Tuossa on muutama arviovirhe: Sähkömoottori pääsee helposti noin 95% hyötysuhteeseen ja vaihteisto pelkällä alennusvaihteella syö vain noin 5%. Samaa hakkurimuuntajaa voidaan käyttää kumpaankin suuntaan, eli hyötysuhde myös akuilta moottorille on tuo 92%. Koko ketju siis 0.55*0.96*0.92*0.98*0.92*0.95*0.95 =~ 0.40 eli 40%.
Ylläoleva laskelma sisältää kyllä melkoista optimismia auton todellista käyttöä ajatellen.
On sähkömoottoreita, jotka pääsevät > 95 % optimitoimintapisteessään. Autokäytössä kuitenkin käytetään laajaa teho- ja kierroslukualuetta, jolloin on hyvin vaikea selvitä optimitoimintapisteessä normaalissa ajossa. Sama koskee hakkuria tai hakkureita; on labrattu hyvinkin korkeita hyötysuhteita, mutta tällaisessa vaihtelevan kuormituksen käytössä käytännön hakkurit jäävät huomattavasti alemmas.
Esimerkiksi sähköautoilua edistämään perustettu European Association for Battery Electric Vehicles käyttää lukemaa 70 % litium-akkuisille autoille wall-to-wheel -hyötysuhteeksi. Korkeampiakin on raportoitu, mutta tuonne suuruusluokkaan päästään nykyisillä konstruktioilla virallisilla sykleillä.
Niinpä ihan tällä tavalla laskien realistinen hyötysuhde todellisen voimalan polttoaineesta auton pyöriin on nykyteknologialla suuruusluokkaa 0.5 x 0.96 x 0.7 = 0.34, jos kaikki komponentit ovat viimeisintä huutoa. Ja tuossa tulee vielä keskustelua siitä, pääseekö kokonaisuutena laskettuna mikään nykyinen lauhdevoimala oikeasti 50 %:n hyötysuhteeseen lämpöenergiasta sähköksi, kun huomioidaan voimalan ylös- ja alasajot sekä omakäyttöenergia.
Hybridittömän polttomoottoriauton hyötysuhde tankissa olevasta lämpöenergiasta tiehen on tyypillisesti 20 %:n nurkilla. Hybridillä tuohon saadaan kohtuullisesti lisää, ehkä liikutaan jossain hiukan alle 30 %:ssa uusimmalla teknologialla.
Tämän laskelman mukaan sähköauto on hyötysuhteeltaan hiukan parempi kuin polttomoottoriauto. Ero ei kuitenkaan ole kovin suuri. Eikä se ero siitä kovin paljon teknologian kehittyessä repeäkään, koska sähköautojen tehokkuutta parantava kehitys parantaa myös hybridien tehokkuutta.
Tarkka vertailu on tietysti sikäli vaikeaa, että vastaavan sähkö- ja hybridiauton saaminen rinnakkain on tällä hetkellä mahdotonta. Lisäksi esimerkiksi kylmä sää vaikuttaa autoihin eri tavalla. Sähköauto kärsii lämmittämisestä, mutta toisaalta sillä ei ole kylmäkäynnistysvaikeuksia. Sähköauto on painavampi akkujen vuoksi, mutta se voidaan tehdä vähän aerodynaamisemmaksi, jne.
Sitten vielä hyötysuhteeseen pitää ottaa mukaan polttoaineen tuotannon päästöt, ja…
Paljonko muuten bensojen ja dieseleiden jalostaminen vie energiaa tai paljonko siinä saastutetaan?
… sitten meneekin vielä vaikeammaksi. Bensiinin ja dieselin jalostushäviöt riippuvat tilanteesta (jopa siitä, kuinka paljon niiden keskinäinen kysyntä on), mutta yleisesti käytetty hyötysuhde on 83 %. Tämä tarkoittaa sitä, että energiasisältöön pitää laittaa 20 % lisää, jos haluaa koko ketjun todellisen kulutuksen.
Mutta tämä oli se helppo osuus. Se vaikea osuus liittyy voimalan polttoaineeseen. Jos kivihiilen jalostus tehdään parhaalla mahdollisella teknologialla ja huolellisella metaanin talteenotolla, sen jalostusenergiankulutus on jonkin verran pienempi kuin dinosaurusmehulla. Mutta jos laskentatapana käytetään koko teollisuuden päästöjä vs. koko teollisuuden tuotanto, niin kivihiilen tase on surkea. Jo pelkästään sen vuoksi, että maailmassa palaa koko ajan muutama hiilikaivos.
Ja tästä päästäänkin sinne vielä vaikeampaan juttuun: Energia ei ole välttämättä tässä tilanteessa oikea mittakeppi, vaan pitäisi käyttää kasvihuonepäästöjä. Ja oikeastaan vielä kasvihuonevaikutusta jollain määritellyllä aikavälillä. Aikaväli on olennainen metaanipäästöjen vuoksi.
Karkeasti katsottuna kokonaisuus on selvä. Jos sähkö tuotetaan kivihiilellä tai muulla korkeapäästöisellä fossiilisella (ruskohiili, öljyhiekka, turve), niin kun huomioidaan koko jalostusketju maan alta pyöriin, sähköauton päästöt ovat huomattavasti korkeammat kuin vastaavalla öljykäyttöisellä. Tämä johtuu siitä, että kivihiilen ominaispäästö on niin paljon suurempi.
Jos sähkö tuotetaan öljyllä, kisasta tulee tiukka. Tätä kisaa ei kuitenkaan tule, koska harva on niin vesipää että tekisi öljystä sähköä isommassa mitassa.
Jos taas sähkö tuotetaan maakaasulla, niin silloin sähköauto voittaa. Tosin jos sitten rinnalle laitetaan maakaasuauto, taas on tiukka kilpailu.
Olennaista tässä ei siis lopulta ole se, mitä desimaaleja sähköauton hyötysuhteeseen saadaan. Olennaista on se, miten se sähkö on tuotettu. Höpötykset 90 %:n hyötysuhteesta kuuluvat siihen samaan kategoriaan, jossa verrataan sähkömegajouleja ja polttoarvoja yhteismitallisena.
Lisäksi kun lasketaan ilmaston muutoksen osalta 60% sähkön tuotannosta on muuta kuin fossiilisia niin siinä onkin sitten polttomoottorilla saavutettavaa. Jossain Norjan eteläosissa tuo "hyötysuhde" olisi sähköautolla 100%.
Ei välttämättä. Asiaa pitää aina tarkastella "mitä jos" -skenaarioina.
Tässä tuollainen "mitä jos" -skenaario tuolle Norjan eteläosan sähköautolle. Jos Olav pysyy kotona, päästöt ovat nolla. Jos Olav tankkaa sähköautonsa tankkiin 30 kWh norjalaista vesivoimaa, tilanne on eri. Nimittäin Olavin tankkauspäätös ei muuta norjalaisen vesivoiman tuotantomäärää. Silloin sitä vesivoimaa riittää vientiin (vaikkapa Tanskaan) 30 kWh vähemmän. Tämä taas tarkoittaa sitä, että Tanskassa Mikkel joutuu tekemään 30 kWh enemmän sähköä. Ja Tanskassa se sähkö tehdään kivihiilellä, jolloin päästöt ovat esimerkiksi 30 kg hiilidioksidia.
Koko kuvio on erittäin monimutkainen ja vaikeasti hahmotettavissa. Olennaista on kuitenkin se, että jos paikassa X kulutetaan n kWh:ta, niin jossain saman sähköverkon alueella pitää tuottaa n kWh:ta lisää. Tässä kohdassa puhutaan marginaalisähköstä. Ja koko ajan enenevässä määrässä saman sähköverkon alue tarkoittaa Eurooppaa. Toisaalta Euroopassa käytännössä ainoa lisättävissä oleva kapasiteetti on hiilivoimaa. Kaikkea muuta käytetään jo nyt niin paljon kuin resurssit sallivat.
Tämä ei ole tietysti mikään kiveen hakattu tilanne. Jos jossain vaiheessa Euroopasta alkaa löytyä ylimääräistä vähäpäästöistä kapasiteettia, niin sitten tilanne muuttuu radikaalisti. Ylimääräistä kapasiteettia voi löytyä joko negawatteina tai megawatteina, mutta ihan heti sitä löydy mistään. (Okei, Islanti on eri tarina. Siellä sähköauto on lähes nollapäästöinen ihan oikeastikin.)
ensio (guest) 29 Oct 2009 20:58
