Englannin sähköautopäästötutkimus – Sähköautot – Nyt!

Huomauttaisin, että tutkimuksen johtopäätös faktasivulla 5c menee näin: ”We conclude that the notion that electric cars will reduce emissions is a fiction unless we hypothecate that the UK electricity generating industry will be de-carbonised.”

Noin äkkipäätä käännettynä ”Johtopäätöksemme on, että ajatus sähköauton päästöjä vähentävästä vaikutuksesta on fiktiota, ellei oleteta, että Yhdistyneiden Kuningaskuntien sähköntuotanto muutetaan hiilettömäksi.” Hiilidioksidipäästöt siellä siis kummittelevat ja pilaavat muidenkin maineen.

Kuluttajalla on tässä vaikutusmahdollisuus. Jos sähköautoilevan britin ostama sähkö on tuotettu ilman CO2-päästöjä niin tilanne ei ole niin paha hänen kohdallaan. Saman 5c-sivun mukaan brittien sähköntuotannosta reilu neljäsosa tuotetaan ilman hiilipäästöjä tai tuodaan muualta. Heilläkin luulisi siis olevan tarjolla sähkösopimuksia uusiutuvista tai hiilipäästöttömistä sähköntuotantotavoista.

Sähköautoilija mainitsikin tuuli- ja vesivoiman. Ydinvoimala tekee kanssa hiilipäästötöntä sähköä mutta sitäkään ei oikein saa takapihalleen ilman että naapurit älähtäisivät.

Tutkimuksessa dieselautot päästetään viiden prosentin hyötysuhteen heikkenemisellä, jolla kuitataan polttoaineen jalostus ja kuljetus. ”A modern diesel engine achieves 45% efficiency on the fuel burnt in the vehicle. That may be reduced to 40% to allow for the energy losses occasioned by refining and transporting the fuel.” Entäs öljynetsinnän ja -poraamisen kustannukset?

Sähköntuotannon ja -siirron hukkaprosenteille ei sähköautoprojekti voi paljoa tehdä, ellei tehotiimi käy fiksaamassa niitäkin kunhan eCorollan konversioprojekti on valmis. 🙂

t. Murska

Ei kai tämän jutun pitänyt tulla kenellekään yllätyksenä? Onhan tästä täälläkin puhuttu.

Jos autoa liikutellaan polttamalla jotain, ketjun terminen hyötysuhde polttoaineen lämpöarvosta auton pyöriin on siellä 20-30 %:n nurkilla. Tähän ei kovin paljon vaikuta se, missä ja mitä poltetaan. Suuruusluokka on tuossa. Hiilipäästöt taas määräytyvät siitä, kuinka paljon ko. polttoaine vapauttaa fossiilista hiiltä ilmakehään.

Sähköautossa on ympäristöbalanssin kannalta olennaisesti kolme potentiaalista etua:

  1. Sähkö voi olla tuotettu hyvin pienillä päästöillä (vesivoima, tuulivoima, ydinvoima, biokaasu, puu)
  2. Jos sähkö tuotetaan fossiilisilla, se voi olla tuotettu maakaasulla, jolloin isompi osa energiasta tulee vedyn polttamisesta kuin hiilen polttamisesta
  3. Sähköntuotannon sivutuotteena tullut lämpö on voitu käyttää kaukolämpönä hyväksi, jolloin päästöt jyvittyvät laajemmalle

Suomessa nämä asiat ovat periaatteessa hyvällä kantilla, ja meidän sähköntuotantomme keskipäästöllä laskettuna sähköauto on vähäpäästöinen.

Tilanne on kuitenkin vähemmän ruusuinen, jos sitä tarkastellaan ”mitä jos” -asenteella.

  • Jos sähkönkulutus vähenee vaikkapa 5 TWh/a, mitä tapahtuu päästöille?
  • Jos sähkönkulutus lisääntyy 5 TWh/a, mitä tapahtuu?
  • Mitä parantuneet siirtoyhteydet Keski-Eurooppaan merkitsevät?
  • Mitä sähköä on tuontisähkömme?
  • Voidaanko yhdistettyä sähkön- ja lämmöntuotantoa lisätä järkevästi?

Koko systeemiä pitää tarkastella globaalisti. Tällä hetkellä me tuomme esimerkiksi vesivoimasähköä Norjasta. Se on hyvä juttu, mutta jos norjalaisten vaihtoehto olisi viedä sähkö Tanskaan (joka käyttää lähinnä hiilivoimaa), niin siellä sen päästövaikutus voisi olla suurempi. Toisaalta voimme tuoda Virosta ruskohiilivoimaa, yksi kWh à 1200 g, olkaa hyvä.

Tällä ajattelutavalla on se vaikeus, että siihen on vaikea saada vastauksia edes tämän päivän osalta. Tulevaisuus on vielä vaikeampi pala. VTT on käyttänyt näille päästöille (päästöjen muutos pienehköjen kulutusmuutosten osalta) Suomessa arvoa 700 gCO2/kWh, mutta tuossa ei välttämättä ole huomioitu kaikkia ulkomaisen tuotannon vaikutuksia.

Lisäksi luku pätee tähän päivään, ei huomiseen. Päästökaupan pitäisi teoriassa kasvattaa kulutuksen muutosten mukana muuttuvaa päästöä ja pienentää keskipäästöä. Nyt voi olla vähän varhaista sanoa varmasti, mutta siltä tilanne viime vuosina on näyttänyt. Viime vuodesta tullee Suomen kannalta varsin vähäpäästöinen, koska sähkönkulutus putosi reippaasti.

Hyvän perhekokoisen sähköauton yhdistetty kulutus lienee jossain 150-200 Wh/km. Meidän sähköntuotannollamme laskettuna hiilipäästöinä se olisi 105-140 g/km. Ei siis lainkaan parannusta hybrideihin verrattuna. Hybridittömään vertaaminen on taas sikäli eri asia, että siinä ero tulee jarrutusenergian talteenotosta.

Pitkällä tähtäimellä sähköautoihin siirtyminen on silti järkevää, koska sähköntuotannon rakennetta voidaan parantaa. Kuolleiden dinosaurusten polttaminen autossa taas on hiukan umpikuja monella tavalla. Lyhyemmällä tähtäimellä sähköautojen hiilitase ei ole kovin hyvä.

Tutkimuksessa dieselautot päästetään viiden prosentin hyötysuhteen heikkenemisellä, jolla kuitataan polttoaineen jalostus ja kuljetus. ”A modern diesel engine achieves 45% efficiency on the fuel burnt in the vehicle. That may be reduced to 40% to allow for the energy losses occasioned by refining and transporting the fuel.” Entäs öljynetsinnän ja -poraamisen kustannukset?

Optimismia. Mutta se sama optimismi koskee kyllä esimerkiksi hiilivoimaa, tulee siinäkin louhinta- ja kuljetuskustannuksia.

Bensiinin kohdalla käytetään lukua +20 %. Toisin sanoen jokaista litraa kohden hukataan kahden desin energiasisältö. Dieselissä luku on vähän suurempi, mutta toisaalta dieselin ominaispäästö (kg/kWh) on pienempi.

Hiilen osalta on vaikea saada lukuja, mutta suuruusluokka lienee noin 10 % alkuperäisestä. Suurempikin lukuja on väläytelty.

Bensiinillä päästöt ovat poltossa noin 270 g/kWh lämpöenergiaa. Tuohon päälle annettu 20 %, niin lopputulos on 330 g/kWh. Diesel on suunnilleen samassa (pienepi päästö, isompi jalostushävikki). Hiilellä päästöt ovat noin 370 g/kWh, josta marginaalien kanssa tulee noin 400 g/kWh. Tämä kaikki nimenomaan siis lämpöenergiaa, sähkönä luvut ovat aika erilaisia.

Jotta hiilellä kulkeva sähköauto pääsisi dieselauton päästöihin, ketjun voimalasta auton pyöriin pitäisi olla parikymmentä prosenttia tehokkaampi kuin dieselautossa. Ei ihan helppo. Voimalan hyötysuhde voi olla dieselmoottoria parempi, mutta muunnoksia tulee matkalla monta.

Käytännössä asia selviää siinä vaiheessa, kun ensimmäisistä sarjahybrideistä alkaa tulla testilukemia. Sieltä pitäisi näkyä, montako litraa polttoainetta yksi seinästä otettu kWh vastaa.

”A modern diesel engine achieves 45% efficiency on the fuel burnt in the vehicle. That may be reduced to 40% to allow for the energy losses occasioned by refining and transporting the fuel.”

Peruskouluopinnoilla tarvitsen lisätietoja ko. asiassa: missä autossa on dieselmoottori, joka pääsee 45% hyötysuhteeseen?

Ymmärtääkseni maailmalla on muutama yli 50% hyötysuhteella toimivaa dieselgeneraattorin moottoria, jotka on optimoitu tietylle kierros/tehoalueelle. Niissä kulutus on sitäluokkaa, että on todella tarvetta hyötysuhteen parannukseen.

Mutta miten autossa voi päästä tuollaisiin hyötysuhteisiin? Moottori käy tyhmäkäyntiä, sillä kiihdytellään, rullaillaan yms.
Kai moottorista ilmoitetaan sen MAX. hyötysuhde eikä keskimääräistä, eihän se muuten vaikuta kilpailijaa paremmalta?

Tämmöstä, Timo Mäkeläinen

(15l/100km—>15.5kwh/100km moottorille, ~20-30kwh/100km seinästä?)

Wartsilakin ilmoittaa moottorinsa hyötysuhteessa mukaan kaiken sen pakokaasusta otettavan lämmönsiirron ja muuttamisen hyötykäyttöön. Vielä pitää tajuta, että heidän diesel on jopa tekniikaltaan automoottorista kovasti poikeava mm. kiertokankiratkaisuissaan ja esisytytysruiskutuksessaan.
Olin aikoinaan Samen tehtailla (Italialainen traktori, jota aloitettiin tuoda maahan), jossa heidän moottoriosaston pääjehu kehui, että voivat valmistaa koneen, josta otetaan 50% polttonesteen energiasta hyötykäyttöön. Minuakin ärhäkkäämpi mukana ollut toimittaja ehti kysyä asiaa oikein kunnolla. Paljastui, että kun kanavat, venttiilit, ennakot, vakiokierrokset, lämmön talteenotto ja ruiskutuksen kanssa tehdään kompromissi, niin silloin. Se tarkoitti, että vakiokierroksilla suurimmalla väännöllä ja hukkalämpö käyttöön ottaen he pääsisivät siihen 50-52%. Sopii sellainen moottori aluelämpöa ja sähköä tuottamaan.

Aulis

Peruskouluopinnoilla tarvitsen lisätietoja ko. asiassa: missä autossa on dieselmoottori, joka pääsee 45% hyötysuhteeseen?

Ei missään tuotannossa olevassa. Sen sijaan tuollaisia 41-43 %:n lukuja on ilmoitettu riippumattomasti mitattuna useammallekin moottorille. Dieselin kohdalla tämä pätee suhteellisen alhaisilla kierroksilla (ehkä 1500-1800 tyypillisesti) ja lähellä maksimivääntöä. Käytännössä autolla ajetaan alhaisemmalla teholla, jolloin hyötysuhde putoaa. Hyötysuhde putoaa myös korkeammilla tehoilla ihan näkyvästi.

Bensiinimoottoreista kovimmat mitatut luvut on kellottanut Priuksen 1,8 litran Atkinson, jolla huippuhyötysuhde on 37 %, ja hyötysuhde pysyy yli 35,5 %:n antoteholla 10 – 50 kW. (Todennäköisesti korkeammallekin, mutta dataa on vielä nihkeästi saatavilla.) Ero ei siis ole käytännössä enää kovin suuri, vaikka teoreettisesti diesel toki on selvästi parempi.

Tulevaisuudessa erilaiset HCCI-viritelmät ja sähköiset apulaitteet nostanevat hyötysuhdettä vielä jonkin verran, mutta mitään radikaaleja hyppäyksiä tuskin kovin pian tulee.

15l/100km—>15.5kwh/100km moottorille, ~20-30kwh/100km seinästä?

Jos otetaan tuosta tuo Priuksen uusin, niin 1 kWh moottorin akselilta vaatii noin 3 dl bensiiniä. Kun voimansiirron hyötysuhde on Priuksessa ehkä 5 % huonompi kuin sähköautossa, niin sähköauton akselilla olevaa energiaa vastaava lukema on 0,32 l/kWh. Toisaalta sähköautossa hyötysuhde seinästä moottorin akselille on ehkä 80 %, jolloin seinästä tarvitaan 1,25 kWh.

Tuolla teknologialla suhde on suunnilleen se, että 1 kWh vastaa noin 0,26 l bensiiniä. Joten kun uuden Priuksen yhdistetty kulutus on 3,8 l/100 km, niin vastaava sähköauto repisi seinästä noin 150 Wh/km. (CO2-päästöksi mitattuna sähköauton kannattavuusraja on siis noin 600 g/kWh.)

……….”Kun voimansiirron hyötysuhde on Priuksessa ehkä 5 % huonompi kuin sähköautossa, niin sähköauton akselilla olevaa energiaa vastaava lukema on 0,32 l/kWh. Toisaalta sähköautossa hyötysuhde seinästä moottorin akselille on ehkä 80 %, jolloin seinästä tarvitaan 1,25 kWh. ”……..

Kuulehan Pakokaasu! Tämä aihepiiri on kai pariinkin otteeseen jauhettu täällä aika perusteellisesti. Katselehan arkistoa tarkemmin. Vielä kerran selvennykseksi: Yksi hammasrataskosketus vaihdelaatikossa vie kokonaisenergiasta n. 5%. Se jakautuu kahden akselin neljälle laakerille ja hammaspyörien hammaskitkaan. Lisäksi siellä on jonkinlainen öljysumusta aiheutuva energiahäviö. Jopa ns. ”suoravaihde” joka on pääakseli kiinteäksi kytketty kuluttaa energiaa hukkaan. Lisäksi tulevat tasauspyörästön minimissään yhdeksän kosketusta plus liukulaakeroinnit.

Napamoottorisessa sähköautossa ei kuluteta energiaa 20 % hukkaan akusta renkaaseen. Niitä on osattu valmistaan jo 1980-luvulta riittävän keveinä, kestävinä ja väännöltään riittävinä.

Aulis

Vielä kerran selvennykseksi: Yksi hammasrataskosketus vaihdelaatikossa vie kokonaisenergiasta n. 5%. Se jakautuu kahden akselin neljälle laakerille ja hammaspyörien hammaskitkaan. Lisäksi siellä on jonkinlainen öljysumusta aiheutuva energiahäviö. Jopa ns. ”suoravaihde” joka on pääakseli kiinteäksi kytketty kuluttaa energiaa hukkaan. Lisäksi tulevat tasauspyörästön minimissään yhdeksän kosketusta plus liukulaakeroinnit.

Vertailin yllä osapuilleen kaupallisesti olemassa olevaa teknologiaa. Toistaiseksi perheautoluokan kaupallisesti vähänkään vakavasti otettavat sähköautot ovat olleet joko yksi- tai kaksivaihteisia yhdellä moottorilla varustettuja. Prius taas edustaa tehokkainta saatavilla olevaa polttomoottoriteknologiaa.

Nykyisessä sähköautossa ketju seinästä pyöriin sisältää sähkön lataamisen akkuun, akun häviöt, sähkön purkamisen akusta, moottorin häviöt, vaihteiston/perän häviöt. Bensiiniautossa taas tankista pyöriin on moottorin häviöt, vaihteiston/perän häviöt.

Vaihteiston/perän häviöistä ei ole tarkkoja prosentteja, mutta arvioin Priuksen vaihteiston hukkaavan sähköisiin häviöihinsä noin 5 % siirretystä kokonaistehosta. Tämä on saatavilla olevien tietojen mukaan oikea suuruusluokka. Muilta osin Priuksen HSD-systeemin mekaaniset häviöt ovat osapuilleen samat kuin käsivaihteisessa autossa.

Napamoottorisessa sähköautossa ei kuluteta energiaa 20 % hukkaan akusta renkaaseen.

Napamoottori muuttaa toki tilannetta sähköauton eduksi. Palataan siihen sitten, kun sellaisia autoja on näköpiirissä kaupallisessa mielessä. Tosin silloin vertailtavana polttomoottoripuolelta on sarjahybridi. Mutta palataan siihenkin sitten, kun sellaisia alkaa olla tuotannossa oikeasti.

Ja siis tuo 20 % oli hävikki seinästä moottorin akselille.

Tosi hyviä näkökulmia ja huomioita monella keskustelijalla.

Artikkeli on kyllä mun mielestä aika tarkoitushakuinen ja tutkimus myös hyvin epätieteellinen. Ja jos tutkimus on tarkoitushakuinen ja epätieteellinen, niin se ei herätä kovin suurta luottamusta:

Huomatkaa että artikkelissa päästöillä on tarkoitettu vain CO2:ta!

Ehkä törkein virhe mitä voi tehdä, on esittää että

emissions = carbon emissions

ja juuri näin tuossa tutkimuksessa ja artikkelissa on tehty!

Tutkimuksen johtopäätökset (boldaukset on minun tekemiäni):

We conclude that the notion that electric cars will reduce emissions is a fiction unless we hypothecate that the UK electricity generating industry will be de-carbonised.

Eihän se pidä millään tavalla paikkaansa!

Tämä ilmastonmuutoshehkutus alkaa jo sokeuttaa ihmisiä sillä tapaa, että ei nähdä, että on olemassa muitakin päästöjä kuin vain hiilidioksidi. Sitä artikkelikin hokee: CO2 emissions, CO2, CO2, CO2..

The research conducted by the group Transport Watch found that diesel powered vehicles emit approximately half as much CO2 as electric cars when the use of fossil fuels to produce electricity is taken into account. The research paper says: ”We conclude that the notion that electric cars will reduce emissions is a fiction.”

If you bought an electric car now you would be looking at generating the same amount of carbon or more.

Myös itse tutkimuksen ekalla rivillä on tiivistetty tutkimuksen lähtökohdat:

This note compares the primary energy, and the corresponding carbon emission required to deliver power to the drive trains of electric and diesel powered cars.

Nyt kuitenkin tuossa artikkelissa todetaan, että koska tämän tutkimuksen mukaan diesel-auto tuottaa vähemmän hiilidioksidia, niin sähköautoihin ei juurikaan kannata panostaa eivätkä ne ole ympäristöystävällisiä.

Kuitenkaan käsittääkseni CO2 ei ole aiheuttanut kaupungeissa astmaa tai muita keuhkosairauksia toisin kuin diesel-polton pienhiukkaset.

Perusteena siis ainoastaan se, että näiden laskelmien mukaan UK:ssa diesel-auto tuottaa vähemmän CO2:ta. Ei se tarkoita sitä, että diesel-auto olisi ympäristöystävällisempi kuin sähköauto.

Kääntäen: myöskään sähköauto ei ole parempi vaihtoehto ainoastaan sen takia, että se mahdollistaa CO2-päästöjen vähentämisen tai nollaamisen ja mielestäni olisi asiallista tuoda aina myös muita positiivisia asioita esille, vaikka ilmastonmuutos nyt onkin kovasti julkisuudessa ja myös tuo positiivista nostetta sähköautoille.

Siis tiivistetysti: ei sokeuduta tälle CO2:lle pelkästään, oli sitten sähköautojen puolesta tai vastaan.

Ja tieteellisessä tutkimuksessa ei tehdä näin triviaaleja virheitä, että väitetään että päästöt = hiilidioksidipäästöt ja sitten sen perusteella esitetään (virheellinen) väittämä.

Artikkeli toki herättelee ajatuksenarvoisia asioita, mutta minkä muun johtopäätöksen voi tällaisten virheiden jälkeen tehdä, kuin että ihan täyttä hevonpa*kaa?

Viimeksi muokattu 20 Apr 2009 11:30 luonut r-r- Näytä lisää

Lisäheitto aloittamaani aiheeseen:
Missä järjestyksessä ja miten esitettynä mielestänne pitäisi eCorollan/sähköauton edut esittää sahkoautot.fi sivuilla.

Mielestäni esitys on samanlailla CO2 ylipainottunut kuin tämä tutkimuskin.

Oletukseni oli artikkelin sävystä, että tutkimus on värittynyt tiettyyn suuntaan. Halusin heittää sen herättääkseni keskustelua.

Pointtini on juuri omasta puolesta, että eCorollan kohdalla ei kannata laittaa pääpainoa CO2:een niin kuin ansiokkaat kommentoijat ovat huomanneet.

Mielestäni parhaimmat argumentit ovat muualla, ensimmäisenä niistä tulee juuri pakokaasujen poistuminen ja bensariippuvuudesta vieroitus geopoliittisine seurauksineen.

Toisessa kommentissa (Pakokaasu) on hyvin koostettu sähköauton etuja:

Sähköautolla on kuitenkin nippu hyviä puolia, jotka eivät liity suoraan rahaan tai päästöihin.

* sähköauto on energiatehokkaampi regeneratiivisen jarrutuksen vuoksi (saman hyödyn saa hybridillä) * sähköauto on öljyriippumaton, jolloin öljyntuottajien asemaa voidaan heikentää autokannan sähköistymisellä (sama koskee maakaasu- ja biokaasuautoja) * sähköauto on paikallisesti päästötön * sähköauto on hiljainen ja mukava * sähköauto on hyvin taloudellinen lyhyilläkin matkoilla ja kylmällä koneella * sähköauto kuluttaa vähen energiaa ruuhkassa möngittäessä

* sähköauto on yksinkertainen rakenteeltaan

Taloudellinen käyttö olisi hyvä argumentti myös, mutta akuston tilanne pitää olla vähän paremmin selvillä, jotta sitä voidaan arvioida. Mielestäni voidaan lähteä Better Place projektin tapaan siitä, että akkuosuuskunta vuokraa paketit ja akku on osa polttoainekuluja ja käyttökuluja. Näin tasoitetaan kulurakennetta hankinnasta käyttöön ja saadaan myös vähennettyä houkutusta lisätä auton käyttöä yli tarpeen kun se on niin halpaa sähköllä.

T. Tony