Jos sähköautoissa ei olisi akkuja, vaan sähkö ilmaantuisi johtoa pitkin autoon kuten junaan tai ratikkaan, viimeisen voimalaitoksen periaate tekisi niistä melko saastuttavia suuren osan ajasta.
Aivan olannaista sähköautoissa kuitenkin on, että akkuja voidaan ladata silloin, kun sähkö on halpaa. Kun sähkö on halpaa, se on myös päästötöntä. Tässä kerrankin hinta ohjaa käyttäytymistä myös ympäristön kannalta oikein.
Erityisesti siellä Volkswagenin kotimaassa Saksassa sähkön hinta vaihtelee rajusti sen mukaan, paistaako aurinko ja tuuleeko. Usein se menee jopa negatiiviseksi. Volkswagenin toimitusjohtajan luulisi tietävän tämän.
Meillä ei negatiivisia sähkön hintoja vielä esiinny, mutta aika-ajoin sähkön hinta kyllä laskee lähes nollaan. Jos ja kun tuulisähköä tulee olennaisesti enemmän, sähkön hinnan vaihtelut voimistuvat merkittävästi. Se tekee tilaa sähköautoille.
Älykäs akkujen latausjärjestelmä on sellainen, joka aistii sähkön sen hetkisen hinnan ja saa tietoa myös sen tulevasta hinnasta. Näin valtaosa sähköautojen lataussähköstä on päästötöntä. Jos ajaa Helsingistä Ivaloon, joutuu lataamaan kesken matkan eikä voi odotella, että sähkön hinta laskee. Tämän osuus liikennesuoritteesta on kuitenkin vähäinen. Suurin osa auton käytöstä on sellaista, että akun lartaaminen voi odottaa halvan hinnan hetkeä.
Vähän oman hännän nostamista: Yksi älykkään latausinfran toimittajista on suomalainen Liikennevirta oy, joka laajenee voimakkaasti kansainväliseksi toimijaksi nimellä Virta. Helen oy omistaa tällä hetkellä enemmistön Liikennevirran osakkeista, mutta tarkoituksena on laajentaa omistuspohjaa asiakaspohjan laajentamiseksi.
Kun autojen akkuja ladataan silloin, kun sähkö on halpaa, se myös stabiloi sähkön hintaa ja lisää päästöttömän tuotannon kannattavuutta. Nykyjärjestelmässähän tuulivoimaa on tosiasiassa vaikea saada suuressa määrin markkinaehtoiseksi, koska silloin kun tulee, sähkö on halpaa ja kun ei tuule, sähkö on kallista.
Sitten kun Suomessa on miljoona sähköautoa, niiden akut pystyvät ottamaan vastaan 20 GWh eli 20 000 MWh sähköä olettaen, että yhden auton akkuun menee 20 kWh. Se vastaa kahden tunnin nykyistä kokonaiskulutusta. Sähkön hinnan stabiloijana tämä ei ole mitenkään merkityksetöntä.
Tosin on huomattava, että puhtaalla sähköllä on toinenkin käyttäkohde: vahvistamalla siirtoyhteyksiä voidaan puhtaalla sähköllä sammuttaa hiilivoimaloita eri puolilla Eurooppaa. Silloinkin tulee hetkiä, jolloin sähkö on päästötöntä, mutta niitä tulee vähemmän. Ilmaston kannalta tämä kuitenkin on vielä parempi vaihtoehto.
Pitäisi vaatia, että kaikissa sähköautoissa olisi pakollisena Vehicle-to-grid (V2G) ‑liityntä. Tällöin sähköauton akusta saataisiin virtaa palautettua verkkoon. Luulisin kiinnostavan ainakin (oma)kodin omistajia silloin kun sähkö on kallista ja auton akussa latausta ylimäärin. Ja jos sähkön myynnistä takaisin verkkoon saisi järkevän hinnan, niin luulisi kiinnostavan silloinkin kun auto on kiinni jossain muualla kuin omassa kulutuspisteessä.
Sama tuli mieleen senkin takia, että yksityisautot seisovat suurimman osan ajasta, ja tyypilliset päivittäiset ajomatkat ovat vain muutamia kymmeniä kilometrejä. Tekoäly oppisi nopeasti auton käyttäjien tavat.
Sähköautojen akkujen hävikit ovat tällä hetkellä ainakin vielä niin isoja, että energiatehokkuusmielessä tuossa ei normaalitilanteissa ole järkeä. Poikkeustilanteissa se voi olla järkevä tapa. Akusta ei saa siis ulos samaa määrää sähköä, mikä sinne ladatessa syötetään, vaan selvästi vähemmän. Sähköä ei osata häviöttömästi varastoida isoja määriä. Optimiolosuhteissa sähköauton akusta saadaan ulos 90 % siitä energiamäärästä mikä sisään on syötetty. Kovilla pakkasilla ja muissa ei-optimitilanteissa osuus on selvästi alempi. Jos sähköä pitää voimaloissa tuottaa selvästi enemmän kuin mitä saadaan purettaessa akusta sähkö ulos joitain päiviä myöhemmin, energiatehokasta tuollainen toiminta ei ole. Vesivoimalat soveltuvat energian varastointiin paljon paremmin. Sähköautojen akut varmaan vielä kehittyvät paljon, mutta nykytekniikalla sähköautojen akkuja kannattaa lähinnä ladata ajelua varten. Teoriassa niistä on mahdollista palauttaa sähköä sähköverkkoon, mutta hintana on se, että sähköstä osa tuhoutuu aina lämmöksi, ja että palautettavissa oleva sähkö on määrältään pienempi kuin mitä lataukseen on tarvittu sähköä.
Nykyisten akkujen kalleuden ja rajallisen käyttösyklien määrän takia tuo ei kuullosta houkuttelevalta jos rahallinen korvaus on pieni. Akkujen tekninen kehitys voi toki muuttaa tilanteen joskus tulevaisuudessa.
Eikö koko järkeilyketjusi päästöjen suorasta vähentymisestä perustu siihen, että päästökaupalla ei ole mitään merkitystä?
Artikkelisarjassa näyttää tosiaan olevan tuo paikkansa pitämätön oletus käytössä. Jos päästöoikeuksia samalla vähennettäisiin, kyseinen päästövuoto ei pätisi.
Tämä artikkelisarja sinänsä ajankohtaine mutta siinä on yksinkertaistettu liikaa.
Tässä on lisää muuttujia:
- Ihannemaa Ekolandiassa ei 90% sähköstä tuoteta vesivoimalla koska se ei riitä vaan 60% ydinvoimalla, loput vesivoimaloila tai niissä poltetaan kivihiilillä tai haketta.
— Ydinvoiman polttoaine joudutaan rikastaman ja se tapahtuu vesivoimalla Ekolaindian ulkopuolella
— Lisäksi Ekolandian kaupungit lämmitetään kaukolämmöllä jotka käyttävät fossiiliisia polttoaineita. Nämä voimalat tosin tuottavat yhtaikaa sähköä.
— Ekolandian liiikennepäästöt johtuvat pääosin pitkistä etäisyyksistä joihin sähköautot eivät sovellu. Junaliikenteellä on vain marginaalinen rooli koska rataverkko on harva. Bussi- ja taksiiikenne on vapautettu kilpailulle jonka takia
maaseudun asukkailla ainoa liikkumismuoto on yksityisauto. Ekolandian maaseudun lapset joutuvat ajamaan itse autoa jo 15-vuotiaasta asti koska muuten eivät pääse kouluun. Autoilun tukeminen ja kauppakeskusten ja työpaikkojen sijoittaminen hajalleen johtaa myös siihen että kaupungeissa suositaan autoa
— Ekolaindian vientikuljetuksiin ei voida käyttää junakuljetuksia tehtaalta asiakkaille suoraan vaan joudutaan käyttämään juna/rekka-laiva-rekka kuljetusketjua koska Ekolandialla on raideyhteys historiallisista syistä vain naapurimaahan johon poliittiset suhteet ovat hankalat. Vienti on bulkkivetoista toisin kuin naapurimailla joilla on suorat rautatie- ja tieyhteydet maihin joissa on suurimmat kulutustavaramarkkinat.
— Ekolandian lentoyhtiö on erikoistunut kaukolentoihin toisiin maanosiin koska hintakilpailu on käytännössä pakottanut siihen. Koneiden täyttöastetta pidetään yllä halvoilla lomalentotarjouksilla kaukomaihin.
— Ekolandian kauppamerenkulkua tuetaan alkoholin verovapaudella jonka takia alukset kuluttavat paljon
Miten erityisesti Volkswagen liittyy tähän? Vai viitataanko tässä siihen että nimenomaan se valmistaja on päättänyt panostaa jatkossa sähköautoihin?
Luitko ensimmäisen postauksen? Volkwagenin toimitusjohtata (pääjohata?) oli toppuutellut sähköautoinnostusta sanomalla, etteivät niiden päästöt ole pienempiä, koska niin suuri osa sähköstä tehdään kivihiilellä.
Volkswagen nyt kuitenkin on sijoittanut miljardeja tuotekehitykseen, muuttaa tehtaita tekemään pelkästään sähköautoja ja aikoo nimenomaan tehdä niitä jatkossa koska ostajat ovat niistä kiinnostuneita. Ja esimerkiksi Kiinaan on syntymässä tehdas jonka kapasiteetti on 300 000 autoa vuodessa eivätkä ne autot kulje saksalaisella sähköllä.
On äärettömän tärkeää, että edelläkävijät ovat sähköautoja ostaneet ja suuri määrä ihmisiä on niistä kiinnostuneita. Valitettavasti yhtä lailla suuri syy VW:n intoon tuottaa sähköautoja taitaa olla EU:n sääntely, joka jatkuvasti pudottaa myytävien autojen päästöjä ja siten myös pakottaa valmistajat sähköautoihin. VW:n pääjohtajan sanomisista tulee väkisinkin mielikuva, että yrittävät varmistaa polttomoottoriautojen menekin mahdollisimman pitkään pitämällä yllä epävarmuutta sähköiseen liikenteeseen.
OSn puhdas-sähkö idea on looginen ja oikea.
Siispä lopetetaan kaikkien ratikoiden ja polttomoottori-bussien käyttö.
Tilalle halvat ja ympäristö-ystävälliset akkubussit!
Seppo Korppoo
“Sitten kun Suomessa on miljoona sähköautoa, niiden akut pystyvät ottamaan vastaan 20 GWh eli 20 000 MWh sähköä, olettaen, että yhden auton akkuun menee 20 kWh. Se vastaa kahden tunnin nykyistä kokonaiskulutusta. Sähkön hinnan stabiloijana tämä ei ole mitenkään merkityksetöntä”
Riippuen akkutyypistä tyypillisesti n. 70–80% akun kapasiteetista on käytettävissä varastointiin. Jos ajaa toistuvasti akun täysin tyhjäksi niin akun latauskerrat vähenevät rajusta.
Monella akkutyypillä latauskertoja on vain 3000–5000. Maakäyttöön tarkoitetuilla akuilla on usein enemmän latauskertoja, mutta painoakin enemmän. Autokäyttöön on tyypillisesti vähemmän. Tesla kyllä mainostaa mahtavia latauskertoja, … Kun puhutaan latauskerroista ei puhuta 100% syklistä vaan esim. 70% syklistä.
Kun otetaan koko tuotantoketju huomioon sähköauton hyötysuhde on vain n 30 %. Jotta autojen akkuihin saadaan 20 000 MWh sähköä, tulee energiaa käyttää n 50 000 MWh.
Reaalielämässä ns sähköautot liikkuvat vielä vuosia kivihiilellä ja ydinvoimalla.
“Älykäs akkujen latausjärjestelmä on sellainen, joka aistii sähkön sen hetkisen hinnan ja saa tietoa myös sen tulevasta hinnasta. Näin valtaosa sähköautojen lataussähköstä on päästötöntä. Jos ajasa Helsingistä Ivaloon, joutuu lataamaan kesken matkan eikä voi odotella, että sähkön hinta laskee. Tämän osuus liikennesuoritteesta on kuitenkin vähäinen. Suurin osa auton käytöstä on sellaista, että akun lartaaminen voi odottaa halvan hinnan hetkeä.”
Asia on visioissa noin, mutta käytäntö on toisenlainen. Hintaero latausajankohtien välillä on nykyisin niin pieni (hintaeroissa puhutaan latauskertaa kohti yleensä käytännössä viiden sentin kolikkoa pienemmistä summista), että ihmisille ei yleensä ole kannattavaa odotella halvan sähkön hintoja latausajaksi. Haitta odottelusta on siinä, että jos tuleekin pikaisempi lähtö kuin on olettanut, akku ei ole välttämättä latautunut. Siksi akku ladataan yleensä heti. Nykyisillä sähkönhinnoilla ei tulla näkemään olennaisia akkujen latausajoituksia sähköautoissa, koska säästömahdollisuudet siitä ovat niin pienet. Lisäksi järjestelmä, joka ajoittelee sähkön kulutusta, maksaa. Firmojen sähköautojen latauksessa ajoitusjärjestelmät voivat yleistyä, mikäli firmat sitä kautta pääsevät tuottoisemmille sähkömarkkinan sektoreille joustoja myymään, mutta ainakaan taloudellisilla perusteilla tavalliset kuluttajat eivät varmaan sellaisia sovelluksia kauhean laajamittaisesti lähivuosina arjessa käyttöön ota. Jos joku tekee niin ympäristö motiivinaan, se on mahdollista.
Suuruusluokista: Sitten kun kaikki Suomen henkilöautot ovat sähköautoja, niitä on ceteris paribus 2,6 miljoonaa, yhdellä ajetaan vuosittain keskimäärin 16800 km, siis yhteensä 43,7 miljardia kilometriä kuluttaen suunnilleen 0,2 kWh/km eli vuodessa 8,74 TWh, ja kun vuodessa on tunteja 8760, tarvitaan tehoa keskimäärin 1GW. Tämä on jo iso tekijä sähkömarkkinoilla, mutta:
Tuulivoimalla tuotettu keskimääräinen 1GW tarkoittaa 33% käyttökertoimella 3 GW tuulivoimakapasiteettia. Huipputuulista säätä saattaa hyvinkin kestää viikko putkeen, eli eivät sähköautot tätä kykene ainakaan akkujen nykymitoituksella varastoimaan. Seuraus: sähkön pörssihinnan romahtaminen.
Johtopäätös: Tarvitaan siis jotain lisäkulutusta jotta tuulivoimaan joku suostuu investoimaan. Yrityskuvan kiilottaminen tuulivoiman rakennuttamisen motiivina ei pitkälle kanna vaikka onkin ollut paljon viime aikoina otsikoissa. Helpoin tapa lisätä CO2-päästöjä syrjäyttävää sähkönkulutusta on purkaa sellaista verotusta jonka tarkoituksena näyttäisi olevan biomassan polttamisen lisääminen. Kun kaukolämmön sähköllä tuottamisen ylimääräinen verotus poistetaan, muuttuvat pitkäaikaiset tuulivoiman ostosopimukset mielekkäiksi paikallisille kaukolämpöyhtiöille, mikä vaikuttaa sähkömarkkinoihin tasapainottavasti.
Samalla sähkön varastointiongelma siirtyy (osin) lämmön varastointiongelmaksi, joka on paljon helpompi ratkaista. Tämä tarkoittaa myös sitä että vähätuulisen sään sähköntuotannon varakapasiteettiongelma muuttuu (osin) lämmön tuotannon varakapasiteettiongelmaksi, joka sekin on oleellisesti helpompi ongelma.
Mikä muuten on niiden akkujen hiilijalanjälki?
Aito kysymys, en tiedä, mutta pikaisella googlauksella näyttäisi että melkoinen. Vastaan sanovat artikkelit tuntuvat olevan Teslan fanipoikien tekeleitä jossa asiaa kierretään sanomalla että tehtaan katolla on aurinkopaneeli.
Se on mielenkiintoista, että polttomoottori- ja sähköautojen vertailussa aina huomioidaan akkujen ympäristöongelmat, mutta öljyteollisuuden ympäristöogelmat jätetään huomioimatta. En siis yritä väittää, ettei akkujen valmistaminen olisi ympäristön kannalta ongelmallista, mutta muistuttaa ettei öljyteollisuus ole ympäristön kannalta ongelmatonta.
Hyvin usiein kun sähköautojen päästöjä verrataan polttomoottoriautoon otetaan laskelmissa huomioon auton valmistuksen päästöt ja käytön aikaiset päästötä. Näissä aika usein huomioidaan polttoaineen osalta vain polttoaineen plamisesta syntyneet päästöt. Polttonesteen valmistamiseen käytetty energia jätetään yleensä laskematta. On hyvin vaikeaa arvioida polttoaineen valmistuksen aiheuttamia päästöjä, koska se riippuu paljon käytetystä raakaöljystä. Arviot, mitä olen nähnyt, vaihtelevat 15–30% välillä varsinaisen polttoaineen CO2 päästöistä. Tästä varovaisestikin arvioiden polttonesteen valmistukseen käytetty energia (ja päästöt) ovat suuremmat kuin akkujen valmistukseen käytetty energia (ja päästöt) elinkaaren aikana.
Aurinkopaneelien, vesi- ja tuulivoimaloiden, sähköverkon jne. rakentamisella ja käytöllä on myös jonkinlainen hiilijalanjälki… Ehkä jossain vaiheessa päästään siihen, että koko tuotanto- ja ylläpitoprosessi on päästötön (paitsi jos ihmisiä tarvitaan jossain kohtaa). On ihan aiheellista miettiä myös sitä, kuinka nopeasti voimalat/autot/rakennukset jne. , joilla on käyttöikää jäljellä, on järkevää romuttaa ja korvata vähäpäästöisemmillä, jos romutus, kierrätys ja korvaavan uuden asian tuottaminen aiheuttavat CO2-päästöjä ja muutakin rasitusta ympäristölle…
Perinteinen yösähkö on todennäköisesti helppo ja oikeaan suuntaan korjaava “äly” sähköautojen lataukseen ja kodin sähkönkäyttöön yleensä. Eikä tarvitse kalliita ja mahdollisesti tietoturva- ym. ongelmaisia “hienompia älyjä”. Yöllä auto myös yleensä olla möllöttää paikoillaan. Eli jos akku riittää päivän ajoihin, hyvin menee.
Näin ainakin silloin, jos uskoo että Suomessa sähkön hintakäyrä tulee menemään Saksan malliin:
https://www.energy-charts.de/price.htm?auction=1h&year=2018&week=40
Hintapiikit Saksassa ovat varsin säännönmukaisesti klo 9 ja 20. Yöllä (ja keskellä päivää, aurinkosähkön vuoksi) halvempaa.
Kellon avulla ajoitus ei ratkaise tuulivoiman tuotannon vaihtelevuutta, mutta siitä selvitään pitkälti lisäämällä kaukolämpöverkkoihin lämpöpumppuja, joita ohjataan sillä “hienostuneemmalla älyllä”.
Kaksi kommenttia:
1) Malli perustunee ajatukselle, että sähköauton akku vastaa nykyautojen polttoainetankkia eli että vajaallakin akulla pääsee lyhyitä ajoja tekemään? Onko tämä realismia huomioiden akkujen painot ja Suomen sääolosuhteet? Kuitenkin yksi iso tekijä henkilöautojen suosiolle on riippumattomuus aikatauluista.
2) V2G (ja pientuotannon myynti takaisin verkkoon) on konseptina mielenkiintoinen, mutta kun nykyäänkin valitetaan kovasti sähköverkkojen kustannuksesta, niin en pidä tuota realistisena. Tai sitten kaupunkien asiakkaiden on subventoitava todella rajusti kesämökkien sähköliittymiä.
Ajatus siis jatkoon pitkän aikavälin visiona, mutta työtä on vielä paljon ja 1‑size-fits-all ratkaisusta ei kannata edes haaveilla Suomen tapaisessa maassa.
Tämä kotitarve-akkuihin varastoidun sähkön myynti takaisin verkkoon on kuollut ajatus. Sen sijaan sähkön palauttaminen “omaan kotiin” tai kesämökille (jossa sähköä tarvitaan vain silloin, kun siellä oleskellaan) itsenäisesti ja kantaverkosta riippumattomasti (irroituskytkin) voisi olla ajatus, josta käyttäjät ovat valmiit maksamaan.
Ajatellaanpa vaikka tilanne, että kantaverkon sähkökatko pysäyttää maitotilan lypsykoneet. Eikö tällaiseen hätään olisi saatavissa kymmeniä sähköautoja hyvinkin lyhyellä varoitusajalla.
Auton akun erinomaisuus virtalähteenä perustuu sen mobiilisuuteen. Kirjaimellisesti.
Ajatus on mielenkiintoinen. Kannattaa varmaan myös miettiä, miten autot ladataan 20 GW:n teholla. Jos sähköautoja olisi miljoona, niin yhtä autoa ladataan tällöin 20kW:n teholla (20.000.000.000/1.000.000). Vaatii varsin järeitä latauspisteitä, jos laskin oikein. Mitähän ne maksavat?
Kauko. Ymmärsit kyllä väärin. Sanoin, että akkukapasiteetti vastaa Suomen kahden tunnen sähkön kulutusta. En tarkoittanut, että ne kaikki pitäisi ladata sunnissa.
Yksin kappalein ostettuna 22kW (3x32A) laturi maksaa siinä 800€ paikkeilla ALVeineen. Luonteva vertailukohta on käyttöpaikan sähkömittari jossa on samankaltaisia komponentteja. En tiedä mitä sähkömittari maksaa, mutta hinta voisi isoissa erissä olla samaa luokkaa.
Kiinteistön sisäisen kaapeloinnin elinkaari on kymmeniä ellei satoja vuosia joten se ei ole kovin merkityksellinen.