Entä jos sähköauton akkua ei olisi kasvatettu valtavaksi

Nykyinen sähköauto ratkaisee harvinaisen ongelman joka päivä

Moni auto kulkee suurimman osan päivistään melko lyhyitä matkoja.

Silti sähköauto saatetaan mitoittaa niin, että sillä voi lähteä myös lomamatkalle, pitkälle työreissulle tai toiselle puolelle Suomea ilman jatkuvaa lataamista.

Ratkaisu on ymmärrettävä: lisätään akkua.

Kun akku kasvaa, toimintamatka kasvaa. Samalla autoon saadaan suuri energiavarasto, joka tekee pitkistä matkoista helpompia ja vähentää latauspysähdysten määrää.

Mutta samalla syntyy erikoinen tilanne.

Harvinaisen pitkän päivän energiantarve kulkee auton mukana myös kaikkina tavallisina päivinä.

Jos auto tarvitsee maanantain työmatkoihin 12 kilowattituntia energiaa, sillä voi silti olla 70 tai 80 kilowattitunnin akku.

Suurin osa kapasiteetista odottaa seuraavaa pitkää matkaa.

Mitä jos lähtökohta olisi ollut toinen?

Kuvitellaan sähköauto, jonka akkua ei koskaan yritetty kasvattaa mahdollisimman pitkää toimintamatkaa varten.

Sen sijaan suunnittelija kysyisi: kuinka paljon energiaa tämän auton tavallinen päivä oikeasti tarvitsee?

Yhdelle kuljettajalle vastaus voisi olla 10 kWh. Toiselle 20 kWh. Kolmannelle 40 kWh.

Silloin sähköauton akkua ei ajateltaisi ensisijaisesti auton ”tankkina”. Se olisi enemmänkin päivittäisen liikkumisen energiavarasto.

Pitkä matka ratkaistaisiin erikseen.

Miten pitkä matka sitten hoidettaisiin?

Jos akkua ei kasvateta, jonkin muun järjestelmän pitää korvata puuttuva energiavarasto.

Pienemmällä akulla auto pitäisi ladata useammin pitkällä matkalla.

Jos latauspisteitä olisi paljon ja lataaminen erittäin nopeaa, tämä ei välttämättä olisi suuri ongelma.

Silloin sähköauton suunnittelu voisi muistuttaa enemmän nykyistä puhelinta: energiaa ei tarvitse kantaa mukana viikoksi, jos sitä voi täydentää helposti kaikkialla.

Auto voisi ajaa asemalle, jossa tyhjentyvä akku vaihdetaan nopeasti ladattuun.

Tällöin pitkän matkan toimintamatka ei määräytyisi auton oman akun kapasiteetin vaan akunvaihtoverkon mukaan.

Pienempi akku voisi riittää hyvin, jos seuraava täysi akku olisi aina helposti saatavilla.

Pitkälle matkalle voisi ottaa mukaan lisäenergiavaraston.

Se voisi olla vaihdettava akkumoduuli, vuokrattava lisäakku tai muu järjestelmä, joka ei kulkisi autossa koko vuoden ajan.

Ajatus kuulostaa nykyautoilijasta oudolta, mutta yhtä hyvin voisi kysyä, miksi satojen kilometrien ylimääräinen energiavarasto pitää ostaa jokaiseen autoon pysyvästi.

Edellisen skenaarion ratkaisu on myös yksi vaihtoehto. Sen käsitteli tarkemmin juttu ”Jos polttomoottori keksittäisiin nyt, kytkettäisiinkö sitä enää pyöriin?”

Pieni akku hoitaisi tavallisen sähköajon.

Pitkillä matkoilla polttoaineella toimiva generaattori tuottaisi sähköä.

Auto kulkisi edelleen sähkömoottorilla, mutta akun ei tarvitsisi kantaa koko matkan energiaa.

Pienempi akku tekisi autosta kevyemmän

Akku on yksi sähköauton raskaimmista yksittäisistä komponenteista.

Jos akkua pienennetään, auton massa pienenee.

Se voi vaikuttaa moneen asiaan:

• valmistukseen tarvitaan vähemmän akkukennoja
• auton mukana kulkee vähemmän akkuraaka-aineita
• auton kokonaismassa pienenee
• alustan ei tarvitse kantaa yhtä suurta akkua
• myös muu auto voidaan joissakin tapauksissa mitoittaa kevyemmäksi

Vaikutus ei tietenkään ole yksi yhteen.

Jos akusta poistetaan 200 kiloa, koko auto ei automaattisesti kevene juuri samalla määrällä.

Mutta auton suunnittelu voi lähteä kevyemmästä lähtökohdasta.

Pienempi akku voi synnyttää myös pienemmän ja kevyemmän auton ympärilleen.

Mutta pienempi akku joutuu tekemään enemmän töitä

Pieni akku ei ole automaattisesti parempi akulle itselleen.

Jos kaksi autoa kuluttavat saman verran energiaa sadan tuhannen kilometrin aikana, pienempi akku käy suhteessa omaan kapasiteettiinsa useammin läpi.

Jos auto kuluttaa 20 kWh / 100 km, 100 000 kilometrin ajo tarkoittaa yhteensä noin 20 000 kWh käytettyä energiaa.

Tämä ei tarkoita 500 tai 250 kirjaimellista nollasta sataan prosenttiin tehtyä latausta. Osittaiset lataukset ja purkamiset kertyvät yhteen.

Mutta perusasia on: mitä pienempi akku, sitä suurempi osa sen kapasiteetista tarvitaan saman ajomäärän tekemiseen.

Suuri akku saa joissakin tilanteissa helpomman työpäivän

Suuri akku tarjoaa myös muita etuja kuin toimintamatkan.

Kun autosta pyydetään esimerkiksi samaa hetkellistä tehoa, suurempi akku joutuu suhteessa kapasiteettiinsa pienemmälle kuormitukselle kuin pieni akku.

Myös regeneratiivinen jarrutus, pikalataus ja suuri hetkellinen tehontarve jakautuvat suuremmalle kennomäärälle.

Siksi akun koon pienentämisessä tulee vastaan kompromissi.

Pieni akku:

• säästää materiaalia
• vähentää massaa
• voi laskea auton hintaa

mutta samalla:

• sykliä kertyy suhteessa kapasiteettiin nopeammin
• sama teho kuormittaa akkua suhteellisesti enemmän
• latausta tarvitaan useammin
• pitkän matkan järjestelmästä tulee tärkeämpi

Akkua ei siis kannata pienentää mahdollisimman pieneksi.

Kysymys on siitä, missä kohtaa lisäkapasiteetista saatava hyöty alkaa olla pienempi kuin sen mukana kulkeva massa, materiaali ja kustannus.

Ehkä 80 kWh ei olisi koskaan ollut normaali

Nykyisessä sähköautomarkkinassa pitkä toimintamatka on ollut yksi tärkeimmistä myyntivalteista.

Se on ohjannut kehitystä suurempiin akkuihin.

Jos markkina olisi kehittynyt toisin, normi voisi olla aivan toinen.

Ehkä tavallisessa perheautossa olisi 25 tai 35 kWh akku. Ehkä 60 kWh olisi pitkän matkan auto. Ehkä 100 kWh näyttäisi erikoisratkaisulta ihmiselle, joka ajaa poikkeuksellisen paljon.

Nämä luvut ovat tässä skenaarion havainnollistavia esimerkkejä, eivät suosituksia tai väitteitä optimaalisista akkukooista.

Tällaisessa maailmassa kysymys ei olisi ensisijaisesti: ”Kuinka pitkälle tämä sähköauto pääsee yhdellä latauksella?” Vaan: ”Kuinka paljon akkua minun käyttöni tarvitsee?”

Myös käytetyn auton ostaminen voisi näyttää erilaiselta

Pienempi ja ehkä helpommin vaihdettava akku voisi muuttaa auton elinkaaren logiikkaa.

Jos akku olisi selvästi erillisempi osa auton käyttöjärjestelmää, sen vanheneminen ei välttämättä määrittäisi samalla tavalla koko auton arvoa.

Akun voisi ehkä:

• vaihtaa
• kunnostaa
• päivittää
• vuokrata
• mitoittaa uudelleen seuraavan omistajan käyttöön

Silloin viisitoista vuotta vanhan sähköauton ei tarvitsisi kuljettaa juuri sitä akkukapasiteettia, jonka sen ensimmäinen omistaja valitsi uutena.

Auton ja akun elinkaaret voisivat eriytyä enemmän toisistaan.

Suuri akku ratkaisi kuitenkin todellisen ongelman

On helppo katsoa nykyistä sähköautoa ja kysyä, miksi akkua kasvatettiin niin paljon.

Vastaus on lopulta hyvin käytännöllinen.

Suuri akku teki sähköautosta helpomman ymmärtää ja käyttää.

Sillä pystyi ajamaan pidemmälle.

Latausverkoston puutteet haittasivat vähemmän.

Talven kulutuksen kasvu jätti enemmän pelivaraa.

Akun vanheneminen ei syönyt toimintamatkaa yhtä nopeasti käyttökelvottomaksi.

Auto pystyi kilpailemaan paremmin polttomoottoriauton kanssa juuri siinä mittarissa, johon ihmiset olivat tottuneet: kuinka pitkälle pääsen ennen kuin minun pitää pysähtyä tankkaamaan tai lataamaan?

Suuri akku ei siis ollut vain kapasiteetin tavoittelua. Se oli myös tapa tehdä uudesta käyttövoimasta helpommin ostettava ja käytettävä.

Entä jos olisimme ratkaisseetkin infrastruktuurin?

Kun sähköauton toimintamatka tuntui liian lyhyeltä, oli kaksi perusratkaisua:

• laitetaan autoon enemmän energiaa
• tehdään energian täydentämisestä niin helppoa, ettei sitä tarvitse kantaa mukana yhtä paljon

Meidän maailmassamme suuri osa kehityksestä meni ensimmäiseen suuntaan.

Akkukapasiteetti kasvoi. Lataus nopeutui samalla, mutta auton oma energiavarasto pysyi erittäin tärkeänä kilpailutekijänä.

Toisessa maailmassa investointien painopiste olisi voinut olla toisin.

Tiheä latausverkko, akunvaihto, standardoidut akut tai muu pitkän matkan järjestelmä olisi voinut vähentää painetta kasvattaa jokaista akkua.

Ehkä oikea vastaus ei ole pieni eikä suuri akku

Skenaario ei johda siihen, että kaikissa sähköautoissa pitäisi olla pieni akku.

Se johtaa pikemminkin vastakkaiseen ajatukseen: miksi kaikkien autojen pitäisi tavoitella samanlaista toimintamatkaa?

Kaupunkiauto voisi käyttää pientä akkua. Tavallinen perheauto keskikokoista. Paljon pitkää matkaa ajava auto suurta. Ammattikäyttö voisi tarvita aivan oman ratkaisunsa.

Jos energian täydentäminen olisi rakennettu helpoksi, akun koko voisi olla aidosti auton käyttötarkoituksen ominaisuus eikä koko markkinan kilpailu siitä, kuka tarjoaa pisimmän toimintamatkan.