Sähköautojen kestävyys käytössä

09.12.2019

Täyssähköautojen suurin ero polttomoottoriautoihin liittyy moottoriin sekä energian varastointiin, eli polttoainesäiliöön ja akkuun. Näiden lisäksi polttomoottoriautoissa on paljon tekniikkaa, jonka tehtävänä on varmistaa moottorin oikeanlainen toiminta sekä pakokaasujen hallinta. Sähköautossa moottorin toimintaa ohjataan invertterin ja moottorinohjausyksikön avulla; liikkuvia osia moottorin toiminnan ohjaamiseksi ei tarvita.

Voimansiirron osalta ei syytä huoleen

Erilaisia sähkömoottoreita on valmistettu jo 1800-luvun alkupuolelta lähtien, vuosikymmeniä ennen kuin ensimmäiset polttomoottorit kehitettiin. Sähkömoottoreita on kehitetty edelleen vuoden 1822 Michael Faradayn keksinnön jälkeen huimasti, ja eri tavoilla toimivia sähkömoottoreita on lukematon määrä. Esimerkiksi suurin osa Suomen rautateiden liikenteestä kulkee sähkövetoisilla vetureilla ja sähköveturit vetävät kaikkein raskaimmat kuljetukset. Sähkömoottoreilla ajetaan miljoonia kilometrejä, eikä vikatilanteet liity juuri koskaan itse moottorin toimintaan. Sähkömoottorin voidaankin sanoa olevan erittäin koeteltua ja pitkälle kehitettyä tekniikkaa.

Lähes jokaiselle polttomoottoriautoilijalle lienee tuttu keltainen moottorivikavalo kojelaudassa, joka kertoo kuljettajalle häiriöstä tai viasta moottorin toiminnassa. Polttomoottoriautoissa onkin mallista riippuen jopa yli 1000 liikkeelle pääsyn edellytyksenä olevaa osaa, joiden täytyy toimia täydellisessä yhteistyössä. Erilaiset anturit mittaavat auton toimintaa ja ilmoittavat mahdollisesta häiriöstä. Häiriöt aiheuttavat harmaita hiuksia ja mahdollisesti lompakon keventymistä autoilijalle.

Sähköautoissa voimansiirron viat ovat useimmissa tapauksissa ohjelmallisia, samalla tavoin kuin puhelimesi tai tietokoneesi häiriöt. Usein vian korjaamiseen auttaa uudelleen käynnistäminen tai ohjelmiston päivittäminen joko ilmaiseksi omassa kotipihassasi internetin kautta, tai huoltoliikkeessä käymällä.

Ajoakku kestää, kun siitä pitää huolta

Polttomoottoriautojen energian varastointiin, eli polttoainesäiliöön liittyy vähän vikoja. Ajoittain saattaa polttoaineletku haljeta, vanhoissa autoissa säiliö voi ruostua puhki tai säiliön sisälle kertyy vettä tai likaa, joka aiheuttaa moottorin käyntiongelmia. Pääsääntöisesti kuitenkin, mikäli tankkaa autoonsa oikeanlaista polttoainetta, polttoainesäiliö ja sen myötä moottori toimii hyvin.

Sähköautojen arvokkain ja myös eniten keskustelua aiheuttava osa on akku. Lataamalla autoa akkuun syötetään energiaa ja auton invertteri purkaa akusta energiaa moottoria varten. Kuitenkin, aivan kuten muissakin sähkölaitteissa, akun toiminta voi häiriintyä vääränlaisella lataamisella ja poikkeuksellisissa lämpötiloissa. Joissakin tapauksissa akun sisällä olevat yksittäiset moduulit voivat olla jo tehtaalta tullessaan viallisia, joka aiheuttaa auton toimintamatkan lyhenemistä.

Ensimmäisen sukupolven akkutekniikka

Nissan julkisti Leaf sähköauton vuonna 2010, ja Tesla Model S -sähköautonsa vuonna 2012. Julkistuksen jälkeen kyseisillä autoilla on ajettu satoja tuhansia kilometrejä ja sen myötä tietoa akkujen kulumisesta ja toimintamatkan heikkenemisestä on kertynyt kohtalaisen paljon. Ensimmäisen aallon sähköautoja tarkastellessa on hyvä muistaa se, että akkutekniikka ja akkujen varauksen hallinta kehittyy jatkuvasti ja niihin liittyen on tapahtunut tämän vuosikymmenen aikana suuria kehitysharppauksia.

Otsikoissa on ollut jonkin verran varauskykynsä lähes kokonaan menettäneitä sähköautoja. Näissä on ollut useimmiten kyse ensimmäisen sukupolven Leaf autoista, joista puuttuu akuston aktiivinen jäähdytys, ja joiden toimintakyky heikkenee huomattavasti pikalatauspisteitä käytettäessä.

Leaf varauskykyKuva1. Leaf 24kWh varauskyky

Kuvasta 1 voimme havaita, kuinka hajonta eri yksilöiden välillä on todella laajaa. Yksittäisen Leafin varauskykyyn vaikuttaa paljon se, kuinka käyttäjä on ladannut autonsa ajoakkua. Vajaan jäähdytysjärjestelmän takia ensimmäisen sukupolven Leafin ajoakku kuumentuu pikalatausta käytettäessä. Kuumentuminen kuluttaa akun moduuleita ja aiheuttaa niiden ennenaikaista kulumista. Tämä näkyy käyttäjälle varauskyvyn ja toimintamatkan heikkenemisenä.

Sähköautoa hankkiessa on tärkeää vaatia myyjältä tarkat tiedot siitä, minkälaista autoa on ostamassa. Autoilun murros on vasta tapahtumassa, eikä kaikilla automyyjillä vielä ole asiantuntemusta sähköautojen toiminnasta ja käytöstä. Valistuneen ostajan kannattaakin selvittää automallin ominaisuuksia myös muualta, kuin vain yhdestä tietolähteestä.

Varauskyvyn kehittyminen Model S ja XKuva2. Varauskyvyn kehittyminen Model S ja X

Teslamotorsclub-foorumin jäsenet ovat keränneet tietoa vapaaehtoisilta käyttäjiltään Tesla-autojensa akun tilan kehittymisestä. Kuva 2 näyttääkin, että heti käyttöönoton jälkeen ensimmäisen sukupolven sähköautojen toimintamatka heikentyy muutaman prosenttiyksikön, jonka jälkeen heikentyminen tasoittuu, ja 200 000 ajetun kilometrin jälkeen varauskykyä on jäljellä keskimäärin vielä 92 prosenttiyksikköä.

Tesla Model S 85kWh akulla toimintamatka oli uutena 425 kilometriä. 92% tästä määrästä tarkoittaa, että 30 000 kilometrin vuosittaisilla ajoilla 6 vuoden ajojen jälkeen autolla pääsee lataamatta vielä 391 kilometriä. 390 kilometriäkin on suurimmalle osalle ihmisistä varsin riittävä määrä, kun pikalatauspisteitä on valtateiden varsilla ja suositusten mukaan parin tunnin ajamisen välein olisi hyvä pitää pieni tauko.

Yksittäisiä esimerkkejäkin sähköautojen kestävyydestä löytyy. Saksalainen Hansjörg Eberhard von Gemmingen on ajanut takavetoisella Model S autollaan vuodesta 2014 jo yli 1 miljoona kilometriä.

Kestävyyteen liittyen miljoonan kilometrin ajamiseen sisältyy vikaantuneen ajoakun vaihtaminen 290 000 kilometrin kohdalla, laina-akulla ajamista 150 000 kilometrin verran ja tämän jälkeen ”lopullisella” 85kWh akulla noin puoli miljoonaa kilometriä. Akun lisäksi autoon on vaihdettu voimansiirtoyksikkö useampaan kertaan, joista viimeisin on kestänyt jo yli 680 000 kilometriä. Ensimmäiset akut sekä ensimmäiset moottorit ovat siis olleet vikaherkempiä, kuin uudet vaihto-osat ja se kertoo hyvin sähköautojen tekniikan jatkuvasta kehittymisestä.

Uudemman tekniikan akut ja akustonhallintajärjestelmä (BMS)

Model 3 varauskykyKuva3. Model 3 varauskyky

Tämän hetken uusinta akkutekniikka sähköautoissa edustaa Teslan Model 3. Tesla on onnistunut parantamaan akkujen hallintaa ja varauskykyä huomattavasti aiempiin akkuihin verrattuna. Kuvaaja 3 näyttää, kuinka Model 3 auton akun varauskyky heikkenee vain puolella siitä nopeudesta, kuin aiemman sukupolven Model S 85kWh akku. Huomaa, että kuvassa käytetään maileja x-akselilla. 64 000 kilometrin kohdalla varauskykyä on keskimäärin jäljellä 97%, kun aiemman sukupolven akuilla luku on lähemmäs 95%.

Yhteenvetona uudempi ja vaihdettu on parempi

Kestävyyden osalta tutkin Nissania sekä Tesloja. Muiden automallien osalta yhtä aktiivista käyttäjäkuntaa ja dataa tai kertyneitä kilometrejä ja vuosia ei vielä ole järkevän yhteenvedon tekemiseen.

AkkutakuutKuva4. Akkutakuut 4/2019

Sähköauton valmistajien luottamus akku- ja moottoritekniikan kestävyyteen on tuonut markkinoille todella pitkät takuut. Kuluttaja voi luottavaisin mielin ostaa itselleen sähköauton, sillä sähköautojen akku- ja voimasiirtoyksikkötakuu on jopa 8 vuotta ilman kilometrirajoitusta. Saisipa uudelle polttomoottoriauton moottorille 8 vuoden rajoittamattoman takuun.

Pitkän takuun ansiosta myös käytetyn sähköauton hankkiminen voi olla viisasta, sillä kalliit ensimmäiset kilometrit on ajettu ja valmistajan takuu voi vielä olla voimassa kaikkein pahimman varalle. Käytetyn sähköauton osalta myös valmistusviat esim. akkumoduuleissa on tullut jo esille tai yksilöstä riippuen alkuperäinen ajoakku ja voimansiirtoyksikkö on jo ehditty vaihtaa, joka viittaa huolettomiin kilometreihin jatkossa. Viittaan tässä saksalaiseen miljoonan kilometrin Teslaan.

Muilta osin sähköautoja koskee kestävyyden osalta samat lainalaisuudet, kuin perinteisiäkin autoja. Renkaat, nivelet, puslat, akselit, jousitus ym. ovat kaikki kuluvia osia ja ne on syytä tarkastuttaa säännöllisin väliajoin. Esimerkiksi Teslan takuun voimassaolon edellytyksenä ei kuitenkaan ole minkäänlaisen huolto-ohjelman seuraaminen, vaan kyseessä on suositellut huollot. Muista perehtyä oman tai haaveissa olevan sähköautosi huolto-ohjelmaan ja suosituksiin.

Uutta sähköautoa hankkiessa kannattaa ottaa huomioon laaja takuu ennenaikaisten vikojen varalta ja tarkistaa ainakin, että akun varauskyvylle on määritelty jokin järkevä raja, jonka jälkeen valmistaja pitää akkua viallisena.

Mikäli kiinnostus sähköautoja kohtaan heräsi enemmän, käy lukemassa myös muut artikkelini sähköautoista ja mene rohkeasti autoliikkeeseen kyselemään sähköautoista. Useamman henkilön tiedän sanoneen, että laadukkaalla sähköautolla ajamisen jälkeen kaikki muu tuntuu toissijaiselta.


Olemme avanneet Suomen suurimman EKOAUTO-myymälän Espooseen.


Lähteet:
https://steinbuch.wordpress.com/2015/01/24/tesla-model-s-battery-degradation-data/
https://teslamotorsclub.com/
https://insideevs.com/news/385016/tesla-model-s-one-million-km/
https://www.bloomberg.com/graphics/2019-tesla-model-3-survey/
https://www.taloustaito.fi/