Entä jos sähköauton akkua ei koskaan olisi kasvatettu valtavaksi?

Nykyisessä sähköautossa pitkä toimintamatka ratkaistaan ennen kaikkea kuljettamalla suuri määrä energiaa auton mukana. Mitä pidemmälle halutaan päästä lataamatta, sitä enemmän autossa tarvitaan akkua.

Mutta jos sähköauto olisi voittanut ensimmäisen käyttövoimakilpailun jo yli sata vuotta sitten, kehitys ei välttämättä olisi kulkenut tähän suuntaan. Toimintamatka olisi voitu ratkaista myös auton ympärille rakennetulla järjestelmällä.

Akkuja olisi voitu vaihtaa, lataamista rakentaa sinne missä autot muutenkin seisovat ja sähköverkkoa kehittää liikenteen tarpeisiin. Silloin auton ei ehkä tarvitsisi kantaa mukanaan energiaa vuoden pisintä ajopäivää varten.

Ehkä sähköauton tärkein kehityskysymys ei olisi ollut ”kuinka suuren akun saamme autoon?”, vaan ”kuinka helposti auto saa lisää energiaa kaikkialla, missä sitä käytetään?”

Toimintamatkan voi ratkaista autossa tai auton ympärillä

Auton mukana kulkeva suuri akku on yksi tapa ratkaista pitkä toimintamatka. Se ei ole ainoa mahdollinen tapa. Jos sähköautot olisivat hallinneet henkilöliikennettä jo 1900-luvun alusta lähtien, toimintamatkan parantamiseen olisi kohdistunut valtava määrä teknistä ja kaupallista kehitystyötä.

Akkuja olisi varmasti kehitetty, mutta samalla olisi ollut kannustin ratkaista ongelmaa myös infrastruktuurilla. Energiaa ei välttämättä tarvitsisi kuljettaa kaikkea mukana, jos sitä olisi helposti saatavilla matkan aikana.

Ajatus ei ole liikenteessä poikkeuksellinen. Juna ei kanna mukanaan koko matkansa sähköenergiaa, jos se saa energian sähköistetystä radasta. Kaupunkibussi voidaan ladata varikolla, jos sen reitti ja käyttörytmi tunnetaan. Henkilöauto on vaikeampi tapaus, mutta sekään ei välttämättä tarvitse täysin itsenäistä energiavarastoa jokaiseen mahdolliseen matkaan.

Tässä skenaariossa sähköauto pysyy sähköautona. Pitkän toimintamatkan ongelma ratkaistaan ympäröivällä järjestelmällä eikä tuomalla autoon toista voimanlähdettä.

Akunvaihto oli todellinen vaihtoehto jo sähköauton ensimmäisellä kaudella

Akunvaihto kuulostaa helposti nykyajan sähköautokeskustelulta, mutta idea on paljon vanhempi. David A. Kirschin sähköautohistoria dokumentoi varhaisia järjestelmiä, joissa auton akkua, sähköenergiaa ja ajoneuvon omistamista ei sidottu samalla tavalla yhdeksi kokonaisuudeksi kuin nykyisessä sähköautossa tavallisesti tehdään.

Hartford Electric Light Companyn ja General Vehicle Companyn yhteydessä toimineessa GeVeCo-palvelussa sähkökuorma-auto voitiin hankkia ilman omaa akkua. Energia ja vaihdettava akku kuuluivat palvelujärjestelmään. Järjestelmä oli käytössä vuosina 1910–1924.

Tämä ei osoita, että akunvaihto olisi pystynyt palvelemaan koko henkilöautoliikennettä. Se osoittaa jotain kiinnostavampaa: jo yli sata vuotta sitten akun omistamista, lataamista ja auton omistamista ei ollut pakko sitoa yhdeksi paketiksi.

Jos sähköauto olisi noussut hallitsevaksi käyttövoimaksi, tällaisia järjestelmiä olisi ollut syytä kehittää paljon pidemmälle.

Standardointi olisi koko järjestelmän avain

Akunvaihto toimii helpoimmin yhden yrityksen omassa kalustossa. Paljon vaikeammaksi se muuttuu, jos samaa vaihtopistettä pitäisi käyttää kymmenien valmistajien henkilöautoilla.

Silloin akun mitoista, kiinnityksestä, sähköliitännöistä, jännitteistä ja turvallisuudesta pitäisi syntyä yhteisiä standardeja. Ilman niitä jokainen automerkki tarvitsisi oman vaihtojärjestelmänsä.

Jos sähköauto olisi ollut markkinan normaali teknologia jo hyvin varhain, standardeja olisi voitu alkaa rakentaa aikana, jolloin autoteollisuuden ratkaisut eivät vielä olleet samalla tavalla lukkiutuneet valmistajakohtaisiksi järjestelmiksi. Se ei tarkoita, että standardointi olisi onnistunut. Valmistajilla olisi edelleen omat kaupalliset intressinsä, akkukemia kehittyisi ja erilaiset autot tarvitsisivat eri määrän energiaa ja tehoa.

Jos akunvaihdosta olisi kuitenkin tullut riittävän tärkeä osa liikennejärjestelmää, yhteensopivuudesta voisi tulla kilpailuetu eikä pelkkä tekninen rajoitus.

Akunvaihdon suurin tekninen kysymys ei ehkä olisi itse vaihtaminen. Vaikeampi kysymys olisi, suostuisiko koko autoteollisuus rakentamaan autot yhteensopivan järjestelmän ympärille.

Taksit ja jakeluautot voisivat näyttää tietä

Täysin vapaa henkilöautoilu on infrastruktuurille hankala lähtökohta, koska auto voi lähteä mihin tahansa ja milloin tahansa. Ennakoitava kalusto on paljon helpompi.

Taksi palaa samoille alueille. Jakeluauto lähtee varikolta ja palaa sinne. Kaupunkien huolto- ja palveluajoneuvoilla on tunnetut reitit ja käyttöajat. Mitä ennakoitavampi auton käyttö on, sitä helpompaa energiahuolto on rakentaa sen ympärille.

Tämä näkyi jo sähköauton todellisessa varhaisessa historiassa. Sähköiset hyötyajoneuvot säilyivät joissakin kaupunkien jakelu- ja yrityskalustoissa pidempään kuin sähköiset henkilöautot.

Vaihtoehtoinen järjestelmä olisi siksi voinut lähteä juuri tällaisista kalustoista. Kun vaihtopisteitä, latauspaikkoja ja akkujen hallintaa olisi riittävästi, sama infrastruktuuri voisi vähitellen avautua myös tavallisille henkilöautoille.

Lataaminen voisi levitä paikkoihin, joissa auto muutenkin seisoo

Akunvaihto ei olisi ainoa tapa rakentaa järjestelmää. Jos sähköauto olisi vakiintunut normaaliksi jo aikaisin, myös käsitys auton energiantarpeen täydentämisestä voisi muodostua erilaiseksi.

Autoa ei välttämättä vietäisi erikseen hakemaan energiaa. Energiaa lisättäisiin silloin, kun auto muutenkin seisoo. Koteihin, työpaikoille, hotelleihin, pysäköintialueille, yritysten varikoille ja myöhemmin kaupunkien pysäköintipaikoille voisi syntyä lataamista.

Tämä muuttaisi toimintamatkan merkitystä. Jos energiaa lisätään jatkuvasti eri paikoissa, yhden latauksen enimmäismatka ei ole yhtä hallitseva ominaisuus kuin järjestelmässä, jossa energiaa voidaan saada vain harvoista pisteistä.

Se ei poistaisi kaikkein pisimpien matkojen ongelmaa. Se voisi kuitenkin pienentää niiden tilanteiden määrää, joissa auto tarvitsee poikkeuksellisen suuren energiavaraston.

Liikenne olisi voinut vauhdittaa sähköverkon rakentamista

Tässä skenaario muuttuu autoilua suuremmaksi kysymykseksi.

Todellisessa historiassa Yhdysvaltain maaseutu sähköistyi paljon kaupunkeja hitaammin. Yhdysvaltain maatalouslaskennan historiallisessa yhteenvedossa arvioidaan, että vielä vuonna 1935 vain noin 11 prosentilla maatiloista oli keskusverkosta saatava sähkö.

Jos sähköauto olisi ollut jo tuolloin tavallinen liikenneväline, ajoneuvojen lataamisesta olisi tullut kokonaan uusi sähkön kysynnän lähde. Sähkölinjaa ei rakennettaisi vain valaistusta, kodin laitteita ja maatalouden koneita varten, vaan samalla myös liikkumisen energiaksi.

Emme voi tietää, olisiko sähköautojen suuri määrä todella nopeuttanut sähköverkon rakentamista tai kuinka paljon. Mutta mahdollinen itseään vahvistava kehityskulku on selvä:

enemmän sähköautoja → enemmän sähkön kysyntää → enemmän painetta rakentaa sähköverkkoa ja lataamista → sähköauto toimii yhä useammassa paikassa.

Sähköistyminen itsessään oli paljon liikennettä laajempi taloudellinen muutos. NBER:n Yhdysvaltojen vuosien 1910–1940 aineistoon perustuva tutkimus yhdistää sähköverkon laajenemisen merkittävään talouden rakennemuutokseen.

Jos liikenteestä olisi tullut suuri sähkön käyttäjä jo 1900-luvun alussa, sähköauton historia ja koko yhteiskunnan sähköistymisen historia olisivat voineet alkaa ruokkia toisiaan.

Pienempi akku ei olisi ilmainen ratkaisu

Infrastruktuuri ei synny tyhjästä. Akunvaihtopiste vaatii teknisen järjestelmän, vaihtolaitteiston, riittävän sähköliittymän ja ylimääräisiä akkuja odottamaan seuraavia autoja. Laaja latausverkko vaatii sähköverkon kapasiteettia ja investointeja.

Autosta pois jätetty kustannus voi ilmestyä järjestelmään muualla.

Jos autojen akut olisivat pieniä mutta vaihtopisteissä pitäisi säilyttää suurta määrää ylimääräisiä akkuja, materiaalin kokonaismäärä ei välttämättä pienenisi niin paljon kuin yhden auton perusteella näyttää. Jos vaihtojärjestelmä on vajaakäytöllä, kallis infrastruktuuri seisoo odottamassa.

Standardointi voisi myös rajoittaa joidenkin valmistajien mahdollisuutta optimoida akku juuri tietyn auton rakenteeseen. Siksi tämä skenaario ei johda väitteeseen, että pieni akku olisi parempi.

Se johtaa kiinnostavampaan kysymykseen: missä energian varastoiminen on kokonaisuuden kannalta järkevintä, autossa vai liikennejärjestelmässä?

Suuren akun tarve voisi silti palata

Kaikki käyttäjät eivät ajaisi samalla tavalla, vaikka järjestelmä olisi alun perin rakennettu pienempien akkujen ympärille. Syrjäisellä alueella asuva, pitkiä matkoja päivittäin ajava tai harvoin infrastruktuurin piirissä liikkuva voisi edelleen hyötyä suuremmasta akusta.

Teknologian kehittyessä suurempi akku voisi myös muuttua niin kevyeksi ja edulliseksi, että sen mukana kuljettamisen haitta pienenisi. Infrastruktuuri ja suuri akku eivät siis ole toisiaan poissulkevia ratkaisuja.

Vaihtoehtoisessa maailmassa voisi syntyä useita akkukokoja eri käyttötarkoituksiin. Oleellinen ero nykyiseen olisi siinä, ettei erittäin pitkää toimintamatkaa välttämättä tarvitsisi ratkaista ainoastaan kasvattamalla jokaisen auton akkua.

Järjestelmä tarjoaisi muitakin tapoja saada energiaa.

Sähköauton rakenne voisi kehittyä koko järjestelmän mukana

Jos sähköauton toimintamatkaa olisi ratkaistu tällä tavalla yli sadan vuoden ajan, myös itse auto voisi näyttää erilaiselta. Akku voisi olla helpommin irrotettava ja standardoidumpi osa, ja auton pohjarakenne voisi olla suunniteltu vaihtamista varten.

Akkua ei välttämättä nähtäisi pysyvänä osana yhtä tiettyä autoa koko sen käyttöiän ajan. Myös akun taloudellinen elämä voisi muuttua: hyväkuntoinen akku voisi palvella vaativassa liikennekäytössä ja heikentynyt akku myöhemmin vähemmän vaativassa käytössä tai paikallisessa energiavarastossa, jos sen tekninen kunto sen sallii.

Tämä kaikki vaatisi standardeja, turvallisuusratkaisuja, logistiikkaa ja toimivan liiketoimintamallin. Skenaarion olennainen ajatus on kuitenkin tämä: autoa ei optimoitaisi yksin. Auto ja energiajärjestelmä kehittyisivät yhdessä.

Jos sähköauto olisi ollut lähtökohta jo yli sata vuotta sitten, emme ehkä kysyisi ensimmäiseksi, kuinka pitkälle auto pääsee yhdellä akulla. Voisimme kysyä, kuinka helposti se saa lisää energiaa seuraavan kerran, kun se pysähtyy.