Tyle się mówi o samochodach elektrycznych, że są ekologiczne, ekonomiczne, trwałe. Ale czy Kowalski faktycznie zyska finansowo użytkując taki samochód?
Spis treści:
Drodzy czytelnicy,
Nowoczesne technologie wkraczają do naszego życia w coraz większym stopniu. Co więcej, postęp technologiczny jest tak szybki, że to co wydawało się innowacją kilka lat temu, obecnie wydaje się codziennością. Bo czy dziesięć lat temu wyobrażaliśmy sobie, że np. przesłanie pieniędzy będzie tak łatwe i szybkie? Obecnie mając telefon z aplikacją obsługującą system BLIK wystarczy znać numer telefonu odbiorcy, aby zrobić mu przelew.
Technologie stają się częścią naszej codzienności, ale nie wszystkie są nam potrzebne. Co więcej, niektóre mogą nam wręcz przeszkadzać, bądź stanowić niepotrzebne koszty.
W niniejszej serii artykułów postaram się przybliżyć technologie, które są użyteczne w życiu codziennym, ale sprawdzę również, czy dla każdego mogą być faktycznie korzystne.
Zaczynamy!
Od samochodów elektrycznych.
Bądź na bieżąco. Dołącz do nas na Facebooku.
Tyle się mówi o samochodach elektrycznych, że są ekologiczne, ekonomiczne, trwałe.
Ale czy Kowalski faktycznie zyska finansowo użytkując elektryka?
To oczywiście zależy, dlatego na początku omówmy, jak zbudowany jest taki pojazd i jak funkcjonuje. I ważna uwaga: w niniejszym artykule skupiam się jedynie na samochodach całkowicie elektrycznych.
Samochód elektryczny w zasadzie składa się z niemal tych samych układów co spalinowy, a główna różnica to źródło energii i napęd do poruszania nim. W samochodach spalinowych źródłem energii jest paliwo kopalne, czyli na przykład benzyna, a w elektrykach energia elektryczna.
Istotny jest też sposób przechowywania energii. Samochód spalinowy przechowuje energię w postaci paliwa płynnego przechowywanego z zbiorniku, zaś samochód elektryczny przechowuje energię w akumulatorze. Obydwa rodzaje pojazdów przekształcają zgromadzoną energię na pracę mechaniczną za pomocą silników. Cała reszta układów jest w zasadzie podobna.
A dlaczego samochody elektryczne upowszechniły się tak niedawno?
Wbrew pozorom samochody z napędem elektrycznym nie są nowinką techniczną. Co więcej, historycznie rzecz ujmując, jednymi z pierwszych pojazdów samochodowych były właśnie elektryki. W porównaniu do konkurencyjnych samochodów napędzanych silnikami spalinowymi, były prostsze, cichsze, bardziej eleganckie. I miały tylko jedną wadę – nie było sposobu na zgromadzenie odpowiedniej ilości energii elektrycznej, by można było nimi wygodnie podróżować.
PRZECZYTAJ TEŻ: Koniec parkowania w alei Pod Kasztanami. Czas najwyższy
Wszelkiego typu ogniwa oraz akumulatory były zwyczajnie zbyt ciężkie i mało wydajne, aby stanowić zasobnik energii.
Aby opisać, ile faktycznie energii można zgromadzić w kilogramie jej nośnika (takiego jak paliwo płynne lub akumulator) używa się terminu gęstość energii. Stosowane niegdyś akumulatory kwasowo-ołowiowe miały raczej mizerną gęstość energii rzędu 30–50 Wh na kilogram masy akumulatora.
A jak to wygląda w przypadku benzyny?
Cóż… zapewnia ona gęstość energii na poziomie niemal 9000 Wh/kg, więc o rzędy wielkości więcej. Dodatkowo naładowanie akumulatorów trwało w początkach motoryzacji wiele godzin, miały one też poważną wadę: szybko się zużywały.
Pojazdy elektryczne były więc niepraktyczne w codziennych zastosowaniach. Zaś benzyna to bardzo skuteczny nośnik energii, problemem było tylko wydobycie tej energii z maksymalną efektywnością. Ale jak wiemy, rozwój silników spalinowych pozwolił na uzyskanie efektywności wystarczającej do praktycznych zastosowań.
Natomiast samochody elektryczne, tak jak szybko pojawiły się u zarania motoryzacji, tak szybko okazały się tylko ciekawostką lub w pewnych zastosowaniach stały się pojazdami specjalistycznymi. Jak np. popularne na polach golfowych wolnobieżne Melexy.
I ten stan rzeczy trwał do chwili skonstruowania baterii litowo-jonowej, która charakteryzuje się gęstością energii rzędu 250 Wh/kg. Można powiedzieć – co to za porównanie, ale to już pięciokrotnie więcej niż pierwotnie. Poza tym istotna jest sprawność silnika i układów przeniesienia napędu, a tutaj samochody elektryczne spisują się zdecydowanie lepiej.
Czym jest więc sprawność silnika pojazdu?
To parametr opisujący, ile procentowo użytecznej energii mechanicznej powstaje po przekształceniu przez silnik energii zgromadzonej w paliwie czy akumulatorze. I tak, o ile sprawność przeciętnego silnika spalinowego to ok 35 %*, to po uwzględnieniu strat na układach przeniesienia napędu pozostaje z tego około 16 %.
Natomiast silnik elektryczny nie dość, że ma sprawność ponad 90 %, to jeszcze w przypadku konieczności hamowania może stać się prądnicą o podobnej sprawności ładując jednocześnie akumulator. Dodatkowo układy przeniesienia napędu są w przypadku elektryków znacznie prostsze i wydajniejsze, co pozwala na osiągnięcie sprawności dla całego pojazdu na poziomie niemal 70 %.
POLECAMY: Smog w Rzeszowie. Miasto się dusi, ale… statystycznie go nie ma
Policzmy, ile więc energii mechanicznej otrzymamy ze spalenia w silniku spalinowym kilograma paliwa kopalnego:
- 9000 Wh/kg x 0,16 daje 1440 Wh na kg masy nośnika energii, czyli benzyny.
A silnik elektryczny:
- 250 Wh/kg x 0,7 daje 175 Wh na kg masy nośnika energii, czyli akumulatora
Co z tego wynika?
Wynika z tego tyle, że samochód elektryczny pomimo wysokiej sprawności, musi być ciężki, żeby mieć wystarczającą ilość energii do poruszania się na dalszych dystansach.
Aby przejechać 100 kilometrów potrzebujemy około 85 kilogramów masy baterii, ale tu tkwi pułapka – im większy ciężar baterii, tym solidniejsza i cięższa musi być konstrukcja pojazdu, więc najmniejsze pojazdy elektryczne nie mogą mieć dużych baterii, bo byłyby zbyt ciężkie.
Poza tym w zimie ciepło odpadowe silników spalinowych jest używane do ogrzania pojazdu, a w elektryku trzeba do ogrzewania użyć tej samej energii co do rozpędzenia auta. Dlatego zimą ich zasięg drastycznie spada.
Co jeszcze wpływa na zużycie energii, a więc i zasięg?
Oczywiście prędkość. Ponieważ opór powietrza rośnie do kwadratu prędkości, zużycie energii w trakcie jazdy z prędkością autostradową znacznie rośnie. I o ile dla silnika korzystającego z benzyny można się z tym pogodzić, bo energii w niej uwięzionej mamy bardzo dużo, to przy stosunkowo niewielkiej ilości energii w baterii musimy oszczędzać.
Jak więc to możliwe, że mając tak mało energii do dyspozycji, auta elektryczne mogą pokonywać spore dystanse?
Otóż konstruktorzy starają się maksymalnie ograniczyć straty energii. Czynią to poprzez:
- stosowanie specjalnych opon o niskim oporze toczenia,
- konstrukcję karoserii tak, aby opór powietrza podczas jazdy był jak najniższy
- i wreszcie poprzez rekuperację, czyli odzysk energii w trakcie hamowania.
Ktoś powie – ale przecież można akumulator naładować szybką ładowarką po drodze i nie przejmować się dużym zużyciem prądu podczas bardzo szybkiej jazdy. Tak, ale ładowanie też trwa i jeśli jadąc szybko zaoszczędzimy kilkanaście minut, to stracimy je ładując baterię.
No to jak jest z tą opłacalnością?
Z uwagi na wysoki koszt akumulatorów cena samochodów elektrycznych jest około dwukrotnie wyższa od spalinowych odpowiedników. I nawet brak drogiego silnika spalinowego i jego osprzętu nie rekompensuje tego kosztu. Po prostu ogniwa w akumulatorach są drogie.
Czy wobec tego samochód elektryczny jest całkowicie nieopłacalny? I czy jedynie cena jest czynnikiem decydującym o zakupie?
Gdyby tak było, nikt zapewne nie kupowałby takich samochodów. Użytkowanie elektryków ma jednak więcej zalet. Oto niektóre z nich.
Zapewne najważniejsza: elektryka można ładować z użyciem domowej instalacji fotowoltaicznej. A jeśli rozliczamy energię w starym systemie (net-metering), to zgromadziwszy wcześniej odpowiednią jej ilość na rachunku, możemy przez cały rok jeździć niemal nie ponosząc kosztów.
Oczywiście w przypadku chęci uniknięcia kosztownego korzystania z publicznych ładowarek, zasięg ogranicza nam pojemność akumulatora i pozostaje jazda na takich dystansach, aby móc bezproblemowo wrócić do naszego miejsca ładowania.
A jak duża powinna być taka instalacja?
Przy założeniu, że korzystamy z systemu net-metering instalacja o nominalnej mocy 3 KW dostarczy rocznie w sprzyjających warunkach ok. 3 MWh energii, czyli pozwolić może na przejechanie 20 000 km** w okresie letnim lub ok. 15 000 km** w okresie zimowym.
Oczywiście rozliczając produkcję prądu w systemie net-biling również możemy ładować samochód, lecz w zimie, gdy produkcja własna jest minimalna, za prąd do samochodu musimy zapłacić.
A inne korzyści z posiadania elektryka?
Elektryki nie wymagają wymiany oleju silnikowego, bo go nie potrzebują. Klocki hamulcowe i tarcze zużywają się bardzo wolno, jeśli używamy hamowania z odzyskiem energii.
Elektryki są dynamiczne, ponieważ silniki elektryczne bardzo szybko „wchodzą na obroty” i są też ciche. Zazwyczaj baterie w nich umieszczone są w podłodze, co obniża środek ciężkości i wpływa na stabilność jazdy na zakrętach.
POLECAMY: Parkowanie w Rzeszowie dzięki aplikacji mogło być prostsze. Coś poszło nie tak
Parkując samochód elektryczny na wielu publicznych płatnych parkingach nie musimy ponosić kosztów, co w dużych miastach jest bardzo istotną zaletą. Wynika to z ustawy o elektromobilności, ale dotyczy jedynie parkingów publicznych, prowadzonych przez miasto/gminę. Parkingi prowadzone przez podmioty prywatne są najczęściej płatne i o tym należy pamiętać parkując np. obok marketów (warto sprawdzić regulamin parkingu).
W wielu miastach auta na prąd mogą poruszać się też bez ograniczeń po bus-pasach.
I wreszcie: do zakupu nowych samochodów elektrycznych obecnie można otrzymać dopłatę w wysokości nawet 40 000 zł.
Czy to wystarczy?
Policzmy. Mając własną instalację fotowoltaiczną kupujemy elektryczny samochód klasy B. Wersja benzynowa kosztuje między 60 000 zł a 100 000 zł, odpowiednik elektryczny jest dwukrotnie droższy.
Aby inwestycja się skompensowała potrzebujemy na ładowaniu akumulatora z własnego źródła energii, zaoszczędzić od 20 do 60 tys. złotych, przy założeniu otrzymania maksymalnej dopłaty przy zakupie.
Przy średnim zużyciu paliwa samochodu spalinowego na poziomie 6 l na 100 km i cenie 6 zł za litr benzyny mamy koszt w wysokości 3600 zł za przejechanie 10 000 km. I załóżmy, że taki poziom oszczędności osiągamy jeżdżąc elektrykiem i nie płacąc za prąd. W takim wypadku musimy przejechać na darmowym prądzie od 50 000 km do 150 000 km, żeby inwestycja się skompensowała, jeśli za prąd nie płacilibyśmy.
Cóż. Jak widać, jeśli nie uwzględniamy korzyści z darmowych parkingów i buspasów, to inwestycję w samochód elektryczny nie jest łatwo uzasadnić.
Dla kogo więc nowy samochód elektryczny?
Dla osoby mieszkającej w domu z zainstalowaną instalacja fotowoltaiczną, korzystającej z auta w mieście i korzystającej z darmowego parkingu jest to na pewno interesująca inwestycja, zwłaszcza gdy przejechany dystans w mieście jest duży.
Dla osoby dojeżdżającej codziennie kilkadziesiąt kilometrów do pracy, lub przemieszczającej się w ciągu dnia na odległości nie większe niż pozwala na to pojemność akumulatora, też jest to zazwyczaj rozwiązanie korzystne, bo całość energii może pochodzić z własnej produkcji.
Oczywiście najmniej opłacalne jest korzystanie wyłącznie z ładowarek publicznych, ze względu na dość wysokie ceny prądu (od złotówki za kWh do nawet kilku złotych w zależności od prędkości ładowania). Coraz rzadziej, ale zdarzają się jeszcze darmowe ładowarki w miejscach takich jak hotele lub centra handlowe, choć w większości przypadków zapewniają one niskie moce ładowania, więc ładowanie trwa w nich długo.
A co w przypadku zakupu używanego auta elektrycznego?
Tu dużo zależy jakie dystanse ma pokonać nasz samochód. Jeśli byłby to np. Nissan Leaf I generacji kupiony po 2013 roku, który możemy nabyć za ok 20-30 tys. zł to zapewne zasięg nie przekroczy 100 km, ale do codziennej jazdy w mieście w zupełności wystarczy.
I takie używane auto po sprawdzeniu zasięgu (na przykład organizując jazdę próbną) jest dobrym pomysłem na początek przygody z samochodami elektrycznymi.
Dla droższych samochodów warto sprawdzić u profesjonalisty jakość baterii poprzez określenie parametru SOH (stan zdrowia), który określa jak zużyty jest akumulator. Jest to bardzo istotne, ponieważ koszt wymiany lub naprawy akumulatora może wynieść kilka/kilkanaście tysięcy złotych w zależności od stopnia zużycia.
Warto też sprawdzić, czy auto ma akumulator na gwarancji, którą wielu producentów określa na 8 lat od daty produkcji przy przebiegu maksymalnym 160 000 km (zależy, która wartość jest osiągnięta jako pierwsza).
Przestrzegam natomiast przed zakupem aut powypadkowych z dużymi uszkodzeniami i zablokowaną elektroniką. Może się zdarzyć, że takiego samochodu nigdy nie doprowadzimy do całkowitej sprawności, ponieważ zawierają one dużą ilość precyzyjnych czujników, które trzeba skalibrować. Nie wspominając o możliwych uszkodzeniach akumulatora, więc każde poważne uszkodzenie konstrukcji samochodu może trwale uniemożliwiać bezpieczną jazdę.
Samochód elektryczny – opłaca się czy nie?
Podsumujmy:
- Samochody elektryczne obecnie nie są konkurencyjne cenowo do samochodów spalinowych, jeśli analizujemy jedynie koszt zakupu. Istniejące dopłaty nie powodują również obniżenia ceny wystarczająco, żeby były konkurencyjne cenowo do podobnej klasy samochodów spalinowych.
- W codziennej eksploatacji samochody elektryczne są bardzo ekonomiczne podczas jazdy w mieście i trochę mniej ekonomiczne w trasie. Dużo zależy od stylu jazdy oraz dziennie pokonywanych dystansów (podróżując na długich dystansach musimy więcej prądu kupić w szybkich publicznych ładowarkach).
- Istotną zaletą samochodów elektrycznych jest możliwość ładowania z domowej instalacji fotowoltaicznej, zaś przy spełnieniu pewnych warunków, można w ogóle nie płacić za energię elektryczną używając jedynie tej wyprodukowanej we własnym zakresie.
- Koszty eksploatacyjne samochodów elektrycznych są bardzo niskie, np. brak wymiany oleju silnikowego, długie okresy pomiędzy wymianą klocków/tarcz hamulcowych.
- Jeśli musielibyśmy ponosić koszty parkingu, to mając samochód elektryczny możemy w wielu przypadkach dużo zaoszczędzić.
- Możemy szybciej przemieszczać się w miastach, gdzie istnieją bus-pasy.
Proszę pamiętać, że dokonując analiz i obliczeń użyłem uproszczeń i zaokrągleń, użyte ceny i stawki zależą od większej ilości czynników, dlatego każda decyzja zakupowa powinna być oparta o indywidualną i pogłębioną analizę. Natomiast niniejszego artykułu proszę nie traktować jako zachęty do działań zakupowych, a jedynie jako wstępny materiał zaznajamiający z tematyką.
Będę wdzięczy za komentarze i informacje zwrotne, a jeśli będzie takie zapotrzebowanie ze strony czytelników, tematykę użytkowania samochodów elektrycznych we wskazanych przez Państwa aspektach możemy zgłębić dokładniej w kolejnych odcinkach serii.
* Sprawność uśredniona dla silników benzynowych i diesla. Faktyczna sprawność silników spalinowych wynosić może do 45% lecz cena takich silników wzrasta zazwyczaj wraz z wzrostem uzyskiwanej sprawności.
** W wyliczeniach założono, że zużycie energii do przejechania 100 kilometrów w rozpatrywanym samochodzie elektrycznym wynosi 15 kWh w lecie i 20 kWh w zimie i nie porusza się on z prędkością autostradową. Należy również pamiętać, że rozliczając wyprodukowaną energię w systemie net-metering i ładując auto wyłącznie w nocy, obniża się ilość dostępnej zgromadzonej energii do poziomu 80 procent tego, co oddane zostało do sieci w trakcie produkcji. Dlatego warto ładować auto na przykład w dni wolne od pracy bezpośrednio w trakcie produkcji prądu.
