Så mye betyr batteritemperaturen for rekkevidden

[Simen1]

Husk loven om energibevaring.

 

Kjøler man ned et batteri så forsvinner ikke den elektriske energien. Den blir tilgjengelig igjen når batteriet varmes opp. Det krever bare litt energi å varme opp et batteri. La meg fortsette fysikk-tilnærmingen her og forsøke å estimere hvor mye av batteriets energi som trengs for å varme det opp. For å kunne estimere det trenger vi noen tall. Batteriets spesifikke varmekapasitet antar jeg er omtrent det samme som for nikkel, altså 0,44 J/(g*K), en start-temperatur, la oss si -20 'C og en slutt-temperatur, la oss si +20 'C. Da kan vi kjapt regne ut at 600 kg batteri krever 0,44 J/(g*K) * 600000g * 40K = 10,56 MJ = 2,93 kWh for å varme det opp. 600 kg er et omtrentlig tall på Tesla model S sitt 85 kWh batteri. Det krever altså ca 3,5% av batteriets kapasitet å varme det opp fra -20 til +20 'C og da har den resterende energien godt tilgjengelig. Eller sagt slik: Knapt 0,1% av batteriets kapasitet per 'C.

 

Har man et mindre batteri, så følger vekt og varmebehov hverandre lineært slik at man fortsatt bare trenger rundt 3,5% av batteriets energi for å varme det opp (gitt samme batteriteknologi og innpakning).

Endret 4. desember 2018 av Simen1

[Leif D]

Kan man ikke ha en bensindriven værmeapparat før batteriet da?

[Leif D]

 

Men senk skuldrene, og ta deg en tur i en! 

 

Det har jeg allerede gjort. Men han som forklarte meg litt om de ulike greiene i bilen gjorde det på en enkel og oversiktlig måte. Han var ikke et surrehue som han som hadde laget videoen. Hadde vedkommende inntatt noe som gjorde ham lettere animert, eller var han bare "høy på seg selv"?

"Hadde vedkommende inntatt noe som gjorde ham lettere animert, eller var han bare "høy på seg selv"?"

 

Hvorfor ikke både og?

[Dr.B]

17 varmegrader i batteriet på vinteren er ikke mulig med min i3 - ihvertfall ikke etter bare 25 minutter rolig kjøring. Mitt batteri blir ikke varmere enn 11 grader på vinteren - selv etter en time kjøring på motorvei i høye hastigheter.

[Simen1]

17 varmegrader i batteriet på vinteren er ikke mulig med min i3 - ihvertfall ikke etter bare 25 minutter rolig kjøring. Mitt batteri blir ikke varmere enn 11 grader på vinteren - selv etter en time kjøring på motorvei i høye hastigheter.

Det betyr at batteriet ikke taper nok energi i form av indre motstand til at det blir varmt. Eller at det kun er designet for å miste varme, ikke for å holde på varmen.

[FrihetensRegn]

Noen steder i Norge går temperaturen ned mot -40C, hvordan går det med elbiler om de står uten en natt eller to med fulladet batteri da, eller la oss si -25C? Vil de i det hele tatt starte da?

[Salvesen.]

Noen steder i Norge går temperaturen ned mot -40C, hvordan går det med elbiler om de står uten en natt eller to med fulladet batteri da, eller la oss si -25C? Vil de i det hele tatt starte da?

Starte hva da? Det er ingenting som "starter" på en elbil. Så lenge bms ikke har stengt ned pga manglende spenning så vill den fungere fint ja.

[Simen1]

-25 grader er nok helt uproblematisk for elbiler. Øyeblikkelig klar til kjøring. Bensinbiler sliter nok en del med å få start og trenger en stund på å komme seg før man bør kjøre. Dieselbiler vil nok hoste, harke og smitte hele nabolaget med host og harke før den kommer seg i gang.

 

Ved -40 grader tipper jeg elbilen starter like uproblematisk, men insisterer på å varme seg selv litt før du kjører. Bensinbilen tror jeg vil slite med å komme i gang i det hele tatt. Dieselbiler er jeg rimelig sikker på er dau ved den temperaturen.

 

Min personlige kulderekord noen sinne er -30 grader, uten bil. For biler jeg har kjørt er rekorden -26 i et dalføre jeg skulle gjennom. Dieselbilen stoppet og jeg måtte stå og vifte etter hjelp. Det ordnet seg til slutt med litt lurium på tanken og tauing i gang. Elbilen min har en kulderekord på -15 grader. Det var selvsagt helt uproblematisk.

 

-40 scenariet ditt er altså totalt irrelevant for min bruk. -25 scenariet kan kanskje skje, men jeg føler meg tryggere i en elbil enn i en dieselbil ved -25 grader.

[Arne Johanson]

Ser ikke ut som de som har greie på kulde og bilbergning er enig med deg.

"Alta Bergingssenter har hatt mye jobb i kulda.

Nå gradestokken kryper ned mot 20 minusgrader merker Alta Bergingssenter økning i henvendelser. Slik har det også vært de siste dagene, forteller Johan H. Hætta.

– Det er mange som trenger starthjelp og har problemer med bilen. I dag var vi ute og hjalp en som ikke fikk bilen i gir fordi det var frosset fast. Vi tok den med oss inn og fikk den tint.

Hætta forteller at dagens miljøvennlige biler ikke tåler kulda så godt.

– Mange lar bilen stå å bakke og da tettes ventil og partikkelfilter på de nye bilene. De går rett og slett i nødmodus, og det er ganske dyrt. Delene de trenger koster alt fra 7.000 til 20.000 kroner, forteller Hætta og legger til at miljøforkjemperne nærmest har skapt en ny industri i Norge. Likevel, el- og hybridbilene fungerer ganske greit, sier han."(sakset fra Altaposten under kuldeperioden i vinter)

[madammim]

Husk loven om energibevaring.

 

Kjøler man ned et batteri så forsvinner ikke den elektriske energien. Den blir tilgjengelig igjen når batteriet varmes opp. Det krever bare litt energi å varme opp et batteri. La meg fortsette fysikk-tilnærmingen her og forsøke å estimere hvor mye av batteriets energi som trengs for å varme det opp. For å kunne estimere det trenger vi noen tall. Batteriets spesifikke varmekapasitet antar jeg er omtrent det samme som for nikkel, altså 0,44 J/(g*K), en start-temperatur, la oss si -20 'C og en slutt-temperatur, la oss si +20 'C. Da kan vi kjapt regne ut at 600 kg batteri krever 0,44 J/(g*K) * 600000g * 40K = 10,56 MJ = 2,93 kWh for å varme det opp. 600 kg er et omtrentlig tall på Tesla model S sitt 85 kWh batteri. Det krever altså ca 3,5% av batteriets kapasitet å varme det opp fra -20 til +20 'C og da har den resterende energien godt tilgjengelig. Eller sagt slik: Knapt 0,1% av batteriets kapasitet per 'C.

 

Har man et mindre batteri, så følger vekt og varmebehov hverandre lineært slik at man fortsatt bare trenger rundt 3,5% av batteriets energi for å varme det opp (gitt samme batteriteknologi og innpakning).

Blir dette jevnt over gjort i dag? Det forutsetter jo flere ting, slik som at batteriet er isolert og ikke beregnet for å kunne tape varme til luft, altså et "vinterbatteri". I tillegg må det vel faktisk har en slik selvvarmings-funksjon, varmekolbe. Jeg vil tro den mest effektive måten å gjøre dette på er gjennom god isolasjon og væske-kjøling/varming, noe som igjen øker vekt/volum på pakken. I tillegg så forutsetter du jo at man tømmer pakken 1 gang per oppvarming, men med litt småkjøring innimellom hver lading med flere oppvarminger av pakken blir nok tapet mye høyere 

Endret 4. desember 2018 av madammim

[Arne Johanson]

 

Husk loven om energibevaring.

 

Kjøler man ned et batteri så forsvinner ikke den elektriske energien. Den blir tilgjengelig igjen når batteriet varmes opp. Det krever bare litt energi å varme opp et batteri. La meg fortsette fysikk-tilnærmingen her og forsøke å estimere hvor mye av batteriets energi som trengs for å varme det opp. For å kunne estimere det trenger vi noen tall. Batteriets spesifikke varmekapasitet antar jeg er omtrent det samme som for nikkel, altså 0,44 J/(g*K), en start-temperatur, la oss si -20 'C og en slutt-temperatur, la oss si +20 'C. Da kan vi kjapt regne ut at 600 kg batteri krever 0,44 J/(g*K) * 600000g * 40K = 10,56 MJ = 2,93 kWh for å varme det opp. 600 kg er et omtrentlig tall på Tesla model S sitt 85 kWh batteri. Det krever altså ca 3,5% av batteriets kapasitet å varme det opp fra -20 til +20 'C og da har den resterende energien godt tilgjengelig. Eller sagt slik: Knapt 0,1% av batteriets kapasitet per 'C.

 

Har man et mindre batteri, så følger vekt og varmebehov hverandre lineært slik at man fortsatt bare trenger rundt 3,5% av batteriets energi for å varme det opp (gitt samme batteriteknologi og innpakning).

Blir dette jevnt over gjort i dag? Det forutsetter jo flere ting, slik som at batteriet er isolert og ikke beregnet for å kunne tape varme til luft, altså et "vinterbatteri". I tillegg må det vel faktisk har en slik selvvarmings-funksjon, varmekolbe. Jeg vil tro den mest effektive måten å gjøre dette på er gjennom god isolasjon og væske-kjøling/varming, noe som igjen øker vekt/volum på pakken. I tillegg så forutsetter du jo at man tømmer pakken 1 gang per oppvarming, men med litt småkjøring innimellom hver lading med flere oppvarminger av pakken blir nok tapet mye høyere 

Vet ikke med de andre el-bilene ,men Tesla sine batterier, motor etc blir varmet opp av kjølevæske om vinteren og kjøles ned om sommeren så batteriet altid har rett temperatur. Så hvis du varmer batteriet fra kontakten i veggen før du kjører langtur så har du nesten samme rekkevidde som om sommeren.

[Espen Hugaas Andersen]

Blir dette jevnt over gjort i dag? Det forutsetter jo flere ting, slik som at batteriet er isolert og ikke beregnet for å kunne tape varme til luft, altså et "vinterbatteri". I tillegg må det vel faktisk har en slik selvvarmings-funksjon, varmekolbe. Jeg vil tro den mest effektive måten å gjøre dette på er gjennom god isolasjon og væske-kjøling/varming, noe som igjen øker vekt/volum på pakken. I tillegg så forutsetter du jo at man tømmer pakken 1 gang per oppvarming, men med litt småkjøring innimellom hver lading med flere oppvarminger av pakken blir nok tapet mye høyere 

Det varierer så klart fra produsent til produsent. Det er ekstremt vanlig å ha varmeeleent til batteripakken, men hos noen produsenter (f.eks Nissan) er det relativt primitivt.

 

Jeg kjenner mest til Tesla, og der er ikke batteripakken spesielt bra isolert, men batteripakken har væskebasert temperaturstyring, 6 kW varmeelement og spillvarmen fra drivenheten vil benyttes til å holde batteripakken varm.

 

Til å begynne med vil altså forbruket være en del høyere enn normalt, men etter 1-2 timer kjøring vil batteripakken stort sett ha kommet seg opp i en bra driftstemperatur, der spillvarmen er tilstrekkelig for å holde batteripakken varm. Da er det liten forskjell på -20C og +10C, så fremt hastigheten er ikke veldig høy. (Luftmotstanden øker med fallende temperatur, ettersom lufttrykket øker.)

 

Har man mye småkjøring kan forbruket være opp mot 350 Wh/km på vinteren med min X100D, men det har liten relevanse i forhold til langkjøring - da er 250 Wh/km mer normalt. Det er jo ved langkjøring at rekkevidden betyr noe. Kun småkjøring med fossilbil på vinteren er heller ikke helt gunstig. Masse kaldstart er ikke bra for motoren, forbruket vil være høyere, batteri tapper seg ut, partikkelfilter tetter seg, osv.

 

(Har man mye småkjøring kan man også slå på "range mode" - da varmes ikke batteripakken opp, slik at man ikke fyrer for kråkene om man skal f.eks 1 km.)

Endret 5. desember 2018 av Espen Hugaas Andersen

[Frobe]

Det gjelder så lenge batteriene forblir kalde, så fort de varmes opp får du tilbake x% energi som var tapt

 

Hva man står tilbake med etter uttapping av et kaldt batteri blir forskjellig enn et varmt batteri.

Du kan kjøle ned og varme opp et batteri uten at det mister kapasitet, men om du tapper 20kW/t ut av et kaldt batteri som var ladet til 40kW/t da det var varmt så er det sannsynligvis bare 10kW/t igjen på batteriet selv etter det blir varmet opp igjen (og kanskje bare 5kW/t hvis det ikke varmes opp).

De kjemiske prosessene i batteriene halverer aktiviteten for hver 10 grad temperatursenking, og når du tapper av et kaldere batteri så tapper du prosentvis mer enn effektforbruket tilsier. Man tapper av potensialet, ikke av verdien, på batterikjemien.

De samme problemene oppstår ved lading, lader man ved for høy eller lav temperatur for batterikjemien så får man ikke ladet batteriet like mange kW/t som man får ladet ved optimal temperatur.

[Espen Hugaas Andersen]

Hva man står tilbake med etter uttapping av et kaldt batteri blir forskjellig enn et varmt batteri.

Du kan kjøle ned og varme opp et batteri uten at det mister kapasitet, men om du tapper 20kW/t ut av et kaldt batteri som var ladet til 40kW/t da det var varmt så er det sannsynligvis bare 10kW/t igjen på batteriet selv etter det blir varmet opp igjen (og kanskje bare 5kW/t hvis det ikke varmes opp).

De kjemiske prosessene i batteriene halverer aktiviteten for hver 10 grad temperatursenking, og når du tapper av et kaldere batteri så tapper du prosentvis mer enn effektforbruket tilsier. Man tapper av potensialet, ikke av verdien, på batterikjemien.

De samme problemene oppstår ved lading, lader man ved for høy eller lav temperatur for batterikjemien så får man ikke ladet batteriet like mange kW/t som man får ladet ved optimal temperatur.

Nei, dette forutsetter at batteriet ikke blir varmere under utladingen, og du overdriver også påvirkningen av batteriets interne prosesser.

 

Det som skjer når et batteri blir kaldt er at den interne motstanden øker. Jeg vet ikke akkurat med hvor mye, men en dobling av motstanden for hver 10C reduksjon høres ikke helt urimelig ut. Når man da trekker strøm fra batteriet, så utvikles det mer varme i batteriet enn om det skulle ha vært varmt, og temperaturen øker raskt. Og jo høyere strøm man trekker, jo mer varme utvikles i batteriet, da P = R x I^2. Dette er årsaken til at hurtiglading og aktiv kjøring kan varme opp batteriet veldig raskt.

 

Men ettersom batteriet blir varmere, så faller den interne motstanden, og selv uten noe ekstern oppvarming vil batteriet oppnå en temperatur der det er likevekt med omgivelsene, der varmeproduksjonen er lik varmetapet til omgivelsene. Hva denne temperaturen er vil variere med design på batteripakken, omgivelsestemperaturen og effektuttak.

 

Det kan f.eks være slik at det går med 4 kWh før et batteri med 100 kWh varmes opp fra -20C til tilnærmet optimal temperatur, og oppnår likevekt med omgivelsene. Da vil man få ut 96 kWh fra batteripakken ved -20C, uten noen ekstern oppvarming.

Endret 5. desember 2018 av Espen Hugaas Andersen

[Simen1]

Blir dette jevnt over gjort i dag? Det forutsetter jo flere ting, slik som at batteriet er isolert og ikke beregnet for å kunne tape varme til luft, altså et "vinterbatteri". I tillegg må det vel faktisk har en slik selvvarmings-funksjon, varmekolbe. Jeg vil tro den mest effektive måten å gjøre dette på er gjennom god isolasjon og væske-kjøling/varming, noe som igjen øker vekt/volum på pakken. I tillegg så forutsetter du jo at man tømmer pakken 1 gang per oppvarming, men med litt småkjøring innimellom hver lading med flere oppvarminger av pakken blir nok tapet mye høyere 

Nei det fortutsetter ikke isolasjon etc. Dette er energien som skal til for å varme opp batteriet, ikke for å holde temperaturen over timer eller døgn. Tesla varmer batteriet med varmekolbe i tillegg til varmen fra den indre motstanden. Hvordan andre merker gjør det varierer.  Det er uansett ikke sånn at man MÅ varme opp batteriet for å kunne kjøre. I Teslas biler styrer man dette selv. Skal man bare korte hverdagsturer dropper man å bruke varmekolben.

 

Forøvrig må du ikke glemme at fossilbiler også bruker en hel del energi på oppvarming av kupé, frontrute, motor osv når de skal småkjøre i kulda. Drivstofforbruket ved småkjøring i -25 grader er mye større enn om sommeren.

[Simen1]

kW/t

Dette er feil benevning. Du bør unngå brøkstreken fordi det forvirrer andre lesere og kanskje også deg selv. Benevningen skal være kW ganger timer, altså kW*h eller litt enklere kWh.

 

Ellers så tror jeg fossilbilistene fort tenker at oppvarming vil tappe batteriet, analogt til at oppvarming av bil vil tappe tanken, når man skal av gårde. I praksis er det ikke helt sånn for elbilister har ofte sin egen "bensinstasjon" hjemme. Man kan enkelt trykke på telefonen og bruke strømmen fra stikkontakten til å varme opp bilen, uten å tappe batteriet, før man setter seg inn. Tenk på det som å stå ved bensinpumpa og etterfylle drivstoff kontinuerlig når webastoen varmer opp bilen. Uten at du trenger å være til stede i det hele tatt. Et trykk til riktig tid og bilen er både fulladet og varm når du setter deg inn.

[madammim]

Nei det fortutsetter ikke isolasjon etc. Dette er energien som skal til for å varme opp batteriet, ikke for å holde temperaturen over timer eller døgn. Tesla varmer batteriet med varmekolbe i tillegg til varmen fra den indre motstanden. Hvordan andre merker gjør det varierer.  Det er uansett ikke sånn at man MÅ varme opp batteriet for å kunne kjøre. I Teslas biler styrer man dette selv. Skal man bare korte hverdagsturer dropper man å bruke varmekolben.

 

Forøvrig må du ikke glemme at fossilbiler også bruker en hel del energi på oppvarming av kupé, frontrute, motor osv når de skal småkjøre i kulda. Drivstofforbruket ved småkjøring i -25 grader er mye større enn om sommeren.

Det var ikke et bidrag til diskusjonen el vs fosil jeg kom med originalt, kun en betraktning av måten testen var utført og gyldigheten av denne 

 

Skal man snakke om merforbruk pga lave temperaturer bør alle faktorer komme med i bildet, synes jeg. Jeg er ikke eier av el eller hybrid, men kjenner flere som har disse. Det er snakk om "billigbiler", som er kjøpt for å dekke spesifikke behov. Når vinteren kommer er det vanskelig å oppfylle samme behov som dekkes fullt ut om sommeren. 

[Trond Møllersen]

Eg bor et stykke nord i landet og konkluderer vel med at det er best for batteribilistene at vi får en smule global oppvarming.

[Simen1]

Skal man snakke om merforbruk pga lave temperaturer bør alle faktorer komme med i bildet, synes jeg. Jeg er ikke eier av el eller hybrid, men kjenner flere som har disse. Det er snakk om "billigbiler", som er kjøpt for å dekke spesifikke behov. Når vinteren kommer er det vanskelig å oppfylle samme behov som dekkes fullt ut om sommeren. 

En vanlig felle ved å kjøpe "billig-elbil" for å dekke et spesifikt behov er at man ser seg blind på oppgitt rekkevidde. Skal man pendle 10 mil og kjøper bil med 12 mil oppgitt rekkevidde havner man fort i trøbbel fordi:

- Sommer-rekkevidden er aldri som oppgitt i utgangspunktet

- Den reduseres ytterligere hvis man bruker mye av energien til oppvarming. Innhugget i antall km er omtrent likt uansett batteristørrelse så prosentmessig vil det gå mest ut over bilene med kort rekkevidde.

- Rekkevidden reduseres ytterligere når bilen brukes over tid. Etter 100 000 km kan man få 2-20% reduset rekkevidde avhengig av type bil (batteristørrelse, type og bruksmønster).

- Man bør ikke satse på at batteriet skal brukes i området 0-100%, men heller i området 20-80%. Man må jo ha litt margin i tilfelle uforutsette ting oppstår og unngå topplading for å øke levetiden til batteriet.

 

Mitt tips er å velge bil med dobbelt så stor rekkevidde som det spesifikke behovet man har (pendlestrekningen). Da tar man god høyde for reduksjoner og marginer for uforutsette ting osv.

[l0mf0mgl0mbl0og]

Det har jeg allerede gjort. Men han som forklarte meg litt om de ulike greiene i bilen gjorde det på en enkel og oversiktlig måte. Han var ikke et surrehue som han som hadde laget videoen. Hadde vedkommende inntatt noe som gjorde ham lettere animert, eller var han bare "høy på seg selv"?

 

Er vel det som kalles entusiasme ? Du må jo være fryktelig morsom å være på fest med, NOT.