Ładowanie samochodu elektrycznego wyłącznie z własnej instalacji fotowoltaicznej to rozwiązanie ekologiczne i ekonomiczne, ale jak każda technologia, nie jest całkowicie wolne od strat. Straty energii mogą występować na różnych etapach – od konwersji prądu stałego na zmienny, przez przesył przewodami, aż po proces ładowania samej baterii pojazdu. Zrozumienie skali i przyczyn tych strat jest kluczowe dla świadomego projektowania i eksploatacji systemu ładowania opartego wyłącznie na energii słonecznej.
Jak fotowoltaika traci energię jeszcze przed dotarciem do ładowarki?
Już na etapie konwersji energii z paneli PV dochodzi do pierwszych strat. Panele produkują prąd stały (DC), który musi zostać przekształcony na prąd zmienny (AC) przez falownik – jeśli wallbox nie obsługuje ładowania DC bezpośrednio. Sprawność falownika wynosi zazwyczaj od 96 do 98%, co oznacza, że już na tym etapie może dojść do utraty 2–4% całkowitej energii. Dodatkowo, jeśli panele są montowane na dachu oddalonym od ładowarki, dochodzą straty przesyłowe w przewodach – uzależnione od ich długości i przekroju. W przypadku źle dobranych kabli straty te mogą wynosić nawet 3–5%. Mimo to odpowiednio zaprojektowana fotowoltaika może ograniczyć te straty do absolutnego minimum, zapewniając wysoką efektywność systemu.
Straty podczas pracy wallboxa i dopasowania mocy
Ładowarki samochodowe (wallboxy) również nie pracują bezstratnie. Ich sprawność sięga zazwyczaj 95–98%, w zależności od klasy urządzenia i warunków ładowania. Dodatkowe straty mogą pojawiać się, gdy moc z instalacji fotowoltaicznej jest zmienna – np. przy częściowym zachmurzeniu. Wówczas ładowarka może często wznawiać i przerywać ładowanie lub pracować z niższą wydajnością, co nie jest optymalne z punktu widzenia sprawności systemu. Tryby ładowania dostosowane do pracy z PV – np. „solar mode” – minimalizują te wahania, ale nie eliminują ich całkowicie. Każda zmiana mocy to także konieczność dopasowania parametrów przez falownik i wallbox, co wiąże się z mikroutratami energii.
Straty w samej baterii samochodu
Proces ładowania baterii litowo-jonowej nie jest w 100% wydajny. Straty w baterii wynikają głównie z rezystancji wewnętrznej i wynoszą średnio 5–10%. Oznacza to, że z każdej 1 kWh dostarczonej do pojazdu, 50–100 Wh jest tracone w postaci ciepła. Te straty są wyższe przy ładowaniu z dużą mocą, w niskich temperaturach lub przy końcowym etapie ładowania, gdy system ogranicza prąd dla ochrony ogniw. Choć są to naturalne procesy chemiczne, wpływają one na rzeczywistą ilość energii, która finalnie trafia do baterii i może być wykorzystana podczas jazdy.
Jakie są łączne straty przy ładowaniu wyłącznie z PV?
Sumaryczne straty energii przy ładowaniu auta elektrycznego tylko z PV mogą sięgać od 10 do nawet 20%, w zależności od konfiguracji systemu. Przy dobrze zaprojektowanej instalacji – z krótkimi przewodami, wysokosprawnym falownikiem i nowoczesnym wallboxem – straty można ograniczyć do około 12–14%. Przy mniej optymalnych warunkach (np. duże odległości, dynamiczne zmiany mocy, tańsze komponenty), straty mogą wzrosnąć do 18–20%. Nie oznacza to jednak, że system staje się nieopłacalny – wręcz przeciwnie. Koszt tej utraty energii jest znacznie niższy niż przy zakupie prądu z sieci, co czyni fotowoltaika nadal korzystnym źródłem zasilania auta.
Czy straty mają istotny wpływ na opłacalność ładowania z PV?
W praktyce, nawet przy realnych stratach sięgających 15%, instalacja fotowoltaiczna nadal pozwala znacznie obniżyć koszt eksploatacji samochodu elektrycznego. Straty są naturalnym elementem każdego systemu energetycznego, a ich poziom można skutecznie ograniczyć dzięki dobrej jakości komponentom, odpowiedniemu projektowi oraz świadomości użytkownika. Dla osób inwestujących w zrównoważony transport i niezależność energetyczną, ładowanie auta tylko z PV pozostaje rozwiązaniem nie tylko opłacalnym, ale także trwałym i przyszłościowym.