BLOGI: Sähköauton akun kesto - turha huolenaihe?

Sähköautoihin liittyvissä keskusteluissa yleinen, ellei yleisin, keskustelun ja huolenaihe on akun käyttöikä. Usein argumentoidaan, että akkutakuun päättymisen jälkeen akku olisi loppu ja siten pakko uusia.

Akkujen pitkät takuuajat kertovat valmistajien luottamuksesta tekniikan kestoon. Akkujen takuut ovat yleisesti ottaen pidemmät kuin uusien autojen yleiset takuut. Yleisin akkutakuu on tällä hetkellä kahdeksan vuotta tai 160 000 km, toki autokohtaisia ja jopa mallikohtaisia eroja esiintyy. Pääsääntöisesti takuu kattaa akun kuntotilan 70 % tasolle uuden akun kapasiteetista takuuajan sisällä. On hyvä tiedostaa, että esimerkiksi 80 % kuntotilassa oleva akku ei suinkaan ole käyttökelvoton. Auton toimintasäde on siinä vaiheessa vastaavasti 80 % uudesta ja auto voi siten palvella vielä vuosia hieman erilaisessa käyttötarkoituksessa kuin uutena.

Auton käytön muuttuminen elinkaaren aikana onkin yleistä. Esimerkiksi monet taksit päätyvät ammattikäytön jälkeen yksityiskäyttöön huomattavasti pienempiin ajomääriin, tai vaikkapa perheen ykkösauto siirtyy kakkosautoksi uuden auton hankinnan yhteydessä, ja jää sitten vähäisemmälle käytölle.

Litiumioniakut luonnollisesti kuluvat ajan ja käytön myötä, kuten kaikki muutkin käyttöhyödykkeet. Käytetty akku käytetyssä autossa auton hinnan laskun myötä on myös edullisempi kuin uusi akku uudessa autossa, aivan kuten käytetty moottori tai vaihteisto ovat käytetyssä autossa edullisempia kuin uudessa autossa.

Litiumioniakkuihin tulee myös joskus, tosin tämän hetken tiedon valossa harvoin, vikoja, jotka vaativat korjausta. Sähköautojen akut on monessa tapauksessa rakennettu modulaarisesti, jolloin akkua ei tarvitse uusia kokonaan, vaan korjauksena voidaan vaihtaa moduuli, jossa vikakohta sijaitsee. Autokeskuksessa on jo usean vuoden ajan ollut valmius korjata akkuja vaihtamisen sijaan. Henkilöstöämme koulutetaan jatkuvasti uusimpien tekniikoiden diagnosointiin ja korjaamiseen ja investoimme myös tarvittaviin laitteisiin ja työkaluihin hyvin etupainotteisesti.

Akkutekniikasta

Korkeajänniteakku on rakennettu minimissään lähes sadasta ja maksimissaan jopa tuhansista pienistä metallipareista, eli akkukennoista. Yhden kennon nimellisjännite riippuu valituista miinus- ja plus-navan materiaaleista. Yleisesti käytettävillä kennomateriaaleilla nimellisjännite on noin neljä volttia (~3.7 V). Haluttu korkeajännite saadaan kytkemällä tarvittava määrä kennoja sarjaan. Yleinen noin 400 voltin taso (800 voltin jännite tulee todennäköisesti yleistymään tulevaisuudessa) saavutetaan kytkemällä noin sata kennoa sarjaan. Akun haluttu kokonaiskapasiteetti taas saadaan kytkemällä tämän esimerkkitapauksen kohdalla näitä kennosarjoja rinnan. Jos yhden kennon kapasiteetti olisi 4 Ah, saataisiin 48 kWh akku tehtyä kytkemällä kolmekymmentä 400 voltin kennostoa rinnan. Tällaisessa toteutuksessa akussa olisi 3000 kennoa, jotka voisivat olla jaettuna esimerkiksi 15 moduuliin. Akun kapasiteettia voidaan muokata lisäämällä tai vähentämällä moduuleita. Useissa sähköautomalleissa onkin tarjolla eri kapasiteetilla olevia akkuja, joiden perusrakenne on sama ja moduulien määrä määrittää akun kapasiteetin. Pienimmät kennot ovat lieriömäisiä, hieman AA-kokoista sormiparistoa suurempia. Näitä kennoja nimitetään sylinterikennoiksi. Kennot voivat olla myös prismaattisia tai pussimaiseen kuoreen niputettuja levyjä. Kuvassa 1 on esitetty eri kennotyyppien periaatekuvat. Suuremmissa kennoissa yhden kennon kapasiteetti voi olla jopa yli 100 Ah, jolloin akku voi olla rakennettu pelkällä sarjaankytkennällä noin sadalla kennolla. Tällaisessa toteutuksessa akun kapasiteettia voidaan muokata jännitettä muuttamatta vain vaihtamalla erikapasiteettiset kennot akkuun.

Kuva 1

Erään merkin akkujen kestosta saadun datan perusteella akkujen kapasiteetti oli laskenut 160 000 km ajon jälkeen keskimäärin 4-5 %. Tämän kerätyn tiedon perusteella akkujen arvellaan kestävän 80 % kuntotasolle (uuteen verraten) noin 10-15 vuotta tai noin 600 000 – 800 000 km ajoa. Lataussyklejä nämä määrät sisältäisivät noin 1500 kappaletta (lähde: How Long Does a Tesla Battery Last? (findmyelectric.com) 30.8.2021). Huomioitavaa on, että edelleen 10-15 vuoden ja jopa puolen miljoonan ajokilometrin jälkeen akussa on edelleen jäljellä 80 % kapasiteetista ja auto on käyttökelpoinen. Suomen Autotuojat ja -teollisuus ry:n mukaan autolla ajetaan keskimäärin 300 000 km ennen romutusta, joten tämän tiedon valossa akut kestäisivät pidempään kuin Suomessa autolla keskimäärin ajetaan.

Sähköauton akun voidaan odottaa Suomen olosuhteissa kestävän 80 % kuntotasolle keskimäärin noin 1500 latausta.

Huomioitavaa akkujen kestossa on se, että suurempikapasiteettinen akku kestää samassa automallissa suuremman ajomäärän kuin pienempi. Eri mallien välillä ei voida suoraan vetää yhtäläisyyttä tähän, koska myös sähkönkulutus vaikuttaa lataustarpeeseen. Tutkimustiedon valossa akkujen voidaan odottaa Suomen olosuhteissa kestävän 80 % kuntotasolle keskimäärin noin 1500 lataussykliä. Yksi lataussykli tarkoittaa 100 % akun varauksen käyttöä. Lataamalla kaksi kertaa 30 % varaustasosta 80 % varaustasolle (50 % lisää varausta) tulle täyteen yksi 100 % lataussykli.

Kestoikää voi mielestäni arvioida laskemalla 1500 x WLTP toimintamatka x 0,7. Tässä kaavassa on huomioitu olosuhteiden tuomaa lisäkulutusta jo mukaan ja saadaan realistinen arvio. 400 km WLTP toimintamatkalla tällä kaavalla olisi akun kuntotila keskimäärin 420 000 km ajon jälkeen 80 % tasolla. Tällöin kyseisellä autolla pääsisi vielä kuitenkin WLTP olosuhteissa 320 km yhdellä latauksella.

Yhteenveto

Mielestäni siis huoli akun kestosta on Suomessa pitkälti turhaa. Suomen olosuhteet ovat erinomaiset litiumioniakun säilymiselle hyväkuntoisena, akku kun säilyy paremmin kylmissä kuin kuumissa olosuhteissa. Lisäksi akun normaali ikääntymisen mukanaan tuoma kapasiteetin lasku ei tee akkua tai autoa käyttökelvottomaksi, vaan käyttötapa voi hieman elinkaaren aikana muuttua. Tässä kirjoituksessa kerron siitä, miten käyttäjä voi itse maksimoida akun keston esimerkiksi lataustavan optimoinnilla.