Kas yra R-744 šaldymo agentas, naudojamas „Škoda Peaq“ ir kituose elektromobiliuose? Kaip veikia CO₂ šilumos siurbliai ir kiek kainuoja jų aptarnavimas?

Elektromobilio šildymui naudojamas anglies dioksidas: kas yra R-744 ir kodėl jo aptarnavimas toks brangus?

Ar žinojote, kad kai kurių šiuolaikinių elektromobilių šildymo ir oro kondicionavimo sistemose naudojamas anglies dioksidas (CO₂)? Nors ši medžiaga dažniausiai siejama su šiltnamio efektu, automobilių pramonėje ji naudojama kaip aplinkai palankesnis šaldymo agentas. Tokia technologija pasižymi geromis šiluminėmis savybėmis, tačiau jos aptarnavimui reikia specialios įrangos, kainuojančios ne vieną tūkstantį eurų.

Neseniai vykusiame naujojo „Škoda Peaq“ elektromobilio pristatyme mano dėmesį patraukė nedidelis lipdukas po automobilio variklio dangčiu. Jame buvo nurodyta, kad automobilio klimato kontrolės sistemoje naudojamas R-744 šaldymo agentas, kurio užpildymo kiekis siekia vos 470 gramų.

Iš pirmo žvilgsnio tai gali atrodyti nereikšminga techninė informacija, tačiau už šio žymėjimo slypi gana įdomi technologija.

Kas yra R-744?

R-744 – tai šaldymo agento pavadinimas, kuriuo žymimas anglies dioksidas (CO₂). Skirtingai nei daugelyje automobilių naudojami sintetiniai šaldymo agentai, R-744 yra natūralus, fluoro neturintis junginys.

Viena svarbiausių jo savybių – itin mažas visuotinio atšilimo potencialas, vadinamas GWP (Global Warming Potential).

Šis rodiklis parodo, kokį poveikį klimatui daro tam tikros dujos, palyginti su tokiu pačiu anglies dioksido kiekiu.

Pavyzdžiui, anksčiau automobiliuose plačiai naudoto R-134a šaldymo agento GWP siekia maždaug 1430. Tai reiškia, kad vienas kilogramas į atmosferą patekusio R-134a per 100 metų gali turėti panašų poveikį klimatui kaip maždaug 1430 kilogramų CO₂.

Tuo tarpu R-744 GWP yra lygus 1.

Šiuolaikiniuose automobiliuose plačiai naudojamas R-1234yf taip pat pasižymi mažu GWP – pagal naujesnę Europos Sąjungos vertinimo metodiką jis siekia apie 0,5. Taigi abu šie agentai klimato požiūriu gerokai palankesni už senąjį R-134a.

R-744 taip pat neardo ozono sluoksnio ir nėra degus.

Kodėl elektromobiliuose naudojamas CO₂?

Vidaus degimo variklius turintys automobiliai važiuodami išskiria nemažai šilumos, kuri gali būti panaudojama salonui šildyti. Elektromobiliuose situacija kitokia – jų elektros varikliai gerokai efektyvesni, todėl išskiria mažiau perteklinės šilumos.

Dėl šios priežasties šaltuoju metų laiku salono šildymas gali pareikalauti nemažai baterijoje sukauptos elektros energijos.

Vienas iš šios problemos sprendimų – šilumos siurblys.

Jo veikimo principas panašus į buitinio šaldytuvo, tik šilumos perdavimo kryptis gali būti keičiama. Šilumos siurblys gali paimti šilumą iš aplinkos, automobilio elektros komponentų ar kitų šaltinių ir perduoti ją į saloną.

Tam naudojamas šaldymo agentas, kuris cirkuliuoja uždaroje sistemoje. Kompresorius jį suspaudžia, šilumokaičiai perduoda šilumą, o specialūs vožtuvai reguliuoja slėgį ir srauto kryptį.

R-744 pasižymi geromis šilumos perdavimo savybėmis ir gali būti naudojamas efektyviuose šilumos siurbliuose net esant žemai aplinkos temperatūrai.

Pats „Volkswagen“ nurodo, kad elektromobiliuose su efektyviu šilumos siurbliu, kai lauko temperatūra žemesnė nei 0 °C, salono šildymui reikalinga elektros galia gali būti iki 40 % mažesnė nei automobilyje be tokio siurblio.

Žinoma, tai nereiškia, kad elektromobilis nuvažiuos 40 % toliau. Sutaupoma būtent šildymui reikalinga energija, o poveikis bendram nuvažiuojamam atstumui priklauso nuo daugybės aplinkybių.

Kuo R-744 skiriasi nuo įprasto automobilinio kondicionieriaus?

Viena įdomiausių R-744 savybių – labai didelis darbinis slėgis.

Įprastose automobilinėse oro kondicionavimo sistemose slėgis paprastai būna gerokai mažesnis. R-744 sistemoje aukšto slėgio pusėje jis tam tikromis veikimo sąlygomis gali viršyti net 100 barų.

Toks slėgis prilygsta daugiau kaip šimtą kartų didesniam slėgiui už atmosferos slėgį.

Dar viena ypatinga CO₂ savybė – jo kritinė temperatūra siekia vos apie 31 °C, o kritinis slėgis – maždaug 73,8 baro.

Virš kritinės temperatūros anglies dioksidas negali būti suskystintas vien didinant slėgį. Todėl R-744 sistemos gali veikti vadinamuoju transkritiniu ciklu, kuriame naudojami specialūs šilumokaičiai ir slėgio valdymo komponentai.

Dėl tokių darbo sąlygų šiai technologijai reikalingi specialūs kompresoriai, vamzdeliai, jungtys, vožtuvai ir slėgio jutikliai.

Paprasčiausiai pakeisti įprastą R-1234yf šaldymo agentą į R-744 neįmanoma. Tam turėtų būti iš esmės pritaikyta visa sistema.

Kaip tokia sistema sumontuojama automobilyje?

R-744 šilumos siurblio sistema yra gerokai sudėtingesnė, nei gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio.

Joje naudojamas elektrinis kompresorius, keli šilumokaičiai, išsiplėtimo vožtuvai, slėgio bei temperatūros jutikliai ir elektroniniu būdu valdomi šaldymo agento srautai.

Priklausomai nuo automobilio konstrukcijos, ši sistema gali ne tik šildyti ar vėsinti saloną, bet ir dalyvauti aukštos įtampos baterijos temperatūros valdyme.

Tai itin svarbu elektromobiliuose, nes baterijos temperatūra turi įtakos jos efektyvumui, greitojo įkrovimo spartai ir eksploatacinėms savybėms.

Automobilio gamykloje šie komponentai montuojami kaip bendros šilumos valdymo sistemos dalis. Surinkus sistemą tikrinamas jos sandarumas ir ji užpildoma tiksliai nustatytu šaldymo agento kiekiu.

Pavyzdžiui, mano apžiūrėto „Škoda Peaq“ etiketėje nurodytas vos 0,470 kg, arba 470 gramų, R-744 kiekis.

Tai nėra didelis kiekis, tačiau jo pakanka konkrečiai šiam automobiliui suprojektuotai sistemai veikti.

Kiek kainuoja R-744 sistemos aptarnavimas?

Čia prasideda bene įdomiausia šios technologijos dalis.

Nors pats anglies dioksidas yra palyginti nebrangi medžiaga, jo naudojimui automobilio kondicionavimo sistemoje reikia specializuotos aptarnavimo įrangos.

Įprasta R-134a ar R-1234yf kondicionierių pildymo stotelė R-744 sistemai netinka.

Tam gaminami specialūs įrenginiai, pritaikyti dideliems slėgiams, turintys atitinkamas apsaugas, matavimo prietaisus ir šaldymo agento dozavimo sistemas.

Vienas tokių įrenginių – itališka „SPIN SETTECENTO44“ stotelė. Lietuvoje ji siūloma už maždaug 5 249 eurus su PVM.

Šis įrenginys gali automatiškai atlikti dalį sistemos aptarnavimo operacijų, vakuumuoti, tikrinti sandarumą ir užpildyti sistemą nustatytu šaldymo agento kiekiu.

Kitas gerai žinomas gamintojas – TEXA, siūlantis specialiai R-744 sistemoms sukurtą „KONFORT 744“ aptarnavimo stotelę.

Vieno Lietuvos pardavėjo skelbiama jos kaina siekia apie 15 294 eurus su PVM.

Šis įrenginys turi automatinį užpildymo valdymą, tikslų šaldymo agento dozavimą, automatinį alyvos tiekimą ir net aplinkos CO₂ koncentracijos stebėjimo sistemą.

Taigi vien R-744 pildymo stotelės įsigijimas autoservisui gali kainuoti nuo maždaug 5 iki daugiau kaip 15 tūkstančių eurų.

Prie šios sumos dar gali tekti pridėti specialią nuotėkio paieškos įrangą, diagnostikos prietaisus, darbuotojų mokymus ir kitas išlaidas.

O kiek kainuoja pats anglies dioksidas?

Paradoksalu, tačiau pagrindinė R-744 aptarnavimo kaina susidaro tikrai ne dėl paties šaldymo agento.

Specializuoti tiekėjai siūlo šaldymo sistemoms skirtą CO₂ balionuose. Priklausomai nuo tiekėjo, baliono, šaldymo agento grynumo reikalavimų ir užsakomo kiekio, vieno kilogramo kaina gali siekti nuo kelių iki kelių dešimčių eurų.

Tai reiškia, kad 470 gramų šaldymo agento, reikalingo minėtam „Škoda Peaq“, medžiagos savikaina gali būti vos keli eurai.

Tačiau servisui reikia ne tik paties CO₂, bet ir specialaus baliono, tinkamos pildymo įrangos, apmokyto specialisto bei galimybės atlikti sistemos diagnostiką.

Todėl galutinė paslaugos kaina su šaldymo agento savikaina turi mažai ką bendro.

Ar R-744 sistemos dažniau genda?

Vien dėl to, kad R-744 sistema veikia didesniu slėgiu, negalima teigti, jog ji dažniau genda.

Visi jos komponentai projektuojami atsižvelgiant į numatytas darbo sąlygas.

Tačiau atsiradus gedimui remontas gali būti sudėtingesnis. Pavyzdžiui, keičiant kompresorių, aukšto slėgio vamzdelį ar šilumokaitį būtina laikytis konkretaus gamintojo remonto procedūrų.

Ne mažiau svarbus ir elektrinis saugumas. Elektromobiliuose kompresorius dažnai maitinamas iš aukštos įtampos sistemos, todėl tam tikri remonto darbai reikalauja papildomos kvalifikacijos.

Svarbu paminėti, kad techniškai tvarkinga, sandari automobilio šaldymo sistema neturėtų reikalauti periodinio šaldymo agento papildymo vien dėl to, kad automobilis eksploatuojamas kelerius metus.

Jei šaldymo agento trūksta, pirmiausia būtina išsiaiškinti, kur jis dingsta.

Ar R-744 taps elektromobilių standartu?

Ši technologija nėra visiškai nauja. R-744 jau naudojamas kai kuriuose „Volkswagen“ grupės elektromobiliuose ir kituose automobiliuose.

Vis dėlto automobilių gamintojai taiko skirtingus sprendimus. Daugelyje automobilių toliau naudojamas R-1234yf, o kai kuriuose šilumos valdymo sprendimuose svarstomi ir kiti natūralūs šaldymo agentai, pavyzdžiui, propanas (R-290).

Kiekviena technologija turi savų privalumų ir trūkumų.

R-744 privalumai – nedegumas, labai mažas poveikis klimatui ir galimybė efektyviai perduoti šilumą. Pagrindiniai trūkumai – dideli darbiniai slėgiai, sudėtingesnė konstrukcija ir brangesnė aptarnavimo įranga.

Kita vertus, griežtėjant aplinkosauginiams reikalavimams ir gamintojams ieškant efektyvesnių baterijų bei salono temperatūros valdymo sprendimų, natūralių šaldymo agentų naudojimas gali plėstis.

Mažas lipdukas, už kurio slypi sudėtinga technologija

Grįžtant prie naujojo „Škoda Peaq“, galima pasakyti, kad nedidelis lipdukas su užrašu R-744 atskleidžia kur kas daugiau, nei gali atrodyti.

Šiuolaikinio elektromobilio efektyvumą lemia ne vien baterijos talpa, elektros variklis ar aerodinamika. Labai svarbi ir šilumos valdymo sistema, kuri turi užtikrinti komfortą salone, tinkamą baterijos temperatūrą ir kuo mažesnes energijos sąnaudas.

R-744 yra vienas iš techninių sprendimų, padedančių siekti šių tikslų.

Vis dėlto naujos technologijos kelia iššūkių ir autoservisams. Jiems teks investuoti į naują įrangą, darbuotojų kvalifikaciją ir specializuotas diagnostikos priemones.