רכבים חשמליים וקור: לא סיפור אהבה גדול

השפעת הקור על רכבים חשמליים – הסיפור במבט ראשון

בשנים האחרונות רכבים חשמליים הפכו לחלק בלתי נפרד מהנוף התחבורתי, בעיקר בזכות שמירה על איכות הסביבה וחסכון בעלויות שוטפות. עם זאת, לצד היתרונות הברורים, עולות שאלות סביב ההשפעה של מזג האוויר הקר על ביצועי הרכב. הפוקוס המרכזי של המאמר הזה הוא בנקודה הכואבת ביותר: ירידה ניכרת בטווח הנסיעה בתנאי קור, תחום שבו המציאות לעיתים שונה מההבטחות. רכבים חשמליים וקור – לא סיפור אהבה גדול – היא לא רק אמירה, אלא נתון שנמדד שוב ושוב במבחנים בינלאומיים, עם ממצאים לפיהם בטמפרטורות קיצוניות נפגעת קיבולת הסוללה והטווח יורד בעד 40% לעומת קיץ. במאמר הבא נפרט על המנגנונים, הבדיקות, הדגמים, והפתרונות האפשריים, ונענה לשאלות הנפוצות בתחום.

איך עובד רכב חשמלי? ההתבססות על סוללה – ואתגרי הקור

רכב חשמלי פועל על סוללת ליתיום-יון גדולה, המספקת מתח גבוה למנוע חשמלי, ללא שימוש במנוע בעירה פנימית ופליטות מזהמות. הסוללה אוגרת אנרגיה ומשחררת אותה ביעילות יחסית גבוהה, אך הרגישות שלה לטמפרטורות קיצוניות – ובעיקר לקור – משמעותית במיוחד. בטמפרטורות נמוכות, קצב התגובה של החומרים הכימיים בתאי הסוללה יורד, מה שמוביל לירידה בזרימת החשמל הפנימית ולפגיעה ביכולת ההטענה והפריקה. מלבד זאת, הכימיה של הסוללה מחייבת הגנה עצמית: בקרת המערכת מצמצמת את הביצועים במטרה להגן עליה מפני נזקים, מה שמוביל לצריכת אנרגיה נוספת על פעולות חימום ואיזון פנימי, במקום לכוון את האנרגיה לטווח הנסיעה. התוצאה: כאשר מד החום מתקרב לאפס ואף מתחת, הרכב נדרש ליותר אנרגיה – ולא תמיד מצליח לספק את הביצועים שהורגלנו אליהם בעונות החמות.

נתוני מבחנים עולמיים: טווח הנסיעה יורד ב-40% בחורף

מחקרים רחבים ומבחני שטח שנערכו באירופה, בצפון אמריקה וגם בישראל, הוכיחו כי תנאי מזג אוויר חורפיים משפיעים לרעה על כל הדגמים – יוקרתיים וזולים כאחד. לדוגמה, מבחן איגוד הרכב הנורבגי (NAF) כלל עשרות רכבים חשמליים שנבדקו במגוון מסלולים, וביום קר ירדו רוב הדגמים בטווח הנסיעה בכ-25% עד 40% לעומת הביצוע שלהם באביב. רכב חשמלי שמסוגל לנסוע 400 ק"מ בתקופת הקיץ, יציב באותו המסלול רק 240-320 ק"מ כשהשפעת הקור בשיאה. חשוב לציין: הירידה אינה אחידה. דגמים שמצוידים במערכות טרמיות מתקדמות – עם חימום מוקדם לסוללה והפעלה חכמה של מערכת בקרת אקלים – שומרים על פערים מצומצמים יותר, אך גרים באזורים קרים חייבים להיערך בהתאם.

ההשפעה של חימום הרכב והנוסעים על צריכת החשמל

אחד החסרונות המשמעותיים ביותר של רכבים חשמליים לעומת בנזין הוא מערכת החימום. במנוע בעירה פנימית שורף דלק ומוביל לחום רב, שמנוצל ישירות לחימום תא הנוסעים. ברכב חשמלי, לעומת זאת, אין ניצול תוצרי חום והמנוע כמעט ואינו פולט חום עודף. לכן יש לפעול באמצעות גופי חימום נפרדים (PTC), משאבות חום ומיזוג מתקדם, וכל אלה צורכים מהסוללה חשמל ייעודי. עם הפעלת החימום – במיוחד בנסיעות עירוניות קצרות או בפקקים – תתקבל ירידה נוספת בטווח, בחלק מהמקרים אף ב-15% נוספים. טכנולוגיות כמו משאבת חום הוכיחו עצמן בהפחתת פחת הטווח, אך הבדל משמעותי מופיע מול רכב רגיל: כל דקת חימום משפיעה על האורך הפוטנציאלי של המסע.

השפעות נוספות: האטה בהטענה, שחיקת סוללה, וטיפול מניעתי

הקור אינו גורם רק לירידה בטווח הנסיעה, אלא משפיע גם על מהירות ההטענה. טמפרטורות קרות מאטות את קצב כניסת הזרם לסוללה, ולעיתים אף מונעות טעינה מלאה. תאי סוללה קרים רוצים "להתחמם" לפני קליטת אנרגיה, ומחשב הרכב מוריד את קצב הזרם כדי לשמור על הסוללה. בעלי רכבים חשמליים ימצאו עצמם פעמים רבות מחכים פי שניים, ואף פי שלושה, לזמן טעינה בבקרים קרים. חשוב להקפיד להטעין את הסוללה כהכנה לנסיעה, או כשהרכב עדיין חם לאחר נסיעה ממושכת. עם הזמן, חשיפה חוזרת לטמפרטורות קיצוניות עשויה גם להאיץ תהליכי הזדקנות הכימיה בתא הסוללה ולגרום לשחיקת הקיבולת המרבית. תחזוקה נבונה – הפעלת חימום מוקדם, בחירת חניה מקורה, והימנעות מטעינה מלאה בתנאי קור קיצוניים – עשויים להקטין את הפגיעה ולשמור על אורך חיים תקין של הרכב.

אילו דגמים מתמודדים טוב יותר עם תנאי קור?

לא כל הרכבים החשמליים נולדו שווים; חלק מהיצרנים השקיעו רבות בפיתוח מערכות תרמיות ורכיבים ייעודיים לשוק האירופי הצפוני. כך למשל, טסלה, יונדאי ויונדאי איוניק, פולקסווגן ID.4, וכן מרצדס EQS, מצוידים במערכות חימום והפשרה מתקדמות לסוללה ולפנים הרכב. המערכות מפעילות חימום לסוללה עוד בזמן שהרכב מחובר לחשמל, ובכך מקצרות את השפעת הקור על הנסיעה. חלק מהדגמים החדשים יודעים להפעיל חימום חכם בזמן חניה ואף מציעים שליטה מרחוק באפליקציה. למרות זאת, אין דגם שפותר לחלוטין את מגבלת הטווח, ובכל תנאי הדרך טמפרטורות נמוכות מובילות לפחת ניכר.

מה כדאי לדעת לפני שיוצאים לדרך בחורף?

• לתכנן את הנסיעה מראש ולקחת מקדם ביטחון לטווח: הן למרחק והן לטעינה.
• להשתמש במערכת קדם-חימום (pre-conditioning) כשהרכב עדיין מחובר לחשמל, במיוחד לפני נסיעה ארוכה.
• לבדוק שהסוללה לא יורדת מתחת ל-20% ולשמור עליה בין 30%-80% בזמן חורף.
• להפחית את השימוש בחימום מהסוללה, ולהעדיף לבוש חם יותר.
• לשקול חניה מקורה ולמנוע חשיפת הסוללה ישירות לרוח קרה.
• לתכנן עצירות טעינה בהתאם לזמני טעינה ארוכים יותר בקור.

רכבים חשמליים וקור – אתגרים והזדמנויות לעתיד

העולם מתקדם לעבר תחבורה ירוקה, אך קור קיצוני עדיין מהווה גורם קריטי בתכנון ובאחזקה של רכב חשמלי. טכנולוגיות חדשות, כגון סוללות מוצקות (Solid-State), חומרים חדשים לשיפור מוליכות ורכיבים מתקדמים במערכת התרמית, מבטיחות לצמצם את הפערים בעתיד. עד שזה יקרה, נהגים באזורים קרים צריכים להיערך בהתאם, להכיר את השפעת הקור ולפעול בזהירות – הן מבחינת מתח וטעינה והן ביעילות השימוש במערכות חימום ומיזוג. מאמץ משולב של תעשיית הרכב, קובעי מדיניות ומודעות צרכנית יבטיחו שנהגים יוכלו ליהנות מביצועים מיטביים – גם כשבחוץ קר, ולא רק בקיץ.