá v minutách.
Co s tím
Užitečné řešení není šoupat se pomalu. Je jím vědět, kde jsou na vaší konkrétní trase ty schody, a to znamená znát svou vlastní spotřebu energie na míli při ustálené cestovní rychlosti, ne míchanou hodnotu ze štítku.
Zjistit ji je snadné. Držte na rovném úseku jednu rychlost, zaznamenejte ujetou vzdálenost a spotřebovanou energii za stejný interval a vydělte. Když to zopakujete při dvou rychlostech, dozvíte se sklon své vlastní křivky, a to je číslo, které dálkovou cestu skutečně předpoví.
Pro tu vzdálenostní část měření je poctivým nástrojem GPS měřič trasy. Tachometr auta počítá otáčky kol proti uloženému obvodu pneumatiky a obvykle ukazuje o 1 až 3 procenta víc, jak popisujeme v článku je váš tachometr přesný, a nafouknutá vzdálenost vaší hodnotě spotřeby tiše lichotí. GPS odometr zaznamenává vzdálenost nezávisle na autě a živý tachometr ukazuje skutečnou rychlost vůči zemi, kterou opravdu držíte, a ta je na většině palubních desek o míli až dvě nižší, než tvrdí ručička.
Shrnutí
Elektrický sedan odevzdá mezi 50 a 80 mph 28 procent svého dojezdu a dodávka 39, protože odpor vzduchu roste s druhou mocninou rychlosti a tvar karoserie rozhoduje o tom, jak velkou část zátěže představuje. Naměřená ztráta je mírnější, než předpovídá čistě aerodynamický model, protože valivý odpor ani příslušenství druhou mocninu nesledují, ale křivka se s rostoucí rychlostí zestrmuje a posledních 10 mph je vždycky nejdražších.
V teplém počasí při dálniční rychlosti rychlost převládne nad teplotou, takže klimatizace není to, co byste měli vypínat. A protože je elektromobil nejlepší ve městě, a ne na otevřené silnici, instinkt přenesený z benzinových aut ukazuje špatným směrem. Nejdůležitější je, že se daň obvykle platí v minutách u nabíječky, a ne v dolarech u stojanu, což znamená, že nejrychlejší způsob, jak urazit dlouhou vzdálenost, často není nejvyšší rychlost.