Sähköautoilun vaikutukset ympäristöön

04.12.2019

Sähköautoista puhuttaessa sähköautoilijat kehuskelevat mielellään edullisilla kilometrikustannuksilla, joka mahdollistaa kalliimman hintaluokan auton hankkimisen. Useat ovat jopa lisänneet ajokilometrejään sähköautoon siirtymisen jälkeen, koska ajaminen on edullista tai jopa ilmaista. Vastalauseena näille edullisille ja ympäristöystävällisille kilometreille kuule usein, että sähköauton akun valmistusaineiden louhiminen maaperästä ja akkujen valmistus aiheuttaa niin suuret ympäristövahingot, että sitä ei korvaa koko auton elinkaaren aikana ajetut miljoona vihreää kilometriä.

Lisää vettä myllyyn tulee siitä, kun 2010-luvun alussa sähköautojen vastustajat keksivät jostakin, että sähköauton ajoakku täytyy vaihtaa uuteen 150 000 kilometrin välein, sillä akku ei kestä jatkuvaa purkamista ja lataamista, etenkään pikalatausasemien suuria lataustehoja.

Tällaiset väitteet jäävät pitkäksi aikaa elämään ihmisten mieliin ja niihin mielellään palataan, kun koetaan tarpeelliseksi keksiä syitä sähköautoihin siirtymistä vastaan. Pyrin tässä kirjoituksessa kertomaan asioiden totuuspohjan ja pohtimaan sähköautojen ympäristöystävällisyyttä objektiiviselta kannalta, verrattuna polttomoottoriautoihin.

Sähköauton valmistus

Sähköautojen valmistaminen ei ole nollapäästöistä. Polttomoottoriautoihin verrattuna sähköauton merkittävä valmistusrasite on ajoakku. Sen valmistamista varten louhitaan nikkeliä, litiumia, kobolttia ym., joista kootaan akkumooduleita ja myöhemmin kullekin automallille sopiva akkupaketti.

Vanhoissa, virheellisissä tutkimuksissa akun valmistamisen on arvioitu aiheuttavan kasvihuonepäästöjä jopa 300kg per saavutettu kWh. Tämä tarkoittaisi esimerkiksi 40kWh akkuisen Nissan Leafin akunvalmistuksen päästöiksi 12 000 kg. Suuruusluokan ymmärtää, kun vertaa sitä polttomoottoriauton päästöihin. 100g/km CO2 päästöisella autolla voisi ajaa siis 120 000 kilometriä, ennen kuin on aiheutettu bensaa polttamalla päästöjä ilmakehään. Tämä on kuitenkin väärin.

Uusimmat tutkimukset ovat osoittaneet, että akkumateriaalien hankkiminen aiheuttaa vain 37 – 58kg/kWh päästöt ja akun kokoonpano suuren mittakaavan tehtaissa vain 2-5kg/kWh. Raskaasti hiilivoimaloita hyödyntävissä maissa, kuten Kiinassa, akun valmistamisen päästöt ovat noin kaksinkertaiset, mutta silti vain noin 100kg/kWh. Keskimäärin maailmalla akun valmistaminen kokonaisuudessaan aiheuttaa päästöjä siis 65kg/kWh.

65kg/kWh valmistuspäästöillä Nissan Leaf 40kWh:n valmistaminen aiheuttaa vain 2600kg CO2 päästöt. Vähäpäästöisellä polttomoottoriautolla voisi ajaa noin 26 000 kilometriä, ennen kuin sähköauton valmistusajan päästöt on saavutettu. Näiden kilometrien jälkeen sähköauto on aina vähäpäästöisempi kuin 100g/km Co2 päästöinen polttomoottoriauto.

Henkilöauton valmistamisen päästöt polttomoottorilla on noin 8000kg. Sähköauto on yksinkertaisempi voimansiirron tekniikaltaan (ei vaihteistoa, ei polttomoottoria), joten sähköauton muussa valmistuksessa aiheutuu noin 1000kg vähemmän päästöjä.

Sähköautolla ajaminen

Polttomoottoriautojen polttoaine, siis diesel ja bensiini, tuodaan joko valmiina tuotteena tai raakaöljynä ulkomailta Suomeen. Tätä polttoainetta varten pumpataan öljyä, kuljetetaan se raakaöljynä, jalostetaan se polttoaineiksi ja edelleen kuljetetaan tankkausasemille. Logistinen ketju on suuri ja aiheuttaa paljon saasteita ympäristöön. Lisäksi satunnaiset ympäristövahingot aiheuttavat suuria ongelmia paikallisesti ihmisille ja eläimille.

Sähköautoilun päästöjen määrään voi vaikuttaa valitsemalla itselleen sopivan sähkösopimuksen. Polttomoottoriautoilun päästöjä voi vähentää muuntamalla auto flexfuel-käyttöiseksi tai tankkaamalla uusiutuvia polttoaineita.

Nesteen MY diesel on kokonaan jätteistä ja tähteistä valmistettua polttoainetta. Sen käyttäminen polttomoottorissa vapauttaa kuitenkin samalla tavalla päästöjä ilmakehään, kuin muidenkin polttoaineiden. 90% päästöjen vähennys tapahtuu siten, että muutoin jätteet ja tähteet aiheuttaisivat päästöjä itsessään, ja ajamista varten täytyisi pumpata ja tehdä tavanomaista dieseliä.

Kaikki Suomessa poltettava tavanomainen öljy ja siis bensiini tai diesel tuodaan ulkomailta, jolloin myös suurin osa polttoaineen tuotoista menee ulkomaisille öljy-yhtiöille. Pienen poikkeuksen tähän tekee bioetanoli ja biodiesel, joita kyetään osaksi tuottamaan uusiutuvista raaka-aineista. Näissä polttoaineissa on kuitenkin usein myös sekoitettuna fossiilisia polttoaineita: Bioetanolista enintään 85% on etanolia ja loput bensiiniä, Nesteen Prodiesel sisältää vähintään 15% uusiutuvia ainesosia.


Kuva1. Well to wheels


Autojen päästöjä ilmoitettaessa kyse on siis vain kaaviossa näkyvän kahden viimeisen kohdan aiheuttamasta päästöstä. Koko ketjua tarkastellessa huomataankin, että vähäpäästöinen auto aiheuttaa kilometriä kohden merkittyä tietoa suuremmat kasvihuonepäästöt. Öljyteollisuus toimii suuressa mittakaavassa, jonka takia polttoaineen tuottamisen merkitys on kuitenkin onneksi vain noin 18% auton kokonaispäästöistä. Siis 100g/km päästävä auto kuormittaakin 118g/km hiilidioksidia jokaisella kilometrillä.

Sähköautojen osalta energian jakelu on hyvin paljon yksinkertaisempaa. Joissain tapauksissa jopa niin yksinkertaista, että oman talon katolle asennetut aurinkopaneelit muuttavat valon sähköenergiaksi, joka invertterin kautta ladataan sähköautoon omassa kotipihassa. Tällöin kilometriä kohden aiheutuu 0g/CO2 päästöjä.

Suomen keskimääräinen sähkön tuotannosta aiheutuva ympäristökuormitus oli vuonna 2018 105g/kWh. Tähän voi vaikuttaa helposti tekemällä itselleen sopivan sähkösopimuksen, esimerkiksi kokonaan fossiilivapaasta sähköstä. Sähköautojen energiankulutus on huomattavasti pienempää, kuin polttomoottoriauton. Sähköauto muuttaa noin 90% siihen ladatusta sähköstä liike-energiaksi, kun polttomoottoriauto käyttää vain noin hieman yli 10% polttoaineesta auton liikuttamiseen. Tästä johtuen sähköautojen energian kulutus on todella pientä vaihteluvälin ollessa 10 – 20kWh / 100km. Leafin kohdalla lukema on 18kWh/100km.

Suomen keskimääräisellä sähköntuotannolla ladatun Leafin yhden kilometrin aiheuttama hiilidioksidipäästö onkin hyvin vähän, vain 18,9g/km CO2.

Sähköauton ajoakun vaihtoväli

Auton korin lisäksi sähköauton akku on sen valmistuksessa eniten päästöjä aiheuttava osa. Tästä syystä ajoakun uusiminen herättää sähköautojen vastustajissa intohimoa. Olen kuullut arvioita, joiden mukaan jopa 150 000 kilometrin välein tulisi vaihtaa akku, sillä autojen akut eivät kestä, ainakaan Suomen talvipakkasissa.

Ajoakun vaihtamiseen liittyen on nyt ensimmäisten nykyaikaisten sähköautojen lanseeraamisen jälkeen kertynyt paljon tietoa. Kyse on käytännössä yksittäisistä valmistusvirheistä, joiden myötä ajoakku on jouduttu vaihtamaan, useimmiten täysin valmistajan takuuseen. Ajoakun ennen aikainen kuluminen on harvinaista ja vähintään 1000 lataussykliä on tavanomainen akun suorituskyky, 1500 jo uusimmilla sähköautojen akuilla. Nissan Leafilla 1000 sykliä 40kWh akulle tarkoittaa 270 000 kilometriä, 1500 sykliä 405 000 kilometriä. Monikohan on ajanut autollaan näin suuria määriä ilman kalliita moottori- tai vaihteisto remontteja?

40 kWh akkupaketin valmistamisen päästöt vaihtelevat suuresti riippuen siitä, minkälaisessa tehtaassa akku on valmistettu. Vähimmillään päästöt ovat vain noin 1500kg CO2 ja enimmillään noin 4600kg CO2.

Yhteenveto

Kuva 2. Sähköauton ja polttomoottoriauton päästöjen vertailu. Ajoakun uusiminen 400 000km välein Nissaniin. y-akseli kg CO2 päästöjä, x-akseli ajokilometrit. 


Uusimman teknologian tehtaalta valmistuessaan 40 kWh sähköauto on aiheuttanut noin itseasiassa jopa vähemmän päästöjä, kuin polttomoottoriauton. Saastuttavassa kiinalaisessa tehtaassa valmistetun 40kWh akkupaketin tuottaminen aiheuttaa noin 4600kg kasvihuonekaasuja ja auton valmistamisen kokonaispäästöt ovat reilusti enemmän kuin polttomoottoriautolla.1 30 000 ajetun kilometrin kohdalla Suomessa keskimääräisellä sähköntuotannon päästöillä sähköauton ja polttomoottoriauton aiheuttamat päästöt kohtaavat ja tämän jälkeen polttomoottoriauto saastuttaa aina enemmän, kuin sähköauto. Mikäli sähköauto ladataan vain tuuli-, vesi- tai aurinkovoimalla, päästöt ovat aina 0g/km.

Saksan ruskohiilivoittoisella sähköntuotannolla keskimääräinen kWh-kohtainen päästö on 489g CO2 v.20172.Tällä tavoin ladatun ja suuripäästöisessä tehtaassa valmistetun sähköauton käyttäminen saastuttaa enemmän noin 90 000 kilometriin saakka. Tämän jälkeen sähköauto on jopa Saksan keskimääräisellä sähköntuotannolla aina polttomoottoriautoa ympäristöystävällisempi, vaikka akun uusiminenkin 400 000 kilometrin kohdalla otetaan huomioon.

Toivottavasti sain selkiytettyä sinulle sähköautoihin liittyviä epäselvyyksiä ja uskomuksia. Tutkimus tältä alalta kehittyy jatkuvasti ja tarkempi arvioita päästöihin liittyen tulee vuosittain. Erilaisia selvityksiä ja uutisia lukiessa kannattaa kuitenkin pitää mielessä, mikä taho on tutkimuksen toteuttanut ja millä oletusarvoilla automalleja ja käyttövoimia arvioidaan.

Kaikesta huolimatta sähköauto on polttomoottoriautoa kaikin tavoin parempi vaihtoehto ympäristölle.


Olemme avanneet Suomen suurimman EKOAUTO-myymälän Espooseen.


Lähteet:
1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435119302715

2. https://www.econstor.eu/bitstream/10419/198746/1/ifosd-v72-y2019-i08-p40-54.pdf

3. https://theicct.org/sites/default/files/ICCT_crudeoil_Eur_Dec2010_sum.pdf

4. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435119302715

5. https://www.talouselama.fi/uutiset/saksalle-rokaletappio-sahkon-co2-paastoissa-ranskaan-verraten/c9f47355-d26a-3fec-b01e-45f5fdffeb6f 

Kuva 1. https://ec.europa.eu/jrc/en/jec/activities/wtw