В России последние годы наблюдается бурный рост продаж новых электрических автомобилей. Согласно статистике Минпромторга РФ, за 11 месяцев текущего года в нашей стране было реализовано 12813 электромобилей, тогда как за соответствующий период 2022 года цифра была куда скромнее: 3176 штук. Абсолютные цифры пока не велики, но тенденция налицо. Что ни говори, а плюс 303% за год — это впечатляющий показатель.
Главная причина, которая сдерживает интерес к электромобилям в нашей стране, — отсутствие развитой сети электрозарядных станций. И если в городах-миллионниках дела с этим обстоят получше, то по многим автотрассам нашей огромной страны на электромобиле до сих пор, как говорится, далеко не уедешь. Но есть ещё кое-что, волнующее каждого потенциального покупателя электрического автомобиля: как такое транспортное средство будет работать на нашем морозе?
Хотелось бы ответить, что работать оно будет ого-го как, но, к сожалению, это будет преувеличением. Низкая температура для тяговой аккумуляторной батареи — это серьёзная проблема, но в то же время — не непреодолимая. В качестве оптимистического примера может служить Норвегия: в прошлом году доля проданных электромобилей в этой стране составила порядка 80% от общего числа. Как известно, климат в этой стране тёплым никак не назовёшь, но всё-же норвежцы с этим как-то справляются.
Если сказать в двух словах, то на морозе литий-ионная батарея работать будет, но резко снизится её производительность, и как следствие — запас хода электромобиля (считается, что оптимальная температура эксплуатации батареи находится в диапазоне 10-35 градусов Цельсия). Это вполне можно сравнить с «поведением» наших смартфонов. В них также используются литий-ионные батареи, и также на холоде производительность аккумулятора заметно снижается.
На сколько снижается запас хода на морозе? Это сильно зависит от конкретной батареи и конкретного автомобиля, и от крепости мороза, разумеется. Но в целом можно сказать, что снижение запаса хода на 20-30 % является обычным делом. Что, конечно, немало. К этому следует добавить расход энергии на обогрев салона. Таким образом по совокупности запас хода на морозе вполне может снизиться в два раза относительно стандартных условий эксплуатации. Звучит невесело. Но, с другой стороны, кого-то может согреть чувство причастности к защите экологии на нашей планете.
Поскольку запас хода у современных электромобилей при стандартных условиях эксплуатации редко составляет меньше 500 км, то и оставшиеся 250-300 км — это вполне приличная дистанция. И тут мы снова упираемся в необходимость наличия развитой зарядной сети. В той же Норвегии, где электрозарядные станции буквально на каждом шагу, перемещаться за пределами городов гораздо спокойнее, чем выехать зимой на междугороднюю трассу где-нибудь у нас в Сибири.
В чём же причина того, что литий-ионная автомобильная батарея «не дружит» с морозом? Аккумулятор преобразует химическую энергию в электрическую. На холоде замедляются химические реакции. В результате замедленные ионы лития не могут обеспечить стандартную мощность батареи. Замедление химических реакций ухудшает не только характеристики разряда аккумулятора, но и его заряда: на морозе батарея хуже заряжается. В общем, холод негативно воздействует на батарею с обеих сторон: её не получится зарядить до стандартных значений, а после она ещё и разрядится быстрее обычного.
Одним из важных способов увеличения запаса хода электромобиля является рекуперативное торможение: когда электромобиль замедляет ход, тяговый электродвигатель работает в режиме генератора и подзаряжает батарею. Но поскольку на морозе батарея в принципе заряжается слабее, то и количество приобретённой энергии от торможения также снижается. Сюда же можно добавить и то, что эффективность электродвигателя выше, чем бензинового. Но неэффективные потери тепла бензинового двигателя дополнительно обогревают салон. Такой «роскоши» от электродвигателя электромобиля ждать не стоит. В общем в связке электромобиля и мороза «куда не кинь, всюду клин».
Отдельное «приключение» — это зарядка электромобиля на морозе. Поскольку на холоде ионы проходят через элементы батареи медленнее, на аноде (отрицательном узле батареи) накапливается литий: образуется так называемое «литиевое покрытие», металлический нарост на аноде. В результате нарушается будущий поток энергии, что в итоге приводит к падению мощности батареи и снижению запаса хода автомобиля. Причём чем выше ток зарядки, тем больше эффект литиевого покрытия. Отсюда следует вывод, что перед дальней поездкой электромобиль следует заряжать на малом зарядном токе, то есть очень долго: примерная длительность такой зарядки для ряда электромобилей может составлять 8-10 часов.
Но не у всех людей домашние условия позволяют заряжать электромобиль, и не все могут позволить делать это на оборудованных паркингах. Но даже если удалось как следует зарядить авто перед выездом, то как его подзаряжать в дороге? В дороге придётся скорее всего использовать экспресс-зарядные станции постоянного тока (а не переменного, как при медленной зарядке) и ориентироваться на время зарядки 45-60 минут до уровня заряда батареи 80% от максимального (плюс «поправка на мороз»). Для автомобилиста это очень долго, а для автомобиля на морозе — это, наоборот, слишком быстро. Но прогресс не стоит на месте, и характеристики электромобилей улучшаются, в том числе с учётом «морозной» проблематики.
В целом можно сделать вывод, что холодные батареи имеют меньшую ёмкость, чем «тёплые», и поэтому электромобили не могут удерживать столько заряда в зимние месяцы, сколько в летние. А это значит, что в целом эксплуатация электрического автомобиля зимой сложнее и дороже, чем летом. С другой стороны, в этом нет ничего необычного даже в случае использования традиционных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Погодные условия зимой сложнее для любого автотранспорта. Мы привыкли к этому: меняем шины на зимние и медленнее едем. Да и расход топлива у традиционных автомобилей зимой тоже выше. А раз мы привыкли к вождению зимой автомобилей с ДВС, то вероятно сможем приспособиться и к зимнему вождению электромобилей. К тому же, судя по скорости распространения в мире электрических автомобилей, очень похоже, что лет через десять выбора у нас уже может и не быть.