전기차 충전 손실률: ADAC가 콘센트·월박스·DC 충전을 비교하다
새로운 ADAC 연구가 가정용 콘센트, 월박스, DC 급속충전의 충전 손실률을 측정했다. 메르세데스 CLA 350 EQ는 콘센트에서 가장 나쁜 결과를 보였다.
배터리에 실제로 60 kWh를 채우려면, ADAC가 측정한 손실률 24.2%를 기록한 메르세데스 CLA 350 EQ는 전력망에서 약 79.2 kWh를 끌어와야 한다. 11 kW 월박스에서는 손실률이 6.9%로 줄어 약 64.4 kWh면 충분하다. 차량과 배터리는 완전히 동일하지만, 단 한 번의 충전 사이클만으로도 차이는 15 kWh에 가까워진다. 이는 새로운 ADAC 연구를 바탕으로 한 SPEEDME의 계산이다.
독일 자동차 클럽은 배터리 초기 온도 20–30 °C 상태에서 최신 전기차 5종을 10%에서 90%까지 충전하며 비교했다. 출력 2.3 kW 가정용 콘센트에서 손실률은 메르세데스 CLA 350 EQ가 24.2%, 폭스바겐 ID.7이 15.3%, 볼보 EX30이 14.2%, 르노 5 E-Tech가 13.7%, 테슬라 모델Y가 12.7%였다. 11 kW 월박스에서는 범위가 5.1–7.0%로 좁아졌다.
이 역설은 시간으로 설명된다. 차량이 연결되어 있는 동안 제어 유닛과 12볼트 전장 시스템은 계속 작동하며, ADAC의 측정에 따르면 약 100–300 W를 소비한다. 충전 시간이 길어질수록 이러한 상시 소비 전력이 차지하는 비중도 커진다. 추가 손실은 차량 탑재형 충전기가 교류를 직류로 변환하는 과정에서도 발생한다. 그래서 주행 중 소비 전력만으로는 소유자가 최종적으로 지불하게 되는 전체 전력량을 알 수 없다.
CLA는 극단적인 사례로 드러났다. 가정용 콘센트에 연결했을 때 차량 탑재형 충전기가 전류를 원래의 10암페어가 아닌 8암페어로 제한하면서 충전 과정이 한층 더 길어졌다. 11 kW에서는 같은 차량의 손실률이 6.9%까지 떨어졌는데, 이는 콘센트에서 기록한 결과의 3분의 1을 조금 넘는 수준이다. 월박스에서 가장 우수한 결과를 낸 모델은 르노 5 E-Tech로, 5.1%를 기록했다.
태양광 발전은 경제적 셈법은 바꾸지만 물리 법칙까지 바꾸지는 못한다. 출력 4.1 kW의 태양광 충전을 모사한 조건에서 차량들은 8.0%에서 12.8%의 손실을 보였다. 이는 완전한 월박스보다 나쁜 수치지만, 달리 쓸 곳이 없는 자가 발전 전력을 사용하는 경우라면 소유자 입장에서는 이러한 손실을 받아들이는 편이 오히려 이득일 수 있다.
급속 DC 충전소에서는 변환 과정이 이미 차량 밖에서 이루어지기 때문에, ADAC는 충전소 자체의 평균 손실률을 약 3%로 산정했다. 대신 배터리를 냉각하거나 가열하는 데 드는 전력이 추가로 발생한다. 0 °C 환경에서 사전 온도 조절을 하지 않은 차가운 테슬라 모델Y는 차량 내부에서 10%를 잃었고, 르노 메간 E-Tech는 8%, 폭스바겐 ID.3은 7%, 현대 아이오닉 6은 6%를 잃었다. 배터리를 미리 예열해 두면 수치는 더 낮아졌다. 바로 이 때문에 급속 충전 전 배터리를 준비해 두는 것이 충전소에 머무는 시간에 그토록 큰 영향을 미친다.
다만 사전 온도 조절이 공짜 에너지를 만들어내는 것은 아니다. ADAC는 이것이 충전소에서 발생할 비용을 그곳까지 가는 주행 구간으로 옮기는 것일 뿐이라고 강조한다. 변환과 열 준비를 모두 포함한 전체 DC 손실률은 대략 5–15%에 이를 수 있다. 따라서 가장 효율적인 충전 방식과 가장 저렴한 방식이 항상 같지는 않다. 공공 DC 요금제는 몇 퍼센트포인트의 이득을 손쉽게 상쇄해 버릴 수 있다.
가정에서의 AC 충전에 대한 결론은 더 단순하다. 별다른 이유 없이 출력을 인위적으로 낮추는 것은 대체로 득이 되지 않는다. 호환되는 차량과 월박스가 충전 과정을 더 빨리 끝낼수록 이러한 상시 보조 소비 전력이 작동하는 시간은 짧아지며, 결제한 킬로와트시는 실제로 배터리에 들어가는 킬로와트시에 그만큼 더 가까워진다.