Paljonko sähköautoilu maksaa ?

Monilla on vahvoja näkemyksiä sähköautoilusta, mutta parasta tietoa saa omista kokemuksista tai muiden käyttäjien rehellisistä kommenteista. Miika Ylhäinen kertoo YouTube-videossaan omien ensimmäisten 4000 sähköautokilometrien kokemuksistaan ja toteaa auton liikuttamisen kustannusten olleen alle 2 euroa 100 kilometriä kohti: https://www.youtube.com/watch?v=Rwq4Uv6HqJg . Ylhäisen kokemuksia ei voi verrata suoraan useimpien muiden sähköautoilijoiden tilanteeseen, sillä hänen vuosimallin 2015 Teslan ostohintaan on sisältynyt ilmaiset Supercharger-pikalataukset auton koko käyttöajaksi ja tätä hän on hyödyntänyt ainakin 1000 kilometrin mittaisen maantiematkansa aikana: https://www.youtube.com/watch?v=2HMTTlx6H00 . Ilmaisiahan nuo lataukset eivät toki ole olleet sillä ainakin auton ensimmäinen ostaja on maksanut niistä auton hinnassa. Pikalatausnopeus ei Ylhäisen Teslassa ole yhtä suuri kuin uudemmissa malleissa, mutta Ylhäisen mukaan tämä ei ole osoittautunut matka-ajoa hidastavaksi tekijäksi, sillä pienten lasten kanssa matkatessa taukoihin kuluu joka tapauksessa aikaa. Myöskään noin 350 kilometrin kantama ei käytännössä tee matka-ajosta sen hitaampaa kuin edellisellä kaasuautollaan, jolla pääsi tankillisella yli 500 kilometriä. Ylhäisen Teslassa on poikkeuksellisen tehokas vaihtovirtalaturi, jonka avulla tietyn ruokakauppaketjun ilmaisista latauslaitteista saa ladattua noin 35 kilometriä ajomatkaa puolen tunnin kauppareissun aikana ja tätä hän on tietenkin hyödyntänyt mahdollisimman paljon. Keskeisin tekijä on kuitenkin kotilataus ja siinäkään latausnopeus ei ole ongelma, sillä kun auton laittaa illalla lataukseen, niin aamulla akku on täynnä.

Merkittävin tekijä sähköauton polttomoottoriautoa pienempiin ajokustannuksiin on kuitenkin sähköauton moninkertaisesti parempi energiatehokkuus. Polttomoottorissa on paljon kitkaa ja edestakaista jaksottaisesti hidastuvaa ja kiihtyvää liikettä, mikä synnyttää ylimääräisiä lämpöhäviöitä. Lisäksi polttoaineen palaminen synnyttää lämpöä, jota ei pystytä kovin tehokkaasti muuttamaan auton pyöriä pyörittäväksi tehoksi. Hukkalämpöä voi kyllä hyödyntää talvella sisätilojen lämmitykseen, mutta se ei kokonaishyötysuhdetta paljoa paranna. Polttomoottoriautoilussa siis suuri osa rahasta palaa savuna ilmaan, sähköautoilussa suurin kustannus on itse auto. Omavaraisuutta voi lisätä lataamalla akun esimerkiksi aurinkopaneelien tai tuuligeneraattorin avulla olosuhteiden sen salliessa. Mielestäni sähköautojen parempaa energiatehokkuutta pitäisi tuoda nykyistä enemmän esille, sillä se merkitsee sitä, että sama työ saadaan tehtyä käyttämällä vähemmän resursseja.

Rajallista kantamaa ja hidasta latausta pidetään usein sähköautojen ongelmakohtina ja esimerkiksi kiinteäelektrolyyttistä akkua on pidetty yhtenä mahdollisena ratkaisuna näihin ongelmiin, mutta sen suuret valmistuskustannukset ovat olleet suurimpana haasteena. Vaikuttaa kuitenkin siltä, että nykyiselläkin litiumakkutekniikalla voidaan rakentaa sähköautoja, joiden kantama ja latausnopeus ovat useimpien käyttäjien tarpeisiin riittävällä tasolla. Suurin ongelma näyttääkin olevan akkujen hinta ja sitä kautta sähköautojen hinta, josta akun osuus on merkittävä. Riittävän suurta akkua käyttämällä saadaan riittävä kantama, mutta samalla auton hinta nousee. Energiatehokkuuden parantaminen ratkaisee tätäkin ongelmaa, sillä sama kantama saavutetaan pienemmällä akkukapasiteetilla, mikä merkitsee kevyempää akkua ja autoa, mikä merkitsee pienempää kulkuvastusta, mikä merkitsee pienempää energiantarvetta ja parempaa kokonaisenergiatehokkuutta. Pienemmän akun myötä myös auton hinta alenee ja valmistuksessa tarvitaan vähemmän resursseja.

Akkusähköauto on ollut useille valmistajille pakon sanelema ratkaisu ja energiatehokkuuden kehittämisen sijaan on valittu helppo ratkaisu asentaa autoihin suurempi akku, jotta saavutettaisiin kilpailijoiden mallien kantama. Mittapuuhan tuossa on Tesla (Motors), joka suunnittelee ja valmistaa lähes koko auton itse ja pystyy siten helpommin optimoimaan koko auton energiatehokkuuden, kun perinteiset valmistajat käyttävät erillisiä alihankkijoita tuottamaan akut, moottorit ja muut komponentit. Tästä aiheesta löytyy hyviä videoita esimerkiksi YouTube-kanavalta https://www.youtube.com/c/MunroLive . Tesla (Motors) on ollut edelläkävijä suunnittelemassa alusta alkaen sähkökäyttöisiksi suunniteltuja autoja ja tekemään autosta “pyörillä varustetun tietokoneen”. Tämän ansiosta Tesla on pystynyt toteuttamaan sujuvat ohjelmistojen etäpäivitykset ja vanhankin auton ominaisuudet saadaan pysymään ajan tasalla, kun muilla valmistajilla on haasteita saada alihankkijoilta tulevat komponentit toimimaan sujuvasti yhtenä kokonaisuutena. Itse sähkövoimalinjatekniikka sen sijaan on tuossa Ylhäisenkin Teslassa edelleen hyvin samanlainen kuin AC Propulsionin TZerossa, jonka sarjavalmistushankkeesta Tesla (Motors) aikanaan sai alkunsa ( https://www.acpropulsion.com/index.php/news-media/61-ac-propulsion-tzero-the-godfather-of-modern-evs ). TZeron voimalinja akkuja lukuun ottamatta on puolestaan hyvin samanlainen kuin Alan Cocconin vuoden 1990 GM Impact-prototyyppiin suunnittelema ratkaisu. Impact puolestaan sai alkunsa GM:n menestyksekkäästä Sunraycer-aurinkokennokilpa-autosta, kun siinä käytettyjä kulkuvastuksia pienentäviä ratkaisuja haluttiin tuoda kaupalliseen tuotteeseen ( https://en.wikipedia.org/wiki/Sunraycer ) . Sunraycerin energiatehokasta kestomagneettimoottoria Impactiin ei kuitenkaan otettu mukaan, sillä sitä pidettiin liian kalliina ratkaisuna. Kestomagneettien hinnat ovat sittemmin laskeneet ja Teslakin esitteli vuonna 2017 Model 3 -mallissaan energiatehokkaamman kestomagneetteja hyödyntävän moottorin, jonka tyyppinen moottori löytyy nykyään lähes kaikkien valmistajien uusista sähköautomalleista.

Aurinkokennokilpa-autoista on saanut alkunsa myös hollantilainen Lightyear, jonka One-mallia Valmet Automotiven on tarkoitus alkaa lähitulevaisuudessa valmistaa: https://www.youtube.com/watch?v=d_QAWVUoZFg . Tässä autossa on hyödynnetään myös aurinkokennoja ja energiatehokkaiksi suunniteltuja moottoreita ja niiden ohjauselektroniikkaa. Optimiolosuhteissa autolla saavutetaan noin 50% tavanomaista sähköautoa parempi energiatehokkuus, mutta auto on noin kolme kertaa kalliimpi, joten tavallisen kansan autosta ei tässä ole kyse. Sellainen lupaa kuitenkin olla Sono Motorsin Sion, jossa myös hyödynnetään aurinkopaneeleita: https://sonomotors.com/ . Joukkorahoituksella toteutettavan Sionin hinta Saksassa on 25000 euroa ja NEVSin on tarkoitus alkaa valmistaa autoa Trollhättanissa vuonna 2023. Sionin energiatehokkuus ei kuitenkaan poikkea tavanomaisesta tasosta paitsi, että auton akkua voi ladata aurinkopaneelien avulla olosuhteiden sallimalla tavalla. Monissa tapauksissa lienee kuitenkin kustannustehokkaampaa asentaa paneelit esimerkiksi omakotitalon katolle, jolloin autoakin voi säilyttää katon alla säältä suojassa.

Monenlaista siis tapahtuu sähköautorintamalla, mutta on syytä muistaa, että noin sadan vuoden ajan sähköautojen kehitystä on pyritty enemmänkin hillitsemään ja hidastamaan kuin edistämään. 1900-luvun alussa sähkön hyödyntäminen oli uusi asia ja usein on niin, että myöhemmin huomataan, että ensimmäisenä toimimaan saatu ratkaisu ei ollutkaan se paras mahdollinen. 1700-luvun alussa Euroopan hiilikaivoksissa oli ongelmana kaivoskuiluihin kertyvä vesi, jonka pois pumppaamiseen Thomas Newcomen kehitti höyryn avulla toimivan pumpun: https://en.wikipedia.org/wiki/Newcomen_atmospheric_engine . Newcomenin laite hyödynsi hiiltä polttamalla tuotettua lämpöä ja hiiltä kului melko paljon, mikä ei kuitenkaan ollut ongelma hiilikaivoksella. James Watt alkoi tutkia, kuinka Newcomenin laitteen energiatehokkuutta voitaisiin parantaa ja sama pumppausteho saavutettaisiin polttamalla pienempi määrä hiiltä. Watt havaitsi, että Newcomenin laitteen sylinterin lämpötila vaihteli paljon, koska ensin se lämpeni, kun kuuma höyry johdettiin siihen ja sitten se viileni, kun höyry tiivistyi vedeksi. Suuri osa hiilen polton tuottamasta lämmöstä kului siis sylinterin lämmittämiseen. Wattin ratkaisu oli lisätä erillinen lauhdutin, jonne höyry johdettiin sylinteristä sen jälkeen, kun sitä oli käytetty liikuttamaan pumpun mäntää. Näin menetellen sylinteri voi olla koko ajan lämmin ja käytetty höyry tiivistyi vedeksi lauhduttimessa, joka voi olla koko ajan viileä. Sama pumppaustyö saatiin tehtyä polttamalla huomattavasti pienempi määrä hiiltä ja höyrykoneesta tulikin käyttökelpoinen laite tuottamaan akselitehoa myös kaukana kaivoksesta ja kulkuneuvoissa kuten laivoissa ja vetureissa ( https://biswajit-majumder.medium.com/the-story-of-horsepower-aa4f0f733f5 ) . Näin höyrykoneesta tuli teollistumisen mahdollistaja. Löytyi siis uusi mullistava ratkaisu, kun keskityttiin energiatehokkuuden parantamiseen. Thomas Edison rakensi ensimmäisen sähkönjakeluverkon 1800-luvun lopulla, kun halusi myydä ihmisille hehkulamppujaan. Paras mahdollinen energiatehokkuus ei ollut keskeinen kriteeri Edisonin ratkaisussa, sillä alhaisen jännitteen vuoksi kaukaisimmat lamput eivät voineet sijaita kovin kaukana generaattorista ja generaattorin teho ei ollut rajoittava tekijä. Edisonin sähkövalo korvasi kaasuvalon ja aiemmin kaasua myyneet Edisonin yhteistyökumppanit vaativat Edisonia kehittämään menetelmiä mitata “sähkön” kulutusta ja sähköstä tuli myytävä tuote. Edisonin ratkaisu toimi esikuvana muille sähköverkoille ja parasta mahdollista energiatehokkuutta tärkeämmäksi tekijäksi nousi markkinaosuuksien valloitus. Kun vesivoimaa alettiin hyödyntää, niin sitä oli käytettävissä kulutukseen nähden niin runsaasti, että paras mahdollinen energiatehokkuus ei ollut tärkeää siinäkään. Jotkut tutkijat kuitenkin esittelivät ratkaisuja, joiden avulla esimerkiksi valoa voitiin tuottaa huomattavasti tehokkaammin, mutta kun sähköstä oli tullut myytävä tuote, niin tällaisten ratkaisujen käyttö olisi alentanut siitä saatavia tuloja. Alettiin pönkittää teorioita, joiden mukaan sähkö on vain keino siirtää energiaa, jota esimerkiksi generaattoria pyörittävä vesi tuottaa. Nähtiin tärkeäksi rajoittaa sähkön käyttö vakiintuneisiin tapoihin ja suosia esimerkiksi öljynjalosteiden polttamista hyödyntäviä ratkaisuja. Rajoittuneet teoriat muodostavat “laatikon”, jonka ulkopuolelta on vaikea etsiä ratkaisuja varsinkin, kun lähes kaikki suunnittelu tapahtuu noiden teorioiden pohjalta laadituilla laskentamalleilla ja simulaatioilla. Mutta tämä ei tarkoita sitä, etteikö noita ratkaisuja olisi olemassa ja löydettävissä.

Sähköhenkilöautot yleistyvät nyt vauhdilla, kun tarjolle on tullut asiakkaiden tarpeet täyttäviä malleja ja monet perinteiset valmistajat ovatkin kohdanneet uusia tuotannollisia haasteita, esim. https://www.thedrive.com/news/42140/ford-was-caught-off-guard-by-mustang-mach-e-gts-popularity . Perinteisillä valmistajilla onkin pohdittavaa siinä, kuinka suurella panostuksella aikovat lähteä tähän kehitykseen mukaan. Lisäksi Euroopankin markkinoille on tulossa uusia pelureita kuten kiinalainen Nio, jolla on esimerkiksi Kiinassa useita akunvaihtoasemia: https://www.youtube.com/watch?v=cJKIIBCVsk4 . Akun vaihto on usein esiin noussut pikalatausratkaisu, mutta lähes yhtä usein se on myös kuopattu. Yksityiskäyttöisissä henkilöautoissa riittävän suurikapasiteettinen akku on osoittautunut paremmaksi ratkaisuksi, mutta esimerkiksi säännöllisiä reittejä ajavissa linja-autoissa ja kuorma-autoissa akun vaihto voi olla lähitulevaisuuden ratkaisu. Varmaa on kuitenkin se, että akkusähköautot ovat henkilöautojen lähitulevaisuuden ratkaisu ja käyttäjille se merkitsee joka tapauksessa aiempaa edullisempia ajokilometrejä. Ehkä paljonkin edullisempia, jos energiatehokkuuden parantamiseksi löydetään samantyyppinen ratkaisu kuin James Watt aikanaan keksi höyrykoneeseen?

 

+2
Olli Taina
Sitoutumaton Hämeenlinna

Totuudenetsijä.

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu