Sähköauton ylivertainen energiatehokkuus

02.01.2020

Polttomoottoria käytettäessä polttoaine syötetään pumpun avulla moottorin sylintereihin, joissa se räjäytetään joko kipinän tai kovan paineen avulla. Tämä räjähdys liikuttaa moottorin mäntää, joka puolestaan liikuttaa moottorin kampiakselia. Kampiakseliin on yhdistetty vaihteisto, jonka kautta moottorin teho välittyy vetoakseleille ja pyörien kautta tiehen. Tämän monimutkaisen prosessin aikana polttoaineesta katoaa erilaisiin häviöihin hyvin paljon energiaa. Suurin osa polttoaineesta muuttuu lämpöenergiaksi eikä välity tiehen. Moderneissa moottoreissa häviöt ovat pienempiä ja sitä myöten polttoaineenkulutus maltillisempi.

Sähköautossa polttoainesäiliön tilalla on painava akusto, johon ladataan sähkö käyttöä varten. Akustosta sähkö johdetaan invertterin kautta sähkömoottoriin. Invertteri muuttaa sähkön oikeaan muotoon sähkömoottoria varten. Moottori on suoraan yhteydessä vetoakseleihin, josta teho välittyy renkaiden kautta tien pintaan. Sähkömoottoriin ei tarvitse liittää vaihteistoa, sillä sähkömoottorin teho- ja vääntöalue on paljon laajempi, kuin polttomoottorissa.

Vety- tai polttokennoautoista on povattu lopullista liikkumismuotoa henkilö- ja tavaraliikenteeseen. Käytännössä vetyautoakin liikuttaa sähkömoottori ja energian pääasiallinen säilömistapa on vain erilainen. Vetyautossa vety tankataan tankkausasemalla jäähdytetyistä korkeapaineisista vetysäiliöistä auton vetysäiliöön. Säiliöstä vety johdetaan polttokennoon, joka luo sähköä yhdistämällä happea ja vetyä. Sivutuotteena syntyy vettä, joka onkin ainoa päästö vetyautoista. Tämä polttokennossa tuotettu sähkö ladataan vetyautossa joko akkuihin tai syötetään suoraan invertterin kautta sähkömoottorille. Vetyautojen toimintamekanismi on paljon täyssähköautoa monimutkaisempi ja tästä syystä kuva kertoo enemmän kuin tuhat sanaa.

Kuva1. Vetyauton komponentit

Vetyauto sisältää siis samat komponentit, kuin sähköauto, mutta niiden lisäksi vielä vetysäiliön ja polttokennon. Sähkömoottorin myötä vetyautonkin energiatehokkuus on parempi, kuin bensa- tai dieselauton, mutta vedyn muuttaminen sähköenergiaksi polttokennossa hukkaa paljon energiaa, joten täyssähköauton energiatehokkuuteen vetyautosta ei ole.

Kuva2. Energiahäviöt ja tehokkuus

Perinteisessä autoilussa suurin osa energiahäviöistä on tapahtunut jo edes ennen auton tankkaamista. Raakaöljyn pumppaaminen, kuljettaminen, jalostaminen polttoaineeksi ja polttoaineen kuljettaminen hukkaavat ison osan öljyn potentiaalisesta energiasta. Tämän lisäksi polttomoottorissa, vaihteistossa ja tyhjäkäynnillä tapahtuvat häviöt pudottavat energiatehokkuuden todella alhaiselle tasolle. Autoosi tankkaamasta polttoaineesta lähes 90% muuttuu hukkalämmöksi, ja vain hieman yli 10% liikuttaa autoa haluamaasi suuntaan. Tähän, sekä sähkönenergian hintaan perustuukin sähköautoilun edullisuus; autoon lataamasta sähköstä lähes kaikki kuluu vain auton liikuttamiseen.

Kuva3. Polttomoottoriauto - vain 13% energiasta käytetään auton liikkeeseen

Eikö siitä ole haittaa, jos moottori ei tuota yhtään lämpöä? Talven kovilla pakkasilla on mukava ajella lämpimällä autolla ilman huuruisia ikkunoita.

Sähköautoissa valmistajat ovat muutamilla eri tavoilla lähestyneet kyseistä ongelmaa. Nissan, Kia, VW, Toyota, Audi, Jaguar ja BMW ovat asentaneet sähköautoihinsa lämpöpumput tuottamaan lämmintä ilmaa mahdollisimman vähällä sähkön käytöllä. Hyundai Kona Electric autossa ei ole lämpöpumppua vaan perinteisemmät sähkövastukset, kuten saunankiukaassa tai siirreltävässä sähkölämmittimessä. Tesloissa nestejäähdytetyt akut ja moottori tuottavat lämpöä ohjaamoon lämpövastuksen lisäksi.

Sähköauton lämmittäminen kuluttaa yhtä lailla energiaa, kuin polttomoottoriautonkin. Lämmitys ei kuitenkaan syö auton akusta sähköä merkittävässä määrin, kunhan akku ja auto on esilämmitetty valmiiksi ennen ajoon lähtöä.

Lyhyt pätkäajo ilman latausmahdollisuutta välissä kuluttaa sähköä todella paljon, kun auto joutuu joka kerta lämmittämään itsensä uudestaan. Pitkän matkan ajaminen ja valmiiksi lämmitetyllä autolla liikkeelle lähteminen ei vaikuta kovassakaan pakkasessa suurta kulutuseroa kesäpäivän ilmastointikäyttöön.

Sähköautoa ostaessa kannattaa pyytää autoa pitkälle koeajolle, jotta pääsee käytännössä kokemaan lämmityksen aiheuttaman energiankulutuksen ja toimintamatkan heikkenemisen.

Mikäli sinulla heräsi kiinnostus sähköautoilua kohtaan, käy lukemassa myös muut kirjoitukseni sähköautoiluun liittyen ja tule rohkeasti kysymään sähköautojen toiminnasta ja koeajomahdollisuudesta.


Olemme avanneet Suomen suurimman EKOAUTO-myymälän Espooseen.


Lähteet:
Kuva1: hydrogenhub.org