Sähköautot

Sähköautoista puhuttaessa tarkoitetaan akkusähköautoja, joiden kaikki ajamiseen tarvittava sähköenergia on varastoitu autossa oleviin akkuihin. Sähköautot olivat suosittuja autoilun alkuaikoina 1900-luvun alussa, jolloin polttomoottoriautot olivat usein kalliimpia, meluisampia ja epäluotettavampia kuin sähköautot. Sähköautot olivat jo silloin hiljaisia, helppokäyttöisiä ja päästöttömiä, ja varsinkin Yhdysvalloissa ne olivat paljon suositumpia kuin bensiini- tai höyrykäyttöiset autot.

Kun polttomoottoritekniikka kehittyi helppokäyttöisemmäksi ja luotettavammaksi ja polttoaineen saatavuus parani ja hinta laski, sähköautot jäivät auttamatta kilpailussa alakynteen. Myös matkustustottumusten muutos vaikutti sähköautojen menestykseen. Vielä 1900-luvun alussa sähköauto riitti ihmisten autoilutarpeisiin, koska suurin osa liikenteestä oli paikallisliikennettä. Maanteitä ei siihen aikaan vielä juurikaan ollut, vaan pidemmät matkat kuljettiin junalla tai laivalla silloin harvoin kun matkalle lähdettiin.

Kun polttomoottoriautot yleistyivät ja niitä varten rakennettiin maanteitä, sähköauton muutaman kymmenen kilometrin toimintasäde ei enää riittänyt. Akkujen lataamiseen kuluva aika hankaloitti myös pidempien matkojen autoilua. Kun sarjatuotanto laski polttomoottoriautojen hintoja merkittävästi, ja sähköstartti teki niistä helppokäyttöisempiä ja turvallisempia, ei sähköautolle selvästi hankintahinnaltaan kalliimpana vaihtoehtona enää löytynyt juurikaan ostajia.

Sähköauton komponentit

Sähköauton selvimmät rakenteelliset erot polttomoottoriautoon verrattuna ovat energiavarastossa ja moottorissa. Kun polttomoottoriautossa energia on varastoitu nestemäisessä muodossa polttoainetankkiin, sähköautossa energia varastoidaan akkuihin. Akuissa energia on varastoitu suljettuihin kennoihin, jotka voidaan ladata ulkopuolisesta lähteestä saatavan sähköenergian avulla.

Tavallisten kitkajarrujen lisäksi modernia sähköautoa hidastetaan sen omalla moottorilla, jolloin moottori toimii generaattorina ja lataa energiavarastoja jälleen täydemmäksi kierrättäen osan auton kiihdyttämiseen kulutetusta energiasta. Joissakin sähköautoissa jarrutusenergia varastoidaan kondensaattoreihin, jotka kykenevät ottamaan vastaan ja purkamaan suuria sähkövarauksia akkuja nopeammin.

Sähkömoottoreita on olemassa hyvin monia eri kokoja ja malleja. Yhden suuren moottorin sijasta sähköautossa voi olla useampia pienempiä sähkömoottoreita. Joissakin sähköautoissa käytetään napamoottoreita, jotka on sijoitettu pyörän napoihin. Tällainen ratkaisu lisää jousittamatonta massaa, mutta se antaa suurempia vapauksia auton alustarakenteen suunnitteluun ja mahdollistaa myös helposti erilaiset vetotavat.

Sähköautot ovat yleensä automaattivaihteisia, ja sähkömoottorin laajan kierroslukualueen ansiosta vaihteisto ei ole aina edes välttämätön. Sähköautossa tarvitaan myös ohjauselektroniikkaa, joka huolehtii tehonsäädöstä ja järjestelmän toiminnan ohjaamisesta. Apulaitteet, kuten ohjaus- ja jarrutehostin sekä lämmitys- ja ilmastointilaite toimivat myös sähköllä. Joissakin sähköautoissa on myös polttoainekäyttöinen lisälämmitin. Sähköautoissa on usein informaationäyttöjä, joista kuljettaja voi selvittää jäljellä olevan toimintasäteen sekä ajotavan ja apulaitteiden käytön vaikutuksen energiankulutukseen.

Energiankulutus ja toimintasäde

Sähkömoottori on energiatehokas, hiljainen ja yksinkertainen, se ei tuota pakokaasuja ja sen käyttämä energia voidaan tuottaa uusiutuvilla energialähteillä. Sähköautojen suurin ongelma on edelleen se, miten mukana saadaan kuljetettua riittävästi liikkumiseen tarvittavaa energiaa ilman kohtuutonta lisäpainoa ja -hintaa. Uusimmissa sähköautoissa akuston kapasiteetti on tyypillisesti 20-30 kWh, mikä riittää 150-200 kilometrin matkan ajamiseen. Akuston paino on tällöin noin 300 kg.

Energiatehokkuudeltaan sähköauto on paljon polttomoottoriautoja parempi, se kuluttaa tyypillisesti 10-15 kWh/100 km. Dieselauto, joka kuluttaa 5 l/100 km, tarvitsee noin 50 kWh/100 km ja 8 l/100 km kuluttava bensiiniauto noin 72 kWh/100 km.

Toimintasäteeltään polttomoottoriautot ovat kuitenkin vielä paljon edellä, 50 litralla polttoainetta dieselauton toimintasäde on 1 000 km ja bensiiniauton 600 km. Syy tähän on energiavaraston energiatiheys. Kun dieselpolttoaineen energiatiheys on noin 12 kWh/kg, on litiumakun energiatiheys noin 0,1 kWh/kg, joten 1 000 km:n toimintasädettä varten tarvittaisiin noin 1 000 kg:n painoinen akku. Akkujen energiatiheys on kuitenkin viimeisten vuosikymmenien aikana moninkertaistunut, ja kehitys jatkuu samaan suuntaan, joten tulevaisuuden sähköautot ovat toimintasäteeltään entistä lähempänä polttomoottoriautoja.

Sähköauton käyttö

Sähköauton akkujen lataaminen ja energian järkevä käyttö vaatii sähköautoilijalta hieman asiaan perehtymistä. Uusimmissa sähköautoissa on yleensä pikalatausmahdollisuus, jossa alle puolen tunnin aikana saadaan akut varattua lähes täyteen. Nopea lataus vaatii kuitenkin paljon virtaa sitä varten rakennetulta latausasemalta, ja se myös rasittaa akkuja enemmän kuin hidas lataus, jolloin akun elinikä lyhenee. Kotona pikalataus ei yleensä ole edes mahdollista, koska kotien sähköverkkoja ei ole suunniteltu niin korkeille virroille. Kotona voidaan käyttää hidasta latausta yön yli.

Ajon aikana auton ilmastoinnin ja lämmityslaitteen käytöllä, korkealla ajonopeudella sekä alhaisella ulkolämpötilalla voi myös olla yllättävän suuri vaikutus toimintasäteeseen, ja ajomatka yhdellä latauksella voi jäädä selvästi alle 100 kilometrin.

Jotkut autonvalmistajat ovat esitelleet akunvaihtokonsepteja, jossa tyhjäksi ajettu sähköauton akku vaihdetaan palveluasemalla muutamassa minuutissa samanlaiseen täyteen ladattuun akkuun. Tällaisen palvelun yleistyminen helpottaisi sähköauton käyttöä pidemmillä matkoilla. Vaihtoakkupalvelu vaatisi kuitenkin eri automerkkien käyttämien akkujen ulkomittojen, napojen sijainnin ja mallin sekä jännitetason standardisointia, mikä ei ole kovin todennäköistä.

Sähköautojen tulevaisuus

Sähköauton energian varastoinnissa ei ole vielä päästy niin pitkälle, että sähköautoa voisi käyttää samalla tavalla kuin polttomoottoriautoa, vaan sähkökäyttö vaatii muutoksia autoilutottumuksiin lyhyemmän toimintasäteen ja akkujen latausajan takia. Näistä rajoitteista huolimatta monet lyhyempiä matkoja päivittäin ajavat kuluttajat ja yritykset voivat hyödyntää sähköauton edut jo nyt.

Kahden auton perheissä toisen auton vaihtaminen sähköautoon ei välttämättä merkitse minkäänlaisia muutoksia päivittäiseen elämään, jos ajomatkat ovat alle 100 km päivässä, ja akut voidaan ladata yöaikaan kotipistokkeesta. Vaikka sähköauto on kalliimpi hankkia, säästöä syntyy käyttökuluissa. Sähköauton energiakulut ovat alle 2 €/100 km, joten se on kuluiltaan selvästi edullisempi kuin dieselauto, jolla energiakulut ovat noin 8 €/100 km.

Suuremmassa mittakaavassa sähköautot antavat mahdollisuuden vaikuttaa liikenteen tuottamiin päästöihin. Jos sähköautoihin ladattava sähkö tuotetaan hiilivoimalla, voi sähköauton käyttäminen tuottaa enemmän päästöjä kuin dieselauton. Jos taas sitoudutaan siihen, että liikenteen energiana käytetään puhdasta sähköä, joka on tuotettu ilman hiilidioksidipäästöjä esimerkiksi tuuli-, sähkö- tai aurinkovoimalla, voidaan sähköinen henkilöautoliikenne hoitaa tulevaisuudessa lähes nollapäästöin.


Oliko artikkeli hyödyllinen?

Sivua päivitetty viimeksi 18.11.2016