Porsche Mission E viitoittaa tietä tulevaisuuden pikalataukseen

Frankfurtin kansainvälisten automessujen julkaisuista Audi Q6 eTronin ohella ehkä mielenkiintoisin konseptiauto oli saman valmistajan Porsche Mission E. Kyseessä on täyssähköinen, nelivetoinen urheiluauto, jonka suorituskyky on samoilla hehtaareilla Tesla Motorsin P90D:n kanssa.

Mielenkiintoisin tekninen ero löytyykin auton latauspuolelta: Auto lataa ison, ehkä 95 kWh akkunsa 80% tasolle vain 15 minuutissa.

Euroopan pikalatausstandardi CCS on speksattu 170 kilowatin latausteholle, käyttäen 400 voltin jännitettä. Tällä teholla sähköauto lataa n. 900 kilometrin kantaman tunnissa. Vertailun vuoksi Tesla Supercharger lataa parhaimmillaan 135 kW, mikä vastaa noin 710 kilometriä tunnissa.

Nyt saksalaiset tuuppasivat messuille auton, mikä lataa 340 kW teholla. Laturi työntää siis kaksi ja puoli kertaa nopeammin energiaa akkuun Teslan laitteisiin verrattuna, noin 1800 km tunnissa.

Teslalla karkeasti saman energiamäärän lataamiseen menee n. 40 minuuttia. Vartin latausaika 400 kilometrin ajolle alkaa olla jo lähellä bensatankkauksen viitekehystä.

lataustehot-1115

Ultranopean latauksen salaisuus on korkeajännite. Laturi toimii 800 voltilla. Korkeampi käyttöjännite tuo sekä latauksen että auton tehokomponenteille melkoisia vaatimuksia. Esimerkiksi jännitteen kytkentä on mutkikkaampaa.

Akkutekniikakin pitää miettiä uusiksi. Sähköautoissa yleisesti käytettu litium-ioni -akku ei välttämättä pysty ottamaan vastaan energiaa tällä teholla, joten webin keskustelupalstoilla onkin spekuloitu Porschen käyttävän uudempaa litium-titaani -kemiaa akustossa.

Mission E -konseptin akku- ja lataustekniikka on äärettömän mielenkiintoinen edistysaskel sähköautoalalla. Yhtään 340 kilowatin laturia ei vielä ole kaupallisessa käytössä, mutta halutessaan Volkswagenilla on muskeleita hoitaa sekä Diesel-gate ja bensakoneiden ilmeinen päästöhuijaus, että muutamankymmentä laturia pitkin Saksaa kuluttajien testattavaksi. Jälkimmäinen voisi olla hyvä PR-temppu nykyisessä tilanteessa.

Tyypillisellä Teslan Supercharger-asemalla on kahdeksan latauspaikkaa. Koko latauskentän maksimiteho on tällöin 540 kW.

Tyypillisellä Teslan Supercharger-asemalla on kahdeksan latauspaikkaa. Koko latauskentän maksimiteho on tällöin 540 kW.

Teslalla on jo satoja Supercharger-pikalatureita jokapäiväisessä käytössä, Mission E on vasta konsepti. On silti mielenkiintoista spekuloida mitkä olisivatkaan Teslan mahdollisuudet vastata Volkswagen-konsernin haasteeseen: Liikenteessä olevia Model S:iä ei voida ladata paljoa nykyistä suuremmilla tehoilla, Li-Ion kemian suorituskyky ei siihen riitä. Toisaalta Model S:n arkkitehtuuri mahdollistaa koko akkupaketin ja latausliitännän vaihtamisen uuteen melko helposti. Juuri näin Tesla parhaillaan tekee, vaihtaessaan 85 kWh akustoja hieman isompiin 90 kWh -paketteihin.

Sopisi Elon Muskin julkisuuskuvaan pitää julkaisutilaisuus uudesta Ludicrous-akusta, jonka voisi muutamalla tonnilla vaihtaa nyky-akun tilalle ja alkaa päivittämään Superchargereita vaikka tuplatehoille.

Tesla ei kuitenkaan markkinoinnissaan ole tuonut juurikaan uusia akkutekniikoita esille – kärkenä on litium-ionin massoittainen valmistaminen ja siten sen kustannusten madaltaminen.

Pikalatauksen kohdalla on myös muistettava se, että suurin osa sähköauton latauksesta tapahtuu kotona. Päivittäisen ajomatkan ollessa usein alle 50 km, ei autoa oikeastaan tarvitse ladata muualla. Pikalataus onkin ensisijaisesti pitkän matkan ajamisen mahdollistava väline, ja toisaalta myös keino “tankata” niille joilla ei ole kotilatausmahdollisuutta. Nykyisille akkutekniikoille jatkuva pikalataus ei tee hyvää, mutta tulevaisuuden teknologioiden myötä tämä ongelma arvatenkin pienenee.

Suurteholataus tuo haasteita sähköverkolle

Suuren tehon lataus tuo mukanaan aivan uudenlaisia haasteita sähköverkolle, varsinkin jos autokanta laajassa mitassa muuttuisi sähköiseksi.

Sähköenergian riittävyys ei tule heti vastaan, ainkaan pohjoismaissa. Sen sijaan suurten tehojen hetkellinen kytkentä on ongelmallista. Meillä Suomessa siirtoverkot ovat kestäviä, mutta Keski- ja Etelä-Euroopan heikommalle infrastruktuurille suuret pikalatauskentät voivat aiheuttaa taajuuden vaihtelua. Suomessakin liityntöjä saatettaisiin joutua vahvistamaan tai latausasemat täytyisi sijoittaa sähköverkon ehdoilla, eikä niinkään liikenteellisesti parhaille paikoille.

Näköpiirissä on myös uusiutuvan energian osuuden kasvu kaikesta sähköntuotannosta. Tällöin pörssisähkön hinnan tuntivaihtelu kasvaa, mikä voisi tehdä suurteholatauksen hinnasta arvaamattoman. Tämä tekisi latausoperaattorin kustannuksien laskennan hankalaksi, mikä puolestaan nostaisi latauksen hintaa kuluttajille.

Ajoittain jopa tuotannossa saattaisi olla vajetta. Fingrid on pohtinut tällaista mahdollisuutta jo tälle talvelle, Suomeen. Tähän sopii huonosti satunnaisesti tapahtuvat megawattiluokan kytkennät latauskentillä.

Varsinkin suurilla latauskentillä sähköä jouduttaneen puskuroimaan akustoihin. Sähkön varastointi teollisessa mittakaavassa on kuitenkin ollut hankalaa.

Kokeiluja on kuitenkin jo lähtenyt käyntiin. Esimerkiksi Helsingin Kalasatamaan tulee pohjoismaiden mittakaavassa suuri litium-ioni -akkustoihin perustuva sähkövarasto, joka toimii myös Helenin tutkimushankkeena. Sähköautoja ei Kalasatamassa kuitenkaan kytketä suoraan sähkövarastoon.

Tulevaisuuden pikalatauskenttä saattaakin palvella paitsi autoilijoita, myös sähköverkkoa ja energiayhtiöitä. Parhaimmillaan pikalatauskentät puskuroivat paikallisesti tuotettua aurinko- ja tuulivoimaa, tasoittavat kantaverkon jännitepiikkejä ja taajuutta sekä mahdollistavat vaikka koko paikallisen Porsche-klubin yhtäaikaisen pikalataukseen kytkeytymisen.

Akkupuskurointi laajassa mitassa nostaa latauskentän kustannuksia. Jos vetypolttokennotekniikka samalla muuntuu edullisemmaksi, voidaan olla tilanteessa jossa kustannusmielessä on yhdentekevää varastoidaanko kentällä vetyä tankkiin vai sähköä akkuun. Tällöin sähköauto menettäisi yhden tärkeimmistä kilpailueduistaan vetypolttokennoon nähden: edullisemman latausinfrastruktuurin.

Vedyn varastoinnin hyötysuhde on kuitenkin huomattavasti heikompi kuin puhtaan sähkön. Käytettävästä sähköenergiasta yli puolet kuluu vedyn tuotantoon elektrolyysissä ja paineistuksessa. Lisäksi vetypolttokenno ei voi jaella suuria tehoja lyhyillä vasteajoilla, mutta akusto pystyy. Kuitenkin ainakin tämän päivän tekniikalla suurten energiamäärien varastoiminen vetyyn on helpompaa.

Sähkön akkuvarastoinnissa voittaa se, joka pystyy tuottamaan laajassa mitassa akustoja edullisesti. Tässä tulevaisuudessa Tesla Motorsilla ja Panasonicilla on Gigafactoryn myötä hyvät kortit kädessä.

Ehkäpä Teslasta tulee paitsi autonvalmistus-, myös sähköverkkobisneksen vavisuttaja.

Teksti ja piirroskuva: Tuomas Sauliala. 

Tätä juttua varten on haastateltu ihmisiä alan piireistä, muun muassa Fingridiltä.

Päivitys 9.11. Poistettu maininta Teslan 90 kWh akkuvaihdon hinnasta, sekä tuotu huomio siitä että suurin osa latauksesta lopulta tapahtuu kotona eikä pikalatausasemalla.

  • Panu says:

    Onko se Porsche oikeasti ja todistetusti joskus ladannut 340 kW teholla?

    • Tuomas Sauliala says:

      Näinhän ne Frankfurtissa kovasti kertoivat. Tuohan on vasta konseptiauto, mutta teknologia esiteltiin aika valmiina. Varmasti jossain labrassa onkin ladannut tuolla teholla, mutta montako sykliä akut kestävät ja miten suuren osan latausajasta voidaan sisään ajaa 340 kW tehoa – se onkin toinen kysymys.

  • Pingback: - Autovouhotus
  • Jani Ikävalko says:

    Hei,

    Ei siitä vedystä ole tarkoitus sähköä jakaa sähköautoihin, vaan ihan vetypolttoainetta tankattavaksi polttokennokäyttösiin vetyautoihin, ja samalla tavan metaaniautoihin metaanina. Vedyn muuntaminen polttokennon kautta sähköksi sähköauton latausta varten on omituisin idea mitä vähään aikaan kuullut, mutta luultavasti johtuu siitä kollektiivisesta kieltämisestä asian suhteen,(koska esim. polittiinen paine) että ei haluta tunnustaa uusiutuvan vedyn ja metaanin olemassaoloa josta kaikki aurinko- ja tuulienergia saahaan talteen kaasuputkistoon haluttaessa – ja kun on oma lehmä ojassa niin ajetaan mieluummin näitä akustoja energian varastoinnin ratkaisuna helpon metaaniputkiston tai säiliöiden sijaan.

    Muutoin tsemppiä näille pikalatausasemille, latausaikaongelma julkisilla asemilla ratkeaa mutta halpaa se ei sähköauton omistajalle tule olemaan, ja halpojen kilometrien aikakausi tulee päättymään julkisilla latauspisteillä näiden yleistymisen myötä.

    • Tuomas Sauliala says:

      Kiitokset kommentista. Vedyn muuntaminen polttokennon kautta sähköksi autossa on tosiaan mielenkiintoinen ajatus, mutta ei missään nimessä uusi. Kaipa sitä on jo vuosikymmenet povattu tulevaksi. Ainakaan tuo Aalto-yliopiston proffa, jota haastattelin, ei pitänyt “vedyn varastointia putkistoon” mitenkään helppona asiana.

      Sellainen kulma kannattaa myös pitää mielessä, että uusien sähköautojen akkukapasiteetti tulee olemaan entistä suurempi, joten yhä suurempi osuus kaikista ajetuista kilometreistä ladataan kotona, siinä erittäin edullisessa kotilaturissa. Näin ollen halpojen kilometrien aikakausi on oikeastaan vasta edessä päin. Julkisen latauksen osalta pikalataus on oikeastaan kaikkialla jo nyt maksullista, ostoskeskuslataus pysynee monessa paikassa ilmaisena.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *