พลังงานไฟฟ้าที่สูญหายระหว่างการชาร์จไปอยู่ที่ไหน?

ทุกกิโลวัตต์ที่ไหลจากปลั๊กแต่ไปไม่ถึงแบตเตอรี่ ย่อยกลายเป็นใบเสร็จที่มองไม่เห็น ซึ่งถูกผ่อนชำระเป็นงวดๆ ตลอดห่วงโซ่ของการแปลงพลังงาน สายไฟ และความร้อน
ทุกกิโลวัตต์ที่ไหลจากปลั๊กแต่ไปไม่ถึงแบตเตอรี่ ย่อยกลายเป็นใบเสร็จที่มองไม่เห็น ซึ่งถูกผ่อนชำระเป็นงวดๆ ตลอดห่วงโซ่ของการแปลงพลังงาน สายไฟ และความร้อน

แชร์หน้านี้

ไฟฟ้าที่สูญเสียระหว่างการชาร์จ คือส่วนของพลังงานที่ดึงมาจากสายส่งซึ่งไม่สามารถเข้าถึงแบตเตอรี่และกลายเป็นความร้อน รวมถึงส่วนที่ถูกใช้ไปโดยระบบเสริม การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าโดยทั่วไปทำงานด้วย ประสิทธิภาพ 80-95% หมายความว่าไฟฟ้าที่คุณจ่ายเงิน 5-20% ไม่ได้ถูกเก็บไว้ในแบตเตอรี่ การสูญเสียนี้ไม่ได้เกิดขึ้นที่จุดเดียว: การแปลง AC เป็น DC ความต้านทานของสายไฟ ความต้านทานของขั้วต่อ และการใช้พลังงานของระบบจัดการแบตเตอรี่ ล้วนซ้อนทับกัน ส่วนต่างระหว่าง kWh ที่คุณเห็นในมิเตอร์กับปริมาณการชาร์จที่รถของคุณแสดง ก็คือผลรวมของห่วงโซ่นี้นั่นเอง

จุดเด่น

  • ประสิทธิภาพการชาร์จโดยทั่วไปอยู่ในช่วง 80-95% ส่วนที่สูญเสียกลายเป็นความร้อนและการใช้พลังงานของระบบเสริม
  • การชาร์จ AC แบบช้าทำงานที่ 90-95% ส่วนการชาร์จ DC ความเร็วสูงโดยทั่วไปทำงานที่ 85-90%
  • สายชาร์จ Level 2 ทั่วไปที่ต่อกับสาย 32 A สามารถสร้างความร้อนได้ 100-300 วัตต์ ระหว่างการชาร์จ
  • การชาร์จจาก 80% เป็น 100% เพิ่มการสูญเสียอย่างชัดเจนเมื่อเทียบกับช่วง 20-80%
  • คนขับที่วิ่ง 1,600 กม. ต่อเดือนอาจใช้ไฟฟ้าเพิ่มเติมราว 350-400 kWh เนื่องจากการสูญเสียประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพการชาร์จคืออะไรและคำนวณอย่างไร?

ประสิทธิภาพการชาร์จคืออัตราส่วนระหว่างพลังงานที่ดึงจากสายส่งกับพลังงานที่ถูกเก็บเข้าแบตเตอรี่จริง สูตรนั้นง่าย: คุณหารพลังงานที่เก็บเข้าแบตเตอรี่ด้วยพลังงานที่ดึงจากสายส่งแล้วคูณด้วย 100 ตัวอย่างเช่น ถ้ามิเตอร์ผ่าน 60 kWh แต่แบตเตอรี่ได้รับเพียง 54 kWh ประสิทธิภาพคือ 90% ส่วนที่เหลืออีก 6 kWh สูญเสียไปเป็นความร้อนที่สายไฟและขั้วต่อ การสูญเสียทางอิเล็กทรอนิกส์ในชั้นการแปลง และการทำงานของระบบจัดการแบตเตอรี่

การวัดต่างๆ แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพการแปลง AC/DC ระหว่างการชาร์จสามารถแปรผันได้ในช่วงกว้าง: การวัดเชิงวิชาการพบช่วง 83.5-99.2% สาเหตุของความกว้างนี้คือประสิทธิภาพแปรผันตามกำลังชาร์จและคุณภาพของส่วนประกอบ การวัดในปี 2024 เผยให้เห็นว่าในการชาร์จ AC ในช่วงกำลังต่ำที่กำลังตกต่ำกว่า 25-40% ของค่าพิกัด ประสิทธิภาพอาจลดต่ำกว่า 85% โดยสรุป อุปกรณ์เดียวกัน แม้ในรถคันเดียวกัน ก็ทำงานด้วยประสิทธิภาพที่แตกต่างกันตามจุดทำงาน

การสูญเสียไปไหน: สี่จุดใช้พลังงานหลัก

การรวมการสูญเสียไว้ในหมวดเดียวเป็นเรื่องหลอกลวง ตลอดเส้นทางจากเต้ารับไปยังแบตเตอรี่ พลังงานรั่วไหลที่สี่จุดที่แตกต่างกัน โดยแต่ละจุดมีสัดส่วนไม่เท่ากัน

การแปลง AC เป็น DC: รายการสูญเสียที่ใหญ่ที่สุด

สายส่งให้กระแสสลับ (AC) แก่คุณ แต่แบตเตอรี่ของคุณเก็บกระแสตรง (DC) การแปลงนี้ในการชาร์จที่บ้านเกิดขึ้นในหน่วยชาร์จ on-board ภายในตัวรถ ส่วนการชาร์จ DC ความเร็วสูงเกิดขึ้นที่สถานี การสูญเสียในชั้นอิเล็กทรอนิกส์ของการแปลงอาจคิดเป็น 10-15% ของการสูญเสียประสิทธิภาพรวม ในเครื่องชาร์จที่ใช้ส่วนประกอบคุณภาพดีและมีการระบายความร้อนดี อัตรานี้ลดลงเหลือ 5-8% ทิศทางของอุตสาหกรรมก็ชัดเจน: คาดการณ์ว่าภายในปี 2030 ประสิทธิภาพการแปลงจะเพิ่มขึ้นสู่ช่วง 88-95%

ความร้อนที่สายไฟและขั้วต่อ

ตัวนำทุกเส้นมีความต้านทาน และการสูญเสียเปลี่ยนเป็นความร้อนตามผลคูณของกำลังสองของกระแสกับความต้านทาน หรือหลัก I²R สายชาร์จ Level 2 ทั่วไปมีความต้านทาน 0.1-0.3 โอห์ม ในการชาร์จที่ 32 แอมป์ นั่นหมายถึง 100-300 วัตต์ ที่ถูกใช้ไปอย่างต่อเนื่องบนสายไฟ สายไฟคุณภาพต่ำหรือสายที่เสียหายสามารถเพิ่มการสูญเสียนี้ได้สองถึงสามเท่า สายต่อพ่วงที่ยาวและมีขนาดเส้นลวดบางยิ่งขยายกลไกเดียวกันนี้ออกไป

ส่วนแบ่งของระบบจัดการแบตเตอรี่

ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ไม่หลับในระหว่างการชาร์จ: มันทำการปรับสมดุลเซลล์ ติดตามอุณหภูมิ และทำงานวงจรความปลอดภัย ฟังก์ชันเหล่านี้อาจใช้พลังงานชาร์จ 2-5% นอกจากนี้ขณะที่รถจอดอยู่ BMS ระบบความปลอดภัยและระบบการเชื่อมต่ออาจมีการใช้พลังงานแบบสแตนด์บายระดับ 0.5-2 kWh ต่อวันขึ้นอยู่กับรุ่น สถานีชาร์จก็ดูดพลังงานสแตนด์บาย 5-20 วัตต์เมื่อเสียบปลั๊กอยู่ หากรถเต็มแล้วแต่ยังเสียบปลั๊กค้างอยู่ มิเตอร์ก็ยังหมุนต่อไป

ชาร์จเร็วดีหรือชาร์จช้าดี อะไรมีประสิทธิภาพกว่ากัน?

Şarjın son dilimi en pahalısıdır: yüzde 80in üstünde kayıplar ikiye katlanırken batarya her geçen dakika daha az elektrik kabul eder.

ตรงข้ามกับความคาดหวังเชิงสัญชาตญาณ การชาร์จที่เร็วที่สุดไม่ใช่การชาร์จที่มีประสิทธิภาพที่สุด การชาร์จเร็วแบบ DC แม้จะเลี่ยงหน่วยชาร์จในตัวรถและย้ายการแปลงพลังงานไปที่สถานี แต่เนื่องจากกระแสไฟสูงจึงมักทำงานด้วยประสิทธิภาพ 85-90% ส่วนการชาร์จ AC แบบช้าและความเร็วปานกลางสามารถทำประสิทธิภาพได้ถึง 90-95% รถจำนวนมากเข้าใกล้ประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อความเร็วในการชาร์จสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 60-80% แม้ข้อมูลจากผู้ผลิตของสถานี DC 90 kW จะระบุประสิทธิภาพ 92-94% แต่ค่าที่วัดได้ในสนามจริงมักลดลงเหลือประมาณ 90% ความต่างนี้เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กทรอนิกส์กำลังของสถานีกับพฤติกรรมการรับประจุของแบตเตอรี่

ช่วงท้ายของการชาร์จมีเรื่องราวแยกต่างหาก ในช่วงสถานะการชาร์จ (SoC) 80-100% การสูญเสียเพิ่มขึ้นประมาณสองเท่าเมื่อเทียบกับช่วง 20-80%: ยิ่งแบตเตอรี่เต็มขึ้น แรงดันไฟฟ้าที่ยอมรับยิ่งสูงขึ้น กระแสไฟลดลง และการใช้พลังงานส่วนช่วยคงที่ก็กินสัดส่วนที่มากขึ้นเรื่อยๆ การคงอยู่ในช่วง 20-80% ในการใช้งานประจำวันเป็นทางเลือกที่สมเหตุสมผลทั้งในแง่ประสิทธิภาพและสุขภาพแบตเตอรี่

ทำไมการสูญเสียจึงเพิ่มขึ้นในหน้าหนาว?

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำงานได้เหมาะสมที่สุดในช่วง 20-25°C เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 0°C ความต้านทานภายในเซลล์เพิ่มขึ้น ปฏิกิริยาเคมีช้าลง รถอาจใช้ไฟฟ้ามากขึ้นถึง 20-30% เพื่อให้ความร้อนแก่แบตเตอรี่ ในพื้นที่ที่หนาวจัด ผู้ขับขี่รายงานการลดลงของประสิทธิภาพการชาร์จที่มีประสิทธิผลสูงถึง 30-50% ด้านอุณหภูมิสูง สถานการณ์ก็แย่ลงในทิศทางตรงข้าม: ในวันที่อุณหภูมิเกิน 40°C ระบบระบายความร้อนเพิ่มภาระ 10-20% ให้กับพลังงานชาร์จ และสถานีอาจจำกัดกำลังที่จ่ายออก

ภาพเช่นนี้ทำให้การเลือกสถานที่และเวลาในการชาร์จกลายเป็นการตัดสินใจเชิงกลยุทธ์ การชาร์จในที่ร่มเช่นโรงรถจะให้สภาพแวดล้อมที่อบอุ่นกว่า 5-10°C ในหน้าหนาว และอาจเพิ่มประสิทธิภาพได้ 10-15% ในสภาพอากาศสุดขั้ว ในวันที่หนาว การเสียบปลั๊กทันทีหลังการขับขี่ขณะที่แบตเตอรี่ยังอุ่นอยู่จะช่วยลดพลังงานที่ใช้ทำความร้อน ส่วนในวันที่ร้อน การชาร์จตอนกลางคืนจะช่วยลดภาระการระบายความร้อน การทำ preconditioning ขณะเสียบปลั๊กอยู่ก็จะดึงพลังงานทำความร้อนจากสายไฟแทน

การสูญเสียประสิทธิภาพสะท้อนถึงใบแจ้งหนี้ไฟฟ้ามากเพียงใด?

แทนที่จะปล่อยให้การสูญเสียเป็นเพียงตัวเลขเปอร์เซ็นต์นามธรรม เรามาแปลงเป็นสกุลเงินบาทกัน คนขับที่วิ่งเฉลี่ย 1,600 กม. ต่อเดือนจะใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นประมาณ 350-400 kWh ต่อเดือนรวมการสูญเสียประสิทธิภาพแล้ว ในตุรกี การชาร์จที่บ้านภายใต้อัตราค่าไฟบ้านมีต้นทุนประมาณ 2.33-5 ลีรา ต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง อัตราค่าไฟกลางคืนสามารถลดตัวเลขนี้เหลือช่วง 3-4 บาท และลดได้ถึง 3.26 บาทหากใช้แพ็กเกจที่เหมาะสม ที่สถานีชาร์จสาธารณะภาพต่างออกไป: ณ เดือนสิงหาคม 2026 การชาร์จ AC อยู่ที่ประมาณ 9.90-11 บาท/kWh และการชาร์จเร็ว DC อยู่ที่ประมาณ 12.90-15.95 บาท/kWh การชาร์จแบตเตอรี่ 60 kWh ที่บ้านใช้ค่าใช้จ่าย 240-360 บาท ขณะที่ที่สถานีแพงกว่ากว่าครึ่งหนึ่ง

เพื่อให้เห็นภาพผลของประสิทธิภาพต่อบิลค่าไฟ ลองสมมติสถานการณ์หนึ่ง: ยานพาหนะที่มีแบตเตอรี่ 75 kWh ชาร์จสัปดาห์ละห้าครั้ง และสมมติว่าอัตราค่าไฟ 3 บาทต่อ kWh เมื่อประสิทธิภาพอยู่ที่ 85% คุณจะดึงไฟจากสายส่งประมาณ 88 kWh ต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง เมื่อเพิ่มประสิทธิภาพเป็น 92% การชาร์จเท่าเดิมลดลงเหลือ 82 kWh ความต่าง 6 kWh ต่อการชาร์จ เท่ากับประมาณ 1,300 kWh ต่อปี หรือราว 4,000 บาท การคำนวณนี้เปลี่ยนแปลงตามสมมติฐานของคุณในอัตราค่าไฟบ้าน แต่หลักการยังคงเดิม: ทุกหนึ่งจุดของประสิทธิภาพ ส่งผลโดยตรงต่อบิลค่าไฟของคุณ

สถานการณ์การชาร์จประสิทธิภาพทั่วไปรายการสูญเสียที่โดดเด่น
การชาร์จ AC ความเร็วต่ำ/ปานกลาง (บ้าน, wallbox)90-95%การแปลง AC-DC ในหน่วย on-board
การชาร์จเร็ว DC (สถานี)85-90%การสูญเสียกำลังไฟฟ้าและความร้อนที่กระแสสูง
การชาร์จ AC กำลังต่ำอาจต่ำกว่า 85%การเติบโตตามสัดส่วนของการใช้ไฟฟ้าสำรองคงที่
ช่วงการชาร์จ 80-100%การสูญเสียเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่ากระแสที่ยอมรับลดลง การสูญเสียตามสัดส่วนเพิ่มขึ้น

ควรทำอย่างไรเพื่อลดการสูญเสีย?

การทำให้การสูญเสียเป็นศูนย์เป็นไปไม่ได้ในทางฟิสิกส์ แต่การได้มาไม่กี่จุดเปอร์เซ็นต์ด้วยการตัดสินใจเล็ก ๆ น้อย ๆ เป็นไปได้ มาตรการที่ให้ผลสูงสุดมีดังนี้:

  • ใช้สายทองแดงคุณภาพดี หน้าตัดหนา และสั้นที่สุดเท่าที่จะทำได้ รักษาจุดเชื่อมต่อให้สะอาดและแน่นหนา
  • ชาร์จในพื้นที่ปิด เช่น โรงรถในฤดูหนาว เสียบปลั๊กขณะแบตเตอรี่ยังอุ่นหลังการขับขี่
  • ในการใช้งานประจำวัน ชาร์จในช่วง 20-80% และเก็บการชาร์จเต็มไว้ก่อนการเดินทางไกล
  • ถอดปลั๊กหลังชาร์จเต็ม และใช้การชาร์จแบบตั้งเวลาเพื่อควบคุมทั้งการใช้ไฟขณะรอและบิลค่าไฟ
  • เมื่อซื้อ wallbox ให้เลือกอุปกรณ์ Level 2 ที่ได้รับการรับรอง มีประสิทธิภาพอย่างน้อย 85%

หมายเหตุเพิ่มเติมเรื่อง wallbox: การชาร์จที่ใช้เวลานานถึง 30 ชั่วโมงด้วยเต้ารับมาตรฐาน จะลดลงเหลือ 8-10 ชั่วโมงด้วย wallbox ที่ให้กำลัง 3.7-22 kW ในการติดตั้ง หน้าตัดสาย การขออนุญาตที่จำเป็น และการจัดการโหลดเป็นเรื่องสำคัญ สามปัจจัยนี้กำหนดทั้งความปลอดภัยและประสิทธิภาพในระยะยาว

บทสรุป: ยอมรับความต่าง แต่อย่าปล่อยให้มันโต

ความต่าง 5-20% ระหว่างมิเตอร์กับแบตเตอรี่ไม่ใช่ความผิดพลาด แต่เป็นบัญชีที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของวิศวกรรมไฟฟ้า สิ่งสำคัญไม่ใช่การที่มีความต่างอยู่ แต่คือขนาดของมัน: การชาร์จในโซนกำลังไฟที่ถูกต้อง การเลือกสายให้เหมาะสม การจัดการอุณหภูมิ และการทำให้การจอดไว้ที่ 80% เป็นนิสัย จะช่วยให้คุณเดินทางระยะทางเท่าเดิมด้วย kWh ที่น้อยลง ในภาษาวิศวกรรม นี่คือกำไรฟรี

แหล่งอ้างอิง