Sähköautofaktat, osa 3 - vertailua muihin käyttövoimiin, latauksen haasteet

Tämä kirjoitus on trilogian viimeinen osa. Ensimmäinen osa löytyy täältä. Toinen osa täältä.

Kysymys 11: Akkusähköauton ja muiden käyttövoimien mineraalitarve

Tämä kysymys oli selvästi haastavin (kiitokset Mikko!).

Helposti tapahtuva virhe olisi verrata autojen pelkän valmistuksen mineraalitarpeita keskenään. Se olisi pahasti vajavainen vertailu. Tämä johtuu siitä, että polttoaineiden tuotanto on keskeinen osa jatkuvaa kertakäyttöistä materiaalivirtaa, mitä bensa- ja dieselautoilla ajaminen vaatii. Ja kyseessähän on mittava teollisuuden ala niin öljynporauksen, kuljetuksen kuin jalostuksenkin suhteen.

Akkuihin tarvittavien kaivosmineraalien määrästä kerroin ensimmäisen osan vastauksessa 1, josta käy ilmi se, että maailman olemassa olevaan kaivostoimintaan suhteutettuna sähköautojen akkumineraalit eivät ole kovin merkittävä lisäys. Toinen hyvä havainnollistus tulee ilmastotietopankki Matti Kahran kirjoituksesta. Alla Matin tekstissä vilahtanut Geologian Tutkimuskeskuksen (GTK) mainio kuva.

Kuvaa tarkasteltaessa tulee muistaa, että sähköautojen akut ovat vain yksi osa vähähiilisen maailman mineraalitarvetta.

Kaivostuotanto aiheuttaa kuitenkin myös sivukiveä, eli maasta louhittua ainesta, jolle ei heti löydetä käyttöä. Alun perin ajatukseni oli tehdä arvio kullekin käyttövoimalle myös sivukiven määrästä, mutta monta viikkoa asiaa pähkättyäni minun on nostettava kädet ylös. En osaa tehdä tästä tarkkaa mineraalikohtaista arviota, jonka takana voisin seistä. Jos sinulla on luotettavaa tietoa, jonka avulla sivukiven määrän voi laskea mineraalikohtaisesti auton eri käyttövoimille, kuulen mielelläni.

Sivukiven määrää ei ole järkevää laskea historian perusteella, vaan se tulisi arvioida tulevaisuuteen. Akkukemioiden kehittymisen lisäksi myös akkumineraalien tehokkaammat ja ympäristöä vähemmän kuormittavat tuotantotavat kehittyvät jatkuvasti. Esimerkkinä sivukiven hyödyntäminen tuotannossa, kaivoksettomat menetelmät ja kierrättäminen. Todettakoon, että vaikka akkumineraalien viimeaikainen hinnan kasvu on aiheuttanut harmia, on sillä myös keskeinen positiivinen vaikutus vaihtoehtoisten menetelmien kannattavuuden parantumisessa.

Pelkästään litiumin tuotantoon ja jalostamiseen on monta eri tuotantoketjua, joiden vaikutusten arviointi on monimutkaista.

Polttomoottoriautojen valmistuksen mineraalitarve on epäilemättä akkusähköautoa pienempi, mutta kaikkea muuta kuin merkityksetön. Tässä yksittäinen esimerkki platinakaivoksesta. Kuten kalvolla 3 todetaan, platinaryhmän metalleja käytetään ensi kädessä polttomoottoriautojen katalysaattoreissa. On hyvä kysymys, miksi platinaryhmän metalleista ei kirjoiteta juuri ollenkaan, toisin kuin koboltista. Ottaen huomioon vielä, että platinaryhmän metalleja välttämättä tarvitaan katalysaattoreihin, mutta kobolttia ei välttämättä tarvita akkuihin. Ja kobolttiahan käytetään myös polttoaineiden tuotannossa.

Usein viittaamassani selvityksessä kerrotaan tarkemmin eri käyttövoimien ympäristövaikutuksista. Erityisesti liite A5.3 (pdf-sivulta 427 alkaen) on perehtymisen arvoinen. Toki nämä tulokset on kiteytetty selvityksen alkuosan Executive Summaryssä.

Toinen vakuuttavan oloinen paperi löytyy täältä, jossa tarkastellaan eri käyttövoimien yhteenlaskettua materiaalitarvetta. Se antaa yhtenevän tuloksen aiemmin todetun kanssa, eli että liikenteen sähköistyessä materiaalitarve kokonaisuudessaan pienenee. Ja näinhän ei olisi edes välttämätöntä käydä, mutta tämä toteutuu siis kaikkien muiden positiivisten vaikutusten lisäksi.

Lopuksi: En ole sitä mieltä, että kaivosten haittavaikutuksia tulisi vähätellä. Mutta meidän tulee jatkuvasti pitää mielessä, millaisia haittavaikutuksia olemme mineraalien avulla poistamassa. Lisäksi Suomessa ei ole öljyä, mutta kriittisiä materiaaleja kyllä löytyy. Tärkeää on luoda tilanne, jossa kaivosten ympäristövaikutukset pidetään hallinnassa, mutta jossa kaivostoiminta on edelleen mahdollista.

Kysymys 12: Muut mahdollisuudet akkusähkön ohella, biokaasu

Vastauksena tähän kysymykseen annan lämpimän lukusuosituksen tälle kirjoitukselle.

Koska akkusähkö on kaikista pienimmät elinkaaripäästöt ja ympäristövaikutukset omaava teknologia, siihen on perusteltua panostaa vahvimmin. Kyseessähän ei ole yksi teknologia, vaan esimerkiksi sähkömoottoreita on monenlaisia, myös ilman harvinaisia maametalleja. Lukuisista eri akkukemioista puhumattakaan, joista muutama keskeisin alla kuvassa (lähde).

Akkukemioiden yhteinen tekijä on litium, mutta onneksi se ei käytännössä voi loppua.

Tämä ei silti tarkoita, etteikö muita vaihtoehtoja tulisi kehittää. Esimerkiksi pitkän matkan laivoihin ja lentokoneisiin, tai raskaan runkoliikenteen yli 40-tonnisiin rekkoihin ei tällä hetkellä käytännössä ole akkusähköistä laajasti käyttöönotettavaa vaihtoehtoa. Olisikin järkevää suunnata biokaasun ja vedyn kehitys näihin käyttökohteisiin. Biokaasun elinkaaripäästöistä ja ympäristövaikutuksista on varsin vähän tutkittua tietoa, mutta en näe syytä epäillä sitä, että kyseessä on vähähiilinen ja vähäiset ympäristövaikutukset omaava ratkaisu. Kysymykseksi tulee riittävyys, eli varsinkaan maailmanlaajuisesti arvioituna kyseessä ei voi olla liikenteen pääasiallinen ratkaisu.

Vedyn liikennekäytössä taas on paljon kysymysmerkkejä kustannustehokkuuden ja käytännön toimivuuden suhteen. Luen aika ajoin vetyliikenteen puolestapuhujien tekstejä ja suoraan sanottuna tuntuu siltä, että kavereilla on jäänyt vahvasti levy päälle. Miettikääpä, tämä kirjoitus on vuodelta 2 000, siis 22 vuotta sitten.

Jos haluat syventyä vedyn liikennekäytön haasteisiin, kirjoitin aiheesta tässä ja tässä twiittiketjussani.

Kysymys 13: Vaikutukset öljynjalostuksen jakeiden tuotantoon

Eräs keskeinen virheellinen väite on, että öljynjalostuksessa olisi pakko tuottaa tietty määrä eri jakeita. Kyse on vain siitä, että jakeiden osuuksien muuttaminen vaatisi jalostamoon investointeja, joita ei haluta tehdä.

Ja vaikka jotain jaetta tulisikin liikaa, niin niitä voidaan vapaasti muuttaa toisiksi jakeiksi nykytekniikalla. Mutta sekin vaatisi investointeja. Olisi tietenkin halvempaa jatkaa kuten tähänkin asti.

Joka viimeksi mainittuun väittää vastaan, tulee samalla todenneeksi, että P2X-polttoaineiden valmistus ei hänen mielestään ole mahdollista. Kyseessähän on tekniikka, jossa hiilestä ja vedystä saadaan tehtyä mitä tahansa hiilivetyä - joita polttoaineet ovat.

Kysymys 14: Latausliittymän tehontarve

Olin mukana LUT-yliopiston tutkimushankkeessa, jossa asiaa selvitettiin. Kirjoitin tuloksista twiittiketjun.

Lyhyesti, nykyisissä taloyhtiöiden sähköliittymissä on yleensä mukavasti käyttämätöntä kapasiteettia latausta varten. Lisäksi älykästä kuormanhallintaa käytettäessä latauksen mitoitusteho voi olla luokkaa 2 - 3 kW per auto. Tässä vielä asia LUT-yliopiston tutkijoiden omin sanoin:

”… kiinteistöillä on hyvät valmiudet lisätä sähköautojen latauskuormaa olemassa olevien liittymäkapasiteettien puitteissa.

Havaittiin myös, että älykkäiden tehoa rajoittavien latausratkaisujen rooli on merkittävä huipputehon muodostumisen näkökulmasta.”

Eikä tässä vielä kaikki. Usein on mahdollista hankkia pysäköintialueelle oma sähköliittymä latausta varten, jolloin taloyhtiön sähkökeskukseen ei tarvitse koskea. Tämä liittyy vahvasti myös työtehtäviini, joten jos asia herättää kysymyksiä, ole yhteydessä.

Kysymys 15: Sähkön ja latauspisteiden tarve

Sähkön tarve autoa kohden on helppo laskea. Jos oletetaan keskimääräiseksi ajosuoritteeksi 15 000 km vuodessa ja auton kulutukseksi lataushäviöineen 20 kWh/100 km, niin sähköauto kuluttaisi 3 000 kWh vuodessa.

Oma vahva mielipiteeni on, että latauspisteitä tarvitaan yön yli lataukseen joka autolle. Tämän lisäksi tarvitaan pitkät matkat mahdollistava suurtehoinen latausverkosto. Sen tarkkaa määrää on vaikea arvioida, mutta jotain hihalukuja voidaan laskea. Keskeinen huipputarve muodostunee hiihtolomaviikoilla, jolloin nelostietä pitkin saattaa mennä yli 2 000 autoa tunnissa. Oletetaan ne kaikki sähköautoiksi, joiden kulutus talvella on 25 kWh/100 km.

Tällöin olisi hyvä olla noin 250 kilometrin välein 1 000 kappaletta vähintään 150 kW tehoon kykenevää latauspistettä. (Tai toisin sanoen 50 kilometrin välein 200 kappaletta). Lataus kestäisi keskimäärin puoli tuntia; lapsiperheillä enemmän, kiireisillä vähemmän. Luonnollisesti tulevaisuudessa latauskentillä tulee olemaan oma sähkövarasto, jolla hoidetaan tehohuiput. Tällöin sähkön huipputehon tarve voisi olla luokkaa 100 MW per 250 km. 

Jos oletetaan tällaisia latausmääriä tarvittavan vain valtateillä 4 ja 5 (eli pääkaupunkiseudun ja Levin/Pyhän/Rukan välillä), niin tarvittavaksi huipputehoksi tulisi luokkaa 600 MW. Se on paljon, mutta ei mitenkään tolkuttomasti. Vertailukohdaksi otettakoon tänä vuonna käynnistyvä Olkiluoto 3 -ydinvoimalaitos, joka tulee tuottamaan sähköä 1 600 MW teholla.

Todellinen latauskenttien teho voi olla mainittua huomattavasti pienempi, sillä kaikki eivät ole matkalla etelän ja hiihtokeskuksien välillä, vaan merkittävä osa on paikallisia tai muuten vaan lähiseudulla ajelevia - jotka eivät siis latausta tarvitse. Toisaalta liikenne tulee huomioida molempiin suuntiin, kun yksi osa palaa lomilta ja toinen aloittaa lomansa. Onneksi meillä on sähköautoilun edelläkävijämaa Norja, jonka kokemuksia voimme seurata ja niistä oppia.

Loppusanat

Kiitos mielenkiinnosta blogiani kohtaan. Mikäli jokin vastauksissani herätti lisää kysymyksiä, laita siitä kommentti alle tai kysy Twitterissä tarkennusta.

Tieliikenne akkusähköistyy, eikä sitä voi mikään estää. Kuten tässä Matin twiittaamassa artikkelissa hienosti todetaan, kyse ei ole resurssien riittävyydestä, vaan ajasta, miten nopeasti ne saadaan käyttöön.