حدود 26 مایل، فقط برای همان 10 mph آخر. این فاصله میان یک سدان برقی در سرعت ثابت 70 و همان خودرو در 80 است، اندازهگیریشده در صدها هزار سفر واقعی، نه در یک چرخه آزمایشگاهی. فیزیک پشت آن ساده و بیگذشت است، اما نتیجهای که بیشتر مردم از آن میگیرند اشتباه است: در یک خودروی برقی، تند راندن عمدتاً مسئله پول نیست. مسئله زمان است.
اعداد اندازهگیریشده
جیوتب ارقام برد بر حسب سرعت ثابت را از دادههای تلهمتری ناوگان خود منتشر کرد: 350,000 سفر از 500 سدان برقی و 2.8 میلیون سفر از 2,000 ون برقی، در مجموع بیش از 550,000 ساعت رانندگی. هر دو نوع خودرو باتری 65 kWh دارند و ارقام زیر در دمای 86°F گرفته شدهاند.
| سرعت ثابت | سدان برقی | ون برقی |
|---|---|---|
| 50 mph | 277 مایل | 143 مایل |
| 60 mph | 251 مایل | 121 مایل |
| 70 mph | 226 مایل | 103 مایل |
| 80 mph | 200 مایل | 88 مایل |
| افت، از 50 تا 80 | 28 درصد | 39 درصد |
ستون ون جالبتر است. همان باتری، همان جاده، و در همان بازه سرعت یازده واحد درصد بیشتر از برد خود را از دست میدهد. هیچچیز در پیشرانه این را توضیح نمیدهد. شکل بدنه توضیح میدهد: بدنهای بلندتر و کندتر سطح مقطع جلویی بیشتر و ضریب پسای بدتری دارد، پس آیرودینامیک سهم بزرگتری از کل بار آن را میسازد و قانون مجذور محکمتر گاز میگیرد.
چرا قانون مجذور، و چرا کل ماجرا نیست
پسای آیرودینامیکی با مجذور سرعت بالا میرود. چون توان برابر است با نیرو ضرب در سرعت، توان لازم برای غلبه بر پسا با توان سوم بالا میرود. برد به انرژی بهازای هر مایل بستگی دارد نه به توان، و انرژی بهازای هر مایل از مجذور پیروی میکند.
اگر این مدل را سادهدلانه از 70 به 80 mph اجرا کنید، افت بزرگی پیشبینی میکند. انرژی بهازای هر مایل باید به نسبت مجذورها، یعنی حدود 1.31، بالا برود، پس 226 مایل برد باید به حدود 173 مایل بیفتد.
رقم اندازهگیریشده 200 است. مدل نزدیک به 30 مایل بیشبرآورد میکند، و دلیلش ارزش فهمیدن دارد: پسا تنها بخشی از بار است. مقاومت غلتشی بهازای هر مایل، صرفنظر از سرعت، تقریباً ثابت است. خنککردن کابین، چراغها و الکترونیک بر اساس برنامه خودشان توان میکشند. این اجزا قانون مجذور را رقیق میکنند.
نتیجهاش این است که آیرودینامیک سهم ثابتی از بودجه انرژی شما نیست. در 50 mph بخش کوچکی از کل است؛ تا 80 mph بر هر مایل بر ساعت اضافی مسلط میشود. به همین دلیل است که منحنی برد هرچه تندتر میروید پرشیبتر میشود بهجای اینکه در یک خط راست بیفتد، و به همین دلیل 10 mph آخر همیشه گرانتر از 10 mph قبلی تمام میشود.
سرعت دما را شکست میدهد، آن هم نه با اختلاف کم
هوای سرد را مقصر افت برد خودروهای برقی میدانند، و در زمستان بخش زیادی از این تقصیر بر گردن اوست. در سرعت بزرگراهی و در هوای گرم، چنین نیست.
همان تحلیل نتیجه گرفت که سرعت رانندگی میتواند مهمترین عامل منفرد در افت برد باشد، و اینکه در سرعتهای بالاتر و در شرایط گرم، پسای آیرودینامیکی اثری بسیار بیشتر از خنککردن کابین بر برد دارد. هرچه تندتر برانید، دما نسبت به انرژی لازم برای صرفاً حفظ همان سرعت کماهمیتتر میشود.
این نامتقارنی ساختاری است. کولر تقریباً یک مصرف ثابت است: در 50 mph کمابیش همانقدر توان میکشد که در 80، پس بهعنوان کسری از انرژی شما بهازای هر مایل، با تندتر رفتن در واقع کوچکتر میشود. پسا دقیقاً برعکس عمل میکند. خاموشکردن کولر برای صرفهجویی در برد روی یک بزرگراه داغ یعنی بهینهکردن جمله اشتباه.
وارونگیای که رانندگان بنزینی با خود میآورند
هر کسی سالها با خودروی احتراقی رانده باشد یک قاعده سرانگشتی با خود دارد: مصرف بزرگراهی بهتر از مصرف شهری است. روی هر برچسب شیشه خودرو هم چاپ شده. در خودروی برقی این قاعده وارونه میشود، و همین وارونگی مردم را در نخستین سفر طولانیشان غافلگیر میکند.
| خودروی احتراقی | خودروی برقی | |
|---|---|---|
| توقف در ترافیک | سوزاندن سوخت در حالت درجا | مصرف تقریباً هیچ |
| ترمزگیری | هدررفت انرژی جنبشی بهصورت گرما | بازیابی بخش زیادی از آن |
| سرعت ثابت 80 mph | همان جریمه پسا | همان جریمه پسا |
| جایی که بهترین به نظر میرسد | بزرگراه | شهر |
آیرودینامیک این دو یکسان است. آنچه فرق میکند نقطه مبنایی است که با آن مقایسه میشوند. خودروی بنزینی در شهر چنان سطح پایینی تعیین میکند که بزرگراه به آن آبرو میدهد. خودروی برقی در شهر نزدیک به بهترین حالت نظری خود است، پس بزرگراه جایی است که هیچ جایی برای پنهانشدن ندارد.
به همین دلیل هم رقم ترکیبی EPA در یک سفر جادهای گمراهکننده است. چرخه شهری و چرخه بزرگراهی را با هم میآمیزد، و یک رانندگی طولانی و تند هیچکدام نیست. همین تله تخمین داشبورد را هم میگیرد، که معمولاً از رانندگی اخیر شما ساخته میشود: یک هفته رفتوآمد شهری عددی پرمدعا و خوشبینانه تولید میکند که نخستین ساعت بزرگراه بیسروصدا خرابش میکند.
هزینه واقعاً کجا مینشیند: زمان، نه پول
نسخه بنزینی همین پرسش را در اینکه آیا راندن با 80 بهجای 70 ارزشش را دارد بررسی کردیم، جایی که پاسخ بهصورت مبلغی ثابت به دلار بهازای هر ساعت زمانِ بازخریدشده درآمد. برق آنقدر ارزان است که همین محاسبه در یک خودروی برقی عدد کوچکی میدهد. صورتحساب واقعی جای دیگری میرسد.
یک سفر 220 مایلی با همان سدان بالا را در نظر بگیرید، با شروع از باتری پر.
- در 70 mph: برد 226 مایل است، پس سفر به هیچ توقف شارژی نیاز ندارد. زمان رانندگی حدود 3 ساعت و 09 دقیقه است.
- در 80 mph: برد به 200 مایل میافتد، پس سفر حالا به یک توقف نیاز دارد. زمان رانندگی به 2 ساعت و 45 دقیقه کاهش مییابد، اما یک توقف شارژ سریع واقعبینانه به مدت 25 دقیقه شامل خروج از جاده و بازگشت به آن، زمان رسیدن را به حدود 3 ساعت و 10 دقیقه میرساند.
حرکت تندتر 24 دقیقه از زمان رانندگی صرفهجویی کرد و 25 دقیقه پای شارژ گذاشت. یک دقیقه دیرتر میرسد، آن هم پس از مصرف انرژی بیشتر و تمرکز بیشتر برای رسیدن.
اعداد به مفروضات وابستهاند و باید صریح گفته شوند: شروع با باتری پر، پذیرش رسیدن با شارژ کم، و شارژری که سر راه باشد. مسافت را عوض کنید، پاسخ هم با آن عوض میشود. اما شکل کلی پابرجاست. برد و سرعت روی یک منحنی با هم معامله میکنند، و زمان شارژ یک تابع پلهای است. هر بار که سرعت بالاتر شما را از لبه یک پله عبور دهد، حسابوکتاب علیه شما میچرخد، و هیچ مقدار سرعت اضافی آن را جبران نمیکند.
یک اثر مرتبه دوم هم هست که اوضاع را بدتر میکند. شارژ با پرشدن باتری بهطور محسوسی کند میشود، پس بخش پایانی هر شارژ کندترین بخش است. توقفی که لازم نداشتید فقط یک توقف اضافه نیست؛ بهطور نامتناسبی گران تمام میشود، آن هم به دقیقه.
با این چه کنیم
حرکت مفید این نیست که لاکپشتی برانید. این است که بدانید پلهها روی مسیر خاص شما کجا هستند، و این یعنی بدانید انرژی مصرفی خودتان بهازای هر مایل در یک سرعت ثابت چقدر است، نه یک رقم ترکیبی روی برچسب.
بهدستآوردنش ساده است. در یک مسیر مسطح یک سرعت را ثابت نگه دارید، مسافت طیشده و انرژی مصرفشده در همان بازه را ثبت کنید و تقسیم کنید. تکرار همین کار در دو سرعت، شیب منحنی خودتان را به شما میگوید، و همان عددی است که واقعاً یک سفر جادهای را پیشبینی میکند.
برای بخش مسافتِ این اندازهگیری، کیلومترشمار GPS ابزار صادق است. کیلومترشمار خودرو چرخش چرخها را در برابر یک محیط لاستیک ذخیرهشده میشمارد و معمولاً 1 تا 3 درصد بیشتر نشان میدهد، همانطور که در اینکه آیا کیلومترشمار شما دقیق است بررسی کردهایم، و مسافت متورم بیسروصدا رقم بازدهی شما را زیباتر جلوه میدهد. کیلومترشمار GPS مسافت را مستقل از خودرو ثبت میکند، و سرعتسنج زنده سرعت واقعی شما نسبت به زمین را نشان میدهد، سرعتی که روی بیشتر داشبوردها یکی دو مایل کمتر از چیزی است که عقربه ادعا میکند.
جمعبندی
یک سدان برقی میان 50 و 80 mph حدود 28 درصد از برد خود را واگذار میکند و یک ون 39 درصد، چون پسا با مجذور سرعت بزرگ میشود و شکل بدنه تعیین میکند که این چه سهمی از بار را میسازد. افت اندازهگیریشده ملایمتر از پیشبینی یک مدل صرفاً آیرودینامیکی است، چون مقاومت غلتشی و مصرفکنندههای جانبی از مجذور پیروی نمیکنند، اما منحنی هرچه تندتر بروید پرشیبتر میشود و 10 mph پایانی همیشه گرانترین است.
در هوای گرم و در سرعت بزرگراهی، سرعت بر دما مسلط است، پس کولر آن چیزی نیست که باید خاموش شود. و چون خودروی برقی در شهر بهترین عملکرد را دارد نه در جاده باز، غریزهای که از خودروهای بنزینی به ارث رسیده به سمت اشتباه اشاره میکند. از همه مهمتر، جریمه معمولاً بهصورت دقیقه پای شارژر پرداخت میشود نه دلار پای پمپ بنزین، و این یعنی سریعترین راه برای طیکردن یک مسافت طولانی اغلب بیشترین سرعت نیست.