Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Sähköauto ilmastokisaan takarivistä

Sähköautot ovat ympäristöystävällisten ajoneuvojen maineessa, mutta elinkaararvioinnit paljastavat, että matka tehtaasta romuttamolle on raskas taakka luonnolle. Polttomoottoriautot starttaavat ilmastokisaan eturivistä.

EL Engineering ltd.

Auto liikkuu tiellä melkein äänettömästi, vaikka se kiihdyttää, ja koska pakokaasuja ei synny, kuljettaja kokee ajavansa ympäristöä säästävästi.

Tätä mielikuvaa käytetäänkin usein hyväksi markkinoitaessa sähköautoja, ja monien asiantuntijoiden mukaan sähköauto vie voiton ilmastokisassa nykyisiä bensiini-, diesel- ja hybridiautoja vastaan.

On kuitenkin myös tutkittu autojen kokonaisilmastokuormaa. Ja arvioinnin lopputulos näyttää hieman toisenlaiselta.

Yksi arvioijista on insinööri James Dixon, joka tutkii työkseen ympäristönmuutosta brittiläisessä Oxfordin yliopistossa.

Hän on selvittänyt erityyppisten autojen hiilidioksidipäästöjä koko ajalta eli tehnyt niistä niin sanotun elinkaariarvioinnin. Tällainen analyysi ulottuu tuotannosta käytön kautta romuttamiseen.

Tulos paljastaa ehkä hiukan yllättävästi, että vanha kunnon polttomoottoriauto on tosiasiassa vihrein valinta aina siihen asti, kun se otetaan liikennekäyttöön ja sillä aletaan ajaa huristaa.

Vihreät tehtaat tekevät tuloaan

Elinkaariarvioinnin tulos vaihtelee James Dixonin mukaan automalleittain – myös sähköautojen osalta.

Hänen laskelmansa osoittavat, että lukuisat tekijät – muun muassa akuston koko ja sen lataamiseen käytettävän sähkön tuotantotapa – vaikuttavat lopulliseen hiilidioksidikuormaan.

Riippumatta lopputuloksesta sähköautoja yhdistää kuitenkin se, että niiden valmistaminen aiheuttaa selvästi enemmän hiilidioksidipäästöjä kuin esimerkiksi bensiiniautojen.

Brittiläisen Low Carbon Vehicle Partnership -organisaation luvut kertovat, että sähköauton valmistuksessa syntyy keskimäärin vähän alle yhdeksän tonnia hiilidioksidia, kun taas bensiiniauton vastaava luku on noin 5,5 tonnia.

© ken ikeda madsen / Shutterstock

Sähköauton taival tehtaasta hajottamolle

Sähköauto alkaa kuroa muiden etumatkaa umpeen CO2-päästöjen osalta ensimmäisestä ajosta alkaen. Siihen menevä aika riippuu ratkaisevasti akuston lataukseen käytettävän sähkön tuotantotavasta.

  • Akut ovat ilmastorikollisia

    Sähköauton ilmastojalanjälki on noin kaksi kertaa niin suuri kuin muiden jo siinä vaiheessa, kun se lähtee tehtaasta, sillä akuston valmistaminen kuluttaa valtavasti energiaa. Tutkimusten mukaan noin 40 prosenttia sähköauton CO2-kuormasta johtuu akuista. Teräksen ja alumiinin osuudeksi on laskettu 20-25 prosenttia.

  • Sähkön tuotantotapa ratkaisee

    Kiinni kurottava matka lyhenee ajettaessa. Se, kuinka nopeasti päästään rinnalle, riippuu siitä, ladataanko akusto uusiutuvilla energiamuodoilla tuotetulla sähköllä vai ei. Saksalaisen ADAC-autokerhon mukaan bensiiniauto saavutetaan vihreää sähköä käytettäessä 37 500 kilometrin ja muuten 127 500 kilometrin kohdalla.

  • Materiaalit käytetään uudelleen

    Noin 200 000 ajokilometrin jälkeen auto romutetaan. Tällöin sähköauto on aiheuttanut noin viisi tonnia vähemmän CO2-päästöjä kuin dieselauto. Muovi, metalli ja lasi otetaan talteen kaikista autoista. Akkujen sisältämän kuparin, koboltin ja litiumin kierrätystä kehitetään, jotta suurin osa niistä voitaisiin käyttää uudelleen.

Sähköauton lukua suurentaa ennen kaikkea akusto, joka koostuu litiumioniakuista. Ne sisältävät sellaisia raaka-aineita kuin kuparia, kobolttia ja nikkeliä, jotka täytyy sekoittaa haluttujen sähköominaisuuksien aikaansaamiseksi.

Erityisesti akkukennon toisen elektrodin – miinusnavan eli katodin – valmistaminen vaatii paljon energiaa.

Tuotantoprosessissa nikkeliä, mangaania ja kobolttia paistetaan yli 12 tuntia suunnilleen 1 000 asteen lämpötilassa, jotta niistä saadaan sen jauheen ainekset, josta katodi tehdään.

Kalsinoinniksi kutsuttu menetelmä on tärkein syy siihen, että sähköauton valmistus aiheuttaa suuret hiilidioksidipäästöt.

Esimerkiksi saksalainen autonvalmistaja Volkswagen arvioi, että sen sähköautojen hiilidioksidikuorma johtuu 40-prosenttisesti akustosta.

© EL Engineering ltd.

Sähkö

Sähköajoneuvoissa on vain yksi vaihde, ne kiihtyvät nopeasti, ja ajomelua syntyy hyvin vähän.

Edut: Päästöttömyys.
Haitat: Akkujen tuotanto kuormittaa luontoa ja ilmastoa. Lataus vaatii aikaa.

Uudet akkutehtaat, kuten Teslan Gigafactory Nevadassa, tähtäävät litiumioni­akkujen valmistamiseen vihreällä sähköllä, joka perustuu uusiutuviin energialähteisiin.

Silloin tuotannon CO2-kuorma nollaantuu. Ennen kuin ilmastoa säästävä toimintatapa yleistyy, sähköauton omistajan täytyy tunnustaa se tosiasia, että hänen käyttämänsä ajoneuvotyyppi lähtee liikkeelle diesel- ja bensiiniautojen takaa.

Lisäksi sähköautojen akustoon tarvittavien materiaalien hankinta kuormittaa kovasti ympäristöä. Esimerkiksi Kiinassa ja Etelä-Amerikassa litiumin rikastaminen uhkaa paikallisesti vesivarantojen riittävyyttä.

Kanadalaisessa Dalhousien yliopistossa professorina toimivan Jeff Dahnin mukaan tavallisessa sähköautossa on yli seitsemän kiloa litiumia ja jokaisen litiumkilon hankkiminen kuluttaa pahimmillaan jopa kaksi miljoonaa litraa vettä.

Sähköauto ajaa lopulta edelle

Sitä mukaa kuin sähköauton ajokilometrit karttuvat, se parantaa asemiaan ympäristövaikutusten osalta. Bensiiniautot on suunniteltu toisenlaisiksi ja toimimaan toisin kuin sähköautot.

Tavallisessa polttomoottorissa bensiini ja ilma sekoittuvat kaasuttimessa, ennen kuin seos imetään sylintereihin.

Niissä seos joutuu suureen paineeseen ja syttyy sytytystulpan kipinästä. Räjähtävä energia saa moottorin akselin pyörimään.

Polttomoottorin on siis lisättävä tehoa maksimaalisen suorituskyvyn saavuttamiseksi. Sähköautossa sen sijaan sähköenergia on varastoitu akustoon ja moottorin akselia pyörittää sähkömagneettinen voima.

Sähköauto voi irrottaa välittömästi virtaa ja lähteä vauhdikkaasti liikkeelle.

© EL Engineering ltd.

Bensiini

Polttomoottoriauto käyttää polttonestettä. Nopeutta lisätään vaihteiston avulla.

Edut: Nopea tankkaus, pitkä toimintamatka, suuri valikoima.

Haitat: Saaste- ja CO2-päästöt sekä huomattava ajomelu.

Kun käyttö ei aiheuta CO2-päästöjä, on vain ajan kysymys, milloin sähköauto kuroo polttomoottoriauton etumatkan kiinni.

Tiettyä ajokilometrimäärää ei pystytä määrittämään, mutta professori Jeremy Michalek, joka johtaa Vehicle Electrification Group -tutkimusryhmää Carnegie Mellon -yliopistossa USA:ssa, on selvittänyt erityyppisten autojen ympäristövaikutuksiin liittyviä tekijöitä.

Tutkimusten mukaan ajotapa, paikallinen sähköntuotanto, ilmasto ja auton muotoilu vaikuttavat ilmastojalanjälkeen. Pienimmät hiilidioksidipäästöt saavutetaan, kun sähköautolla ajetaan kaupungissa, joka sijaitsee lämpimällä ilmastovyöhykkeellä ja jossa sähkö tuotetaan ilman kivihiiltä.

Saastuttava sähkö mustaa auton

Saksalaisen ADAC-autokerhon vuonna 2019 julkaiseman tutkimuksen mukaan sähköautojen ilmastoystävällisyys riippuu paljon siitä, millä tavalla sähkö tuotetaan.

Kun sähkö on sataprosenttisesti peräisin uusiutu­vista energialähteistä, sähköautosta tulee ilmaston kannalta vastaavaa dieselautoa parempi vaihtoehto jo 40 500 ajokilometrin jälkeen. Jos sähkö on sen sijaan tuotettu ensisijaisesti fossiilisilla polttoaineilla, kuten kivihiilellä, raja siirtyy niinkin kauas kuin 219 000 kilometriin.

Bensiiniautojen vastaavat kilometrimäärät ovat 37 500 ja 127 500. Tässä valossa sähköauton ilmastoystävällisyys näyttää monimutkaiselta kysymykseltä, mutta vastaus yksinkertaistuu, jos asiaa tarkastellaan vain EU:n kannalta.

”Vastaus on päästöjä koskevien analyysien perusteella myönteinen”, toteaa Dixon. Insinööri korostaa, että arvioinnissa ei ole otettu huomioon auton – eikä myöskään sen akuston – valmistusta.

Hänen arviotaan tukee Euroopan komission tutkimus vuodelta 2018. Sen mukaan sähköautojen keski­määräiset kasvihuonekaasupäästöt ovat pienentyneet 50–60 prosenttia 27 EU-maassa verrattuna polttomoottoriautoihin.

Kannattaako ilmastotietoisen sitten ostaa vuonna 2020 Hyundai Ioniq, Nissan Leaf tai ehkä jokin kolmas sähköautovaihtoehto? Tutkijat eivät pysty vastaamaan kysymykseen varmasti, sillä niin monet tekijät vaikuttavat hiilidioksidin kokonaismäärään.

Nissan Leafin esittelymalli paljastaa sähköauton akuston ja ajon aikana hiljaisen moottorin.

© nissan

Jeremy Michalekin mukaan ilmastokuorma riippuu paljon siitä, kuinka sähköverkko reagoi tuhansien sähköautojen lataamiseen.

Kasvavan sähköntarpeen tyydyttämiseksi ei ole nimittäin mahdollista tuottaa lisää aurinko- tai tuulivoimaa samalla tavalla kuin sähköntuottoa voidaan kasvattaa kivihiilivoimaloissa.

Toisin sanoen tuulivoimala voi ottaa talteen vain rajallisesti tuulen ener­giaa. Sataprosenttisesti vihreä lataaminen edellyttää mahdollisuutta varastoida ylimääräistä aurinko- ja tuulisähköä, jotta sitä voidaan käyttää muina aikoina, eikä tätä tekniikkaa ole vielä olemassa.

Sen sijaan se teknologia, johon litiumioniakut perustuvat, on kehittymässä ja voi parantaa niiden toimintaa ja kestävyyttä.

Lupaavimpia yrityksiä on mikropiireistä tutun piin lisääminen akun toiseen elektrodiin, anodiin, joka nykyään valmistetaan yleensä hiilestä.

Esimerkiksi saksalainen BMW kehittää yhdessä Sila Nano -yhtiön kanssa litiumioniakkuja, joissa käytetään piianodeja. Ratkaisun sanotaan kasvattavan kapasiteettia jopa 20 prosenttia, sillä pii voi sitoa enemmän litiumioneja kuin hiili.

Sila Nanon mukaan yhtiön piimateriaali ei vaadi suuria muutoksia akkujen tuotantoon, koska se lisätään anodiin tavallisen tuotantoprosessin aikana. Lisäksi anodista voidaan tehdä kompaktimpi, minkä ansiosta akun lataaminen täyteen nopeutuu.

Akusto latautuu 10 minuutissa

Nykyään käytössä olevien sähköautojen akuista saadaan vihreämpiä myös tehostamalla niiden valmistusaineiden kierrätystä.

Kierrättäminen on vielä hyvin kallista, koska romutettavia sähköautoja on vähän. Tavallinen 8–10 vuoden käyttöikä tarkoittaa kuitenkin, että tilanne muuttuu lähitulevaisuudessa.

Silloin voi olla kannattavaa ottaa akuista talteen muun muassa litium ja käyttää se uudelleen. Norjan teknis-luonnontieteellisen yliopiston (NTNU) tutkijat tavoittelevat kaiken akkujen sisältämän litiumin talteenottoa hydrometallurgian keinoin.

Tätä tarkoitusta varten perustetaan laitos, jonka odotetaan aloittavan toimintansa vuonna 2027. Siellä pystytään kierrättämään litiumin ohella muita sähköautojen akkujen aineksia, kuten nikkeliä ja kobolttia.

Lisäksi useat akkujen valmistajat yrittävät löytää katodimateriaaleja, jotka korvaavat koboltin joko kokonaan tai osittain. Tätä hopeanvalkoista metallia haluttaisiin käyttää akkutehtaissa mahdollisimman vähän.

Akusto on pahin CO2-rikollinen

Koboltti, nikkeli, mangaani ja litium kuuluvat niihin ympäristölle haitallisiin aineisiin, joita kuumennetaan noin 1 000 asteeseen valmistettaessa akkuihin sopivia materiaaleja. Syy sähköautojen akustojen suureen ilmastokuormaan löytyy tuotantoprosessista.

ken ikeda madsen / Shutterstock

Raaka aineet käsitellään

Esimerkiksi nikkeli, mangaani ja koboltti muutetaan suoloiksi. Niistä saadaan emäksen avulla sakkaa, joka kuivataan. Tutkijat yrittävät päästä tuotannossa eroon etenkin koboltista, mutta sitä käytetään vielä valmistettaessa sähköautoissa yleisimpiä litiumioniakkuja.

ken ikeda madsen / Shutterstock

Aineet kuumennetaan

Seuraava vaihe on niin sanottu kalsinointi. Nikkeliin, mangaaniin ja kobolttiin sekoitetaan litium­karbonaattia ja seos siirretään vuokiin, jotka pannaan uuniin. Aineita paistetaan peräti 1 000 asteen lämpötilassa 12 tuntia. Vuokia on yleensä kahdessa kerroksessa kolme tai neljä rinnakkain. Syntyvä materiaali on litiumnikkelimangaanioksidia.

ken ikeda madsen / Shutterstock

Seos muuttuu velliksi

Litiumnikkelimangaanioksidiin sekoitetaan hiilimustaa, joka johtaa hyvin energiaa. Seos annostellaan ohueksi kerrokseksi suurilla rullilla oleville kuparifoliolle (negatiivinen elektrodi) ja alumiinifoliolle (positiivinen elektrodi). Sitten vuorossa on kuivaus 100-120 asteen lämpötilassa.

ken ikeda madsen / Shutterstock

Kennot kootaan

Elektrodit leikataan halutun kokoisiksi ja muotoisiksi kappaleiksi, kuten pinottaviksi arkeiksi. Elektrolyytit lisätään, ja akku suljetaan. Toiminta varmistetaan lataamalla ja purkamalla akku monta kertaa. Energiaa tuhlataan tarkastuksessa mahdollisimman
vähän: lataamiseen käytettävä sähkö on peräisin niistä kennoista, joita puretaan.

ken ikeda madsen / Shutterstock

James Dixonin mukaan sähköautojen lataaminen olisi järkevää ajoittaa niihin vuorokaudenaikoihin, jolloin sähkönkulutus on muuten pientä.

Esimerkiksi Britan­niassa autot ovat keskimäärin 96 prosenttia ajasta pysäköitynä. Tämä avaa uusia näköaloja muun muassa aurinko- ja tuulisähkön tehokkaampaan käyttöön.

Sähköautojen lataajat voivat valita sopivan ajankohdan sen mukaan, onko tarjolla ylimääräistä vihreää sähköä, ja vähentää tällä tavalla saastuttavan energian tarvetta.

Sähköautojen heikkouksiin kuuluu myös itse lataaminen. Polttonestettä käyttävien autojen säiliö täyttyy nopeasti, mutta tanskalaisen FDEL-sähköautoyhdistyksen mukaan akustoa pitää ladata noin puoli tuntia 300 kilometrin ajomatkaa varten.

Muutos on jo näköpiirissä: Pennsylvanian valtionyliopistossa on kehitetty menetelmä, jolla akusto latautuu kymmenessä minuutissa niin, että sillä voi ajaa yli 400 kilometriä.

Se voi yhdessä nopean kiihtyvyyden kanssa lisätä hiljaisten sähköautojen suosiota.

Lue myös:

Autot

Uusi tekniikka mullistaa sähköautot

1 minuuttia
Autot

Läpimurto: Lataa puhelin taskussa

1 minuuttia
Lilium Jet
Autot

Tämä tulevaisuuden auto lentää jo

1 minuuttia

Kirjaudu sisään

Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
Näytä Piilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!

Nollaa salasana

Syötä sähköpostiosoitteesi, niin saat ohjeet salasanasi nollaamiseksi.
Tarkista sähköpostiosoite

Tarkista sähköpostisi

Olemme lähettäneet sinulle sähköpostia osoitteeseen . Siinä on ohjeet, joiden avulla voit nollata salasanasi. Jos et ole saanut sähköpostia, tarkista, että se ei ole joutunut roskapostin joukkoon.

Anna uusi salasana.

Nyt sinun pitää antaa uusi salana. Salasanassa pitää olla vähintään 6 merkkiä. Kun olet luonut uuden sanasanan, sinua pyydetään kirjautumaan sisään palveluun.

Salasana vaaditaan
Näytä Piilota