Näin ajat sähköautolla taloudellisesti

Sähköautot kuluttavat vähemmän energiaa kuin polttomoottoriautot, koska sähkömoottorin hyötysuhde on huomattavasti suurempi kuin polttomoottoriautolla. Sähkömoottorin hyötysuhde on noin 90 % luokkaa, kun uusilla polttomoottoreilla päästään parhaassakin tapauksessa 30 %:iin.

Molemmissa autoissa syntyy häviöitä mekaanisessa voimansiirrossa – ja sähköautossa myös laturissa, akustossa ja moottoria syöttävässä taajuusmuuttajassa.

Normaalikäytössä sähköauton kokonaishyötysuhde pistorasialta pyöriin on noin 60-70 % tuntumassa, kun polttomoottoriautolla puhutaan 20-30 prosentista (tankilta pyöriin). Tarkat arvot riippuvat autosta, olosuhteista ja ajotyylistä, mutta suuruusluokat ovat nämä.

Talvella tätä eroa hieman tasoittaa se, että polttomoottorin hukkalämpö voidaan käyttää ohjaamon lämmittämiseen.

Käytännössä kaikki perinteiset periaatteet edelleen voimassa

Sähköautoon pätevät samat fysiikan lait kuin polttomoottoriautoonkin, eli taloudellisen ajon perusperiaatteet voi opiskella DI Markku Ikosen klassikkoteoksesta Aja taloudellisesti (2013), joka löytyy myös Turun ammattikorkeakoulun verkkosivuilta.

Taloudelliseen ajoon liittyvää opettelua ja kikkailun tarvetta täyssähköautolla helpottaa se, että kaikki nykyaikaiset sähköautot ovat ”automaattivaihteisia” – lainausmerkit siksi, että autoissa ei ole perinteisessä mielessä vaihteistoa ollenkaan, vaikka vaihteenvalitsin on täsmälleen samanlainen kuin automaattivaihteisessa autossa: sähköautoissa kiinteävälityksinen alennusvaihde, ei moniportaista eikä edes portaatonta vaihteistoa. Vaihdevivulla käytännössä valitaan vain ajosuunta.

Vaihteistoa ei tarvita, koska sähkömoottorin vääntömomentti pysyy kutakuinkin vakiona kierroslukualueesta riippumatta. Koska moottori vääntää kunnolla jo nollakierroksilta, ei tyhjäkäyntiä eikä mekaanista kytkintä tarvita. Sekä vaihteiston että kytkimen puuttuminen parantaa sekin voimalinjan kokonaishyötysuhdetta.

Vältä turhia kiihdytyksiä – ja myös jarrutuksia

Yksi sähköautojen ja hybridiautojen vahva etu on, että sähkömoottori toimii myös generaattorina, eli moottorijarrutuksessa energia saadaan kerättyä talteen takaisin akustoon.

Tämän varaan ei kuitenkaan kannata tuudittautua: regeneroivan jarrutuksen hyötysuhde on vain 60-70 prosentin suuruusluokkaa, joten sitäkään ei kannata käyttää, jos hidastaminen ei ole välttämätöntä.

Jokainen ylimääräinen jarrutus – tekipä sen moottorilla tai jarrupaloilla tarkoittaa myös sitä, että joudut hetken päästä kiihdyttämään takaisin tavoitenopeuteen.  Turhien jarrutusten ja pysähdysten välttäminen kannattaa siis aina.

Helpointa taloudellinen ajo on autoilla, joissa rullaaminen on tehty mahdollisimman helpoksi. Esimerkiksi Mercedes Benz B250e täyssähköautossa regeneroinnin eli hyötyjarrutuksen voimakkuutta voi säätää vaihdevivuilla. D+ vaihteella auto rullaa täysin vapaasti, kun ”kaasupoljin” nostetaan. Samanlainen rullausvaihde löytyy mm. Mitsubishi Outlander PHEV pistokehybridistä ja Hyundai Ioniq Electric täyssähköautosta. Mersu pisteyttää ajotapasi ja voit tarkistaa ekonäytöstä kuinka hyvin olet hyödyntänyt rullaamista.

Ripeä kiihdytys kannattaa

Polttomoottoritekniikasta perillä olevat tietävät, että polttomoottorin hyötysuhde osakuormalla on huomattavasti huonompi kuin kovalla kuormituksella. Tämän takia polttomoottorilla kannattaakin kiihdyttää reippaasti – kuitenkin niin, että vaihtaa suuremmalle vaihteelle riittävän ajoissa, koska korkeilla kierroksilla hyötysuhde putoaa sielläkin.

Sama pätee myös sähkömoottoriin, joskaan ero ei ole suuren suuri: osakuormalla hyötysuhde on 80 prosentin pinnassa ja parhaimmillaan jopa 95 %. Joka tapauksessa, kaasupolkimen käyttöä ei tarvitse varoa vaan ohje reippaasta kiihdytyksestä toimii myös sähköautoilla.

Taloudellinen ajaminen talvella

Vaikka sähkömoottori toimii sutjakasti vaikka pakkasta olisi -40 ℃ eikä tehoelektroniikkakaan pakkasta hätkähdä, ajoakun kanssa tilanne on valitettavasti toinen: akun sisäiset häviöt kasvavat pakkasella. Muutaman asteen pakkanen ei tunnu juuri missään, mutta kun mennään -10 ℃ alapuolelle, kulutus kasvaa.

Sähköauton kulutusta talvella kasvattavat samat fysiikan lait kuin polttomoottoriautojenkin tapauksessa: pakkasilma on tiheämpää kuin lämmin ilma, joten ilmanvastus on suurempi. Vaikutusta lisää aavistuksen myös se, että pakkasilmassa on vähemmän vesihöyryä kuin lämpimässä ilmassa (yleinen väärinkäsitys on että asia menisi päin vastoin, mutta vesimolekyylit on kevyempiä kuin typpi- ja happimolekyylit). Ja tähän päälle vielä kaikki laakerien kangistumiset ynnä muut voimansiirron häviöitä kasvattavat tekijät. Myös loskassa ajaminen lisää ajovastusta, joten auto kuin auto kuluttaa talvella enemmän energiaa kuin kesällä.

Fysiikan lakien vaikutusta kompensoivat hieman ihmisen asettamat lait: talvella moottoriteiden ja maanteiden nopeusrajoituksia on laskettu, joten toimintasäteen kutistuminen jää muutamaan kymmeneen prosenttiin.

Ensimmäinen sääntö taloudelliseen talviajoon on: säilytä autoa lämpimässä tallissa, jos vain on mahdollista. Tällöin ajoakun häviöt pysyvät etenkin lyhyillä matkoilla lähes yhtä pienenä kuin lämpimälläkin säällä.

Jos auto seisoo pihalla ja siinä on akkujen esilämmitystoiminto, akut kannattaa esilämmittää ennen lähtöä. Sama pätee sisätilojen lämmitykseen: kun sisätilat lämmitetään johdon päässä, säästyy akkusähköä itse ajamiseen. Akku lämpiää sitä ladattaessa, joten akkujen latauksen valmistuminen kannattaa ajastaa lähelle lähtöaikaa talvisin aina kun mahdollista.

Akkujen esilämmityksellä on myös se merkitys, että kylmää (pakkasen puolella olevaa) litiumakkua voi purkaa, muttei ladata, joten regeneroiva jarrutuskin on pois pelistä jos akku on jääkylmä. Osa autoista, kuten Mitsubishi Outlander PHEV, kytkevät regeneroivan jarrutuksen kokonaan pois päältä akkujen ollessa jääkylmät: auto liukuu kaasu nostaessa vaikka vaihteistosta olisi säädetty regen maksimiin. Toiset autot, kuten BMW i3 simuloivat regeneroivaa jarrutusta kitkajarruilla.

Tiivistelmä

  • Jokainen turhaa jarrutusta seuraava turha kiihdytys vie energiaa. Aja ennakoivasti.
  • Vaikka regeneroiva jarrutus säästää energiaa ja jarrulevyjä ja -paloja, sen hyötysuhde ei ole lähelläkään sataa prosenttia.
  • Talvella autoa kannattaa säilyttää lämpimässä – mikäli tämä ei ole mahdollista, akku ja sisätilat kannattaa esilämmittää kun auto on johdon päässä.

Vesa Linja-aho, Metropolia-ammattikorkeakoulu

2 kommenttia

  • Juha

    Tiedän ja olen käytännössä havainnut että polttomoottoriauton taloudellisin matkavauhti on alhaisin nopeus, minkä auto jaksaa suurimmalla vaihteella jouhevasti vetää, omalla dieselgolfillani siinä 60-70km/h. Työmatkani on lähes sataprosenttisesti maantieajoa, muutama mäki kuitenkin on ja alamäet minulla on ollut tapana rullata vapaalla kuten myös risteyksiin pitkänkin matkan päästä, moottorilla jarrutan tietysti siinä tapauksessa jos haluan vauhdin hidastuvan nopeammin. Työaikani ovat sellaiset ettei näillä kulmilla silloin liiku juuri muut kuin peurat. Olen pyrkinyt ajamaan työmatkani mahdollisimman taloudellisesti ja siitä on tullut oikeastaan harrastus, alitan pääsääntöisesti jopa valmistajan ilmoittaman kulutuksen. Valtiovallan painostuksesta ja (perusteettomista) veronkorotuksista, Viherhörhöjen lynkkausmielialasta sekä lehdissä päivittäin olevista syyllistävistä artikkeleista johtuen pakko kai minunkin on jonkinlainen sähköauto seuraavaksi hankkia, mutta mietin että mikäköhän sitten on sähköauton taloudellisin matkanopeus? Vaihteitahan siinä ei ole, joten se ei asiaan vaikuta. Sähkiksen sanotaan olevan nykivässä kaupunkiajossa taloudellisempi kuin maantiellä, mikä ei oikein mene järkeeni. Pitäisikö sitten maantielläkin ajaa kiihdytellen ja pysähdellen kuten kaupungissa, vai miten voisi samoihin kilometrimääriin päästä matka-ajossa? Vai onko kyse enimmäkseen siitä, että kaupungissa ei nopeudet nouse juuri yli viidenkympin, eli tasaista viittäkymppiä ajaen maantielläkin kulutus olisi minimaalinen? Pystyykö sähköautoilla rullaamaan vapaalla? Säästöajosta on vuosien varrella tullut minulle eräänlainen pakkomielle, joten siksi tämä asia askarruttaa. Eli siis lyhyesti: mikä on sähköauton taloudellisin matkanopeus?

    • Pekka Pohjonen

      Sähköauto on taloudellisimmillaan n. 40 km/h nopeudessa, polttomoottori hiukan korkeammalla, n 60-70km/h nopeudessa. Ero johtuu ennen kaikkea siitä, että sähköauton hyötysuhde on merkittävästi parempi, jolloin merkittävin kulutukseen vaikuttava tekijä on ilmanvastus oheisen kuvaisen mukaisesti. Polttomoottorin hyötysuhde on lähtökohtaisesti heikompi ja voimansiirrossakin on yleensä suuremmat häviöt.

      Ero kaupunkiajon kulutuksessa riittyy juurikin nopeuteen. Jatkuva regenerointi ja uudelleen kiihdytys on sähköautollakin epätaloudellista. Aina syntyy häviöitä, kun energiaa muutetaan muodosta toiseen. Niinpä kineettisen energian hyödyntäminen ”loppuun asti” rullaamalla, on taloudellisin mahdollin käyttää se hyödyksi. Regeneroidessa kineettisestä energiasta saadaan talteen 50-80%, hiukan olosuhteista ja autosta riippuen.

      Sähköautolla on kyllä mahdollista rullata vapaalla. Toisilla malleilla se on helpompaa kuin toisilla.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *

*

Hyväksyn tietojen tallennuksen