Elbil vej bagage

Kumpi voittaa lomarallin: sähkö- vai bensiiniauto?

Kevennä kaasujalkaa, ja pysäköi varjoon. Pienillä teoilla on suuri vaikutus sähköauton toimintamatkaan. Onko polttomoottori kuitenkin vielä parempi vaihtoehto, kun lähdetään omalla autolla Etelä-Eurooppaan? Katso, kumman voittoon kilpa-ajo päättyy.

Kevennä kaasujalkaa, ja pysäköi varjoon. Pienillä teoilla on suuri vaikutus sähköauton toimintamatkaan. Onko polttomoottori kuitenkin vielä parempi vaihtoehto, kun lähdetään omalla autolla Etelä-Eurooppaan? Katso, kumman voittoon kilpa-ajo päättyy.

Shutterstock & Claus Lunau

Kesäloma alkaa, ja Etelä-Euroopan helteet ja rannat odottavat. Tavarat pakataan sähköautoon, ja sen akusto ladataan täyteen. Edessä oleva Helsingin–Nizzan ralli jännittää.

Tieteen Kuvalehden rallissa ottavat mittaa toisistaan tuliterä sähköauto ja vanha kunnon bensiiniauto. Euroopan läpi kulkevalla reitillä on pituutta yli 2 800 kilometriä, ja matkan aikana kiinnitetään huomiota kolmeen asiaan: aikaan eli ajonopeuteen, energiankulutuksesta johtuviin käyttökustannuksiin ja ilmastokuormaan.

Sovelluksen avulla on helppo suunnitella reitti, jonka varrella on sopivasti latausmahdollisuuksia. Akusto täytyy ladata monta kertaa Helsingin ja Nizzan välillä eli 2 828 kilometriä pitkällä matkalla.

© Claus Lunau

Reitti on kaikkea muuta kuin helppo etenkin sähköautolle. Esimerkiksi moottoritienopeudet ja Alppien ylitys lisäävät energiankulutusta voimakkaasti, ja akusto voi tarvita latausta jopa toista sataa kilometriä tavallista aikaisemmin.

Onko sähköautolla sitten realistisia voitonmahdollisuuksia kilpailussa bensiiniautoa vastaan? Annetaan kisan näyttää. Samalla paljastuu, millä tavalla nykyään kannattaa ajaa.

Kiire käy akuston päälle

Heti kun lähtee painamaan moottoritielle ja nostaa nopeuden vähintään 110 kilometriin tunnissa, sähköauto joutuu tekemisiin ensimmäisen haasteensa kanssa: ilmanvastus kasvaa voimakkaasti vauhdin kiihtyessä, ja se on suurempi ongelma sähkö- kuin bensiiniautolle.

Pitää ottaa siis huomioon, että 110 kilometrin tuntinopeus lyhentää toimintamatkaa 20 prosenttia verrattuna köröttelyyn.

moottoritie sähköauto akut

Moottoritieajo kuluttaa enemmän sähköä, sillä kovempi vauhti suurentaa ilmanvastusta. Kun ajetaan 110 kilometrin tuntinopeudella, toimintamatka on noin 20 prosenttia lyhyempi kuin köröteltäessä maantiellä.

Kun nopeus suurenee, auton eteen puristuu ja sen taakse virtaa enemmän ilmaa. Tällöin keulan ja perän välille syntyy paine-ero, joka vaikuttaa etenemissuunnan vastaisena voimana. Siksi sähkömoottorin täytyy käyttää enemmän energiaa auton kuljettamiseen eteenpäin – ja akusto tyhjenee nopeammin.

Bensiiniauton polttoaineenkulutus kasvaa tietenkin myös, kun sillä ajetaan kovaa moottoritiellä. Koska huoltoasemia on tiheämmässä kuin latausasemia ja tankkaaminen sujuu nopeammin kuin lataaminen, pakollisten pysähdysten pituudessa on eroa.

© Claus Lunau

Moottoritiellä ei kannata kaahata

Ilmanvastus kasvaa nopeuden neliössä, joten vauhti vaikuttaa latausväliin. Sähköä voi säästää esimerkiksi pitämällä nopeuden 110 kilometrissä tunnissa, vaikka moottoritiellä saisi ajaa kovempaa, tai suosimalla ainakin välillä pienempiä teitä.

Noin 200 kilometrin ajon jälkeen tulee ensimmäinen lataustauko. Matkaa olisi mahdollista jatkaa, mutta reittisuunnittelusovellus, kuten ”A Better Routeplanner” tai ”PlugShare”, on esittänyt pysähdystä, joka sopii reissun muihin lataustaukoihin.

Lataaminen kestää vartin ja täyttää akustoa noin 40 prosenttia. Sähkön pitäisi riittää seuraavalle suunnitellulle latauspisteelle.

Yleensä ollaan sitä mieltä, että reissussa olisi hyvä päästää akuston varaustila niin pienille prosenteille kuin kantti kestää.

Pitkillä matkoilla on nimittäin pakko käyttää pikalatausta ajan säästämiseksi. Suurteholataus toimii parhaiten, kun akusto on melkein tyhjä. Jo noin 50 prosentin varaustilasta eteenpäin latautuminen hidastuu, jottei akusto vain vahingoittuisi.

Kun matkaillaan sähköautolla, on aina otettava huomioon latausväli. Tämän huolen vastapainona on taloudellisuus. Auton energiaa säästävä tekniikka takaa, että vaivanpalkkana saa suurimman mahdollisen määrän kilometrejä.

Akusto painaa paljon

Ennen pitkää maisemat muuttuvat vuoristoisiksi. Alppien ylityksen aikana noustaan monta jyrkkää ylämäkeä, ja ne lisäävät energiankulutusta voimakkaasti.

Painovoiman voittaminen vaatii sähköautoilta tuhdisti suorituskykyä, sillä ne ovat yleensä raskaampia kuin samankokoiset polttomoottoriautot. Ero johtuu ennen kaikkea runsaasti metalleja sisältävän akuston painosta.

Sähköauton tyypillinen 80 kilowattitunnin akusto painaa noin 500 kiloa – eli sen osuus auton kokonaismassasta on todella suuri.

Sähköauto Alpit virransäästö

Alpeilla sähköauto joutuu lujille. Jyrkässä ylämäessä akusto tyhjenee nopeasti, mutta vastaavasti alamäessä se latautuu jarrutusenergialla.

© Shutterstock & Claus Lunau

Reitinsuunnittelusovellus ottaa tietenkin huomioon sen, että latausvälien pitää olla lyhyempiä, kun ajetaan vuoristossa.

Alamäki korvaa menetyksiä

Rasittavat nousut voivat lisätä myös kuljettajan tuskaa. Sen sijaan hän voi nauttia sähkömoottorin suuresta vääntömomentista, joka on käytettävissä heti, kun painaa kaasupoljinta.

Toinen hyvä uutinen on se, että sähköauto ottaa talteen energiaa alamäessä, sillä sähkömoottori muuttaa jarrutusenergiaa sähköksi, joka varastoituu akustoon.

Monissa sähköautoissa aktivoituu niin sanottu regeneratiivinen jarrutus, kun jalka nostetaan kaasupolkimelta. Itse jarrua ei siis paineta. Tekniikka pääsee parhaiten oikeuksiinsa alamäessä.

Elbil bjergkørsel batteribesparelse
© Claus Lunau

Alamäessä akusto latautuu

Mitä jyrkempi ylämäki on, sitä enemmän energiaa auto kuluttaa alaspäin ja etenemissuunnan vastaisesti vaikuttavan painovoiman (mg) voittamiseen. Akustoa voidaan sen sijaan ladata alamäessä hyödyntämällä maksimaalisesti regeneratiivista jarrutusta.

Sen lisäksi, että regeneratiivinen jarrutus lataa akustoa, se säästää auton mekaanisia jarruja. Mekaanisten osien vähäisempi kuluminen on niitä tekijöitä, joiden ansiosta sähköauto on käytössä taloudellisempi kuin bensiiniauto.

Nizzan-matkalla sähköauton käyttökustannukset ovat siis pienemmät kuin bensiiniauton. Sähköauto ei myöskään tarvitse reissussa huoltoa tai varaosia yhtä todennäköisesti kuin bensiiniauto.

Sähkön ja bensiinin hinnat vaihtelevat, mutta yleensä sähkö on bensiiniä halvempaa. Ero voi näkyä selvästi loppulaskussa.

Lomarallissa sähköauto voittaa kilpailijansa taloudellisuudessa ainakin yhdellä pinnalla.

Ilmoitettu toimintamatka hämää

Alppien ylityksen jälkeen maasto muuttuu Pohjois-Italiassa laakeammaksi. Määränpää, Nizza, sijaitsee Välimeren rannikolla.

Sähköautoissa käytetään litiumioniakkuja. Kun moottori ottaa sähköä akusta, positiivisesti varautuneet litiumionit kulkevat negatiivisesta elektrodista positiiviseen ja saavat aikaan elektronivirran. Kun akkua ladataan, sähkö saa litiumionit palaamaan sinne, mistä ne lähtivät, ja tapahtumasarja voi alkaa taas alusta.

Latausasema toimii eurooppalaisen CCS-standardin mukaan ja voi ladata 350 kilowatin teholla. Puhutaan level 3 -latauksesta. 1 kW on 1 000 wattia, ja teho on 1 watti, kun kone tuottaa tai kuluttaa energiaa joulen sekunnissa.

Periaatteessa kolmostason latauksella on mahdollista ladata suuri 75–100 kilowattitunnin akusto noin 10–15 minuutissa. 100 kWh tarkoittaa, että akusto voi pitää yllä 1 kilowatin tehoa 100 tuntia.

Käytännössä nopea lataus loppuu monissa autoissa, ennen kuin akusto on latautunut täyteen – esimerkiksi noin 80 prosentin varaustilassa. Näin estetään akustoa kuumenemasta liikaa.

10 minuuttia – jos auto tukee suurteholatausta, ison akuston voi ladata melko täyteen näin nopeasti.

Latauksen jälkeen voidaan todeta, että autolla on taas mahdollista ajaa melkein maksimikilometrit.

Sähköauton ilmoitettu toimintamatka selvitetään standardoidulla WLTP- eli worldwide harmonised light-duty vehicles test procedures -menetelmällä, joka antaa tietoa ajoneuvon polttoainetaloudellisuudesta ja hiilidioksidipäästöistä.

Testaus määrittää sähköauton toimintamatkan seka-ajosta, joka koostuu 40-prosenttisesti kaupunki-, 40-prosenttisesti maantie- ja 20-prosenttisesti moottoritieajosta. Lomaralliin sisältyy paljon moottoritie- ja vuoristo-osuuksia, joten yleensä WLTP:n mukaisesta toimintamatkasta, jolla autoa markkinoidaan, voidaan käytännössä vain haaveilla.

Ei ole varmasti hullumpi idea seurata jatkuvasti auton kulloistakin kulutusta, joka näkyy tavallisesti mittaristossa wattitunteina kilometriä kohti.

Kulutuksen kasvu tarkoittaa, että latausta tarvitaan nopeammin, ja siksi auton tietokone pyrkii laskemaan, kuinka pitkälle akuston varaustila kulloinkin riittää.

Lämpö rasittaa akustoa

Akut toimivat parhaiten noin 20 asteen lämpötilassa. Niinpä Etelä-Euroopan helteet voivat olla akustollekin turhan tukalia.

Yhdysvaltalaisen AAA-autokerhon mukaan toimintamatka lyhenee 17 prosenttia, kun lämpötila nousee 35 asteeseen.

Sähköauto akunsäästö aurinko
© Claus Lunau

Lataus mieluiten varjossa

Sähköauton akusto antaa eniten kilometrejä yhdellä latauksella, kun lämpötila on 20 asteen tuntumassa. Helteellä sekä akustoa että matkustamoa pitää viilentää, ja jäähdyttäminen kuluttaa energiaa. Latausta ja pysäköintiä varjossa tai parkkihallissa suositellaan.

Kuumat kesäpäivät vaikuttavat kielteisesti paitsi energiankulutukseen myös akkujen käyttöikään.

Akku on kemiallinen säiliö, joka sisältää metallien lisäksi sähköä johtavaa elektrolyyttiliuosta. Kun lämpötila nousee, elektrolyytin molekyylit liikkuvat, mikä puolestaan kiihdyttää akkua vähitellen hajottavia prosesseja. Esimerkiksi elektrolyytin kyky kuljettaa litiumioneja elektrodista toiseen huononee.

Sähkö ilmaston kannalta parempi

Matka Nizzaan kestää noin 38,5 tuntia. Sitten voidaan pulahtaa Välimereen.

Google Mapsin mukaan bensiiniautolla pääsee perille 34 tunnissa – eivätkä kolme neljä nopeaa tankkausta juuri pidennä matka-aikaa. Polttomoottori ansaitsee ajansäästöstä pisteen.

Sähköauto Nizza

Matka Nizzaan kestää noin 38,5 tuntia. Lataustauot tekevät sähköautosta monta tuntia bensiiniautoa hitaamman. Ehkä lomalla ei ole kuitenkaan niin kiire, ettei sähköautoa kelpuuteta menopeliksi tästä syystä.

© Shutterstock & Claus Lunau

Sähköautolla matkaan lähteneet voivat nauttia etelänlomastaan paremmalla omallatunnolla ilmastokuorman osalta.

Tosin sillä varauksella, että reitin varren latausasemat tarjoavat enimmäkseen uusiutuvista energianlähteistä peräisin olevaa sähköä.

Niissä maissa, joissa sähköä tuotetaan kivihiilellä tai muilla fossiilisilla polttoaineilla, sähköautolla ajaminen ei ole varsinainen ympäristöteko. Ilmastohyöty riippuu siitä, kuinka suuri osa sähköstä on tuuli-, aurinko- tai ydinvoimaa.

Euroopan ympäristövirasto EEA pitää sähköautoja joka tapauksessa ilmaston kannalta parempina kuin polttomoottoriautoja, kun otetaan huomioon autojen koko elinkaari.

89 prosenttia pienemmät hiilidioksidipäästöt aiheuttaa elinkaarensa aikana vihreällä sähköllä kuin bensiinillä kulkeva auto.

Münchenissä toimiva Saksan puolustusvoimien yliopisto ja ruotsalainen Chalmersin teknillinen korkeakoulu tekivät 790 erimalliselle autolle elinkaarianalyysin hiilidioksidipäästöjen osalta. Kävi ilmi, että valmistusvaiheessa eniten ilmastoa kuormittavat sähköautot.

Esimerkiksi bensiinikäyttöisellä Volkswagen Passat 2.0 TSI:llä saa ajaa 18 000 kilometriä, ennen kuin se aiheuttaa yhtä suuret hiilidioksidipäästöt kuin Tesla Model 3 Standard Plus tuotannon aikana.

Kuva kuitenkin muuttuu. Sähköauton mainetta mustaavaa akkujen valmistusta pyritään jatkuvasti vihertämään.

Elinkaarensa loppuun mennessä sähköauto aiheuttaa 89 prosenttia pienemmät hiilidioksidipäästöt kuin bensiiniauto, kun käytettävä sähkö on uusiutuvaa energiaa.

Pahimmassakin tapauksessa eli ajettaessa pelkästään fossiilisilla polttoaineilla tuotetulla sähköllä hiilidioksidipäästöt jäävät Transport & Environment -kattojärjestön mukaan 28 prosenttia pienemmiksi kuin ajettaessa bensiinillä.

Siitä hyvästä sähköautolle annetaan lomarallissa vielä – voiton varmistava – lisäpiste.

Sähköauto bensiinipumppu latauspistoke
© Shutterstock & Claus Lunau

Lomarallissa arvioidaan paitsi sitä, kuinka matka joutuu, myös sitä, paljonko rahaa kuluu ja ilmasto kuormittuu. Bensiiniautolla pääsee nopeammin perille, mutta sähköauto on taloudellisempi ja ympäristöystävällisempi.

Lapset ipad auto
© Shutterstock

Matka-aika: Bensiinillä vauhdikkaammin

Bensiinin energiatiheys on suurempi kuin akuston, joten bensiiniauton tankkausväli on pitempi kuin sähköauton latausväli. Lisäksi polttonestesäiliö täyttyy nopeammin kuin akusto latautuu. Bensiinillä ajettaessa tarvitaan siis vähemmän ja lyhyempiä taukoja.

  • Sähköauto: 38 tuntia 29 minuuttia (2 828 km)
  • Bensiiniauto: 34 tuntia (2 898 km)
Sähkoauto latausasema
© Shutterstock

Taloudellisuus: Sähköllä säästää

Sähkö on yleensä bensiiniä edullisempaa, ja sähköauton käyttökustannukset ovat tavallisesti pienemmät kuin bensiiniauton, koska siinä on vähemmän liikkuvia – ja siten kuluvia ja rikkoutuvia – osia. Sähköauto kuluttaa tosin enemmän renkaita painonsa vuoksi.

  • Sähköauto: 0,34 €/km
  • Bensiiniauto: 0,38 €/km
Sähköauto maantie tuulivoimala
© Shutterstock

Ilmasto: Sähköstä vähemmän hiilidioksidia

Sähköä tuottavat mm. kivihiili-, aurinko- ja tuulivoimalat. Arvioituna Euroopan keskimääräisten energianlähteiden mukaan sähköauton ilmastokuorma jää pienemmäksi. Akkujen valmistuksessa syntyy paljon hiilidioksipäästöjä, mutta ero bensiiniautoon häviää ajokilometrien karttumisen myötä.

  • Sähköauto: Noin 80 g CO2/km
  • Bensiiniauto: Noin 220 g CO2/km

Lähteet: Matka-aika on laskettu A Better Routeplanner -sovelluksella VW ID.4:lle. Kilometrikulut perustuvat LeasePlan-yhtiön yli neljän vuoden keskiarvoon. CO2-päästöt on määrittänyt The International Council on Clean Transportation -järjestö.