BLOGI: Mitä sähköauton lataamisessa kannattaa huomioida?

Paljonko lataustehoa tarvitaan?

Autojen koeajoraporteissa ilmoitetaan usein maksimaalinen pikalatausteho sekä auton sisäisen laturin maksimiteho. Latausajat ilmoitetaan usein pikalataukselle varaustasosta 10 % tasoon 80 % ja AC -lataukselle varaustasosta 0 % tasoon 100 %. Näistä pikalatauksen varaustasot kuvaavat hyvin todellista tilannetta yli auton toimintasäteen pituisella matkalla akkua pikaladattaessa, mutta AC -latauksen kohdalla todellinen tilanne on eri. Ei ole järkevää eikä tarpeellista ajaa akkua arkiajossa aina mahdollisimman tyhjäksi ja sitten ladata 100 %:iin.

Perustelen asiaa numerojen kautta.

"Ei ole järkevää eikä tarpeellista ajaa akkua aina mahdollisimman tyhjäksi ja sitten ladata TÄYTEEN."

Keskimääräinen ajosuorite Suomessa on noin 14 000 km luokkaa vuodessa. Uusilla autoilla ajetaan enemmän kuin vanhoilla. Sähköauto on usein hyvin kannattava paljon ajavalle halvemman energian vuoksi, joten oletetaan, että uudella sähköautolla ajetaan keskimäärin 25 000 km vuodessa. Sähköauton keskikulutus on auton koosta ja energiatehokkuudesta liikkuen yleensä 15-30 kWh / 100 km välillä. Tästä keskiarvoksi tulisi 22,5 kWh, jota voidaan käyttää ympärivuotisena keskiarvona.

Koko vuoden kulutus tällä keskiarvolla olisi 25 000 km ajomäärällä 5625 kWh. Keskinopeudella 50 km/h auto liikkuu 500 tuntia vuodessa. Kun vuodessa on 8760 tuntia, auto seisoo yli 8000 tuntia vuodessa. Oletamme vielä lataushäviöksi hieman yläkanttiin 15 %, jolloin ladattavan sähköenergian tarve on noin 6500 kWh. Lataushäviö riippuu lataustehosta, pienellä teholla ladattaessa suhteellinen lataushäviö on suurempi kuin suurella teholla. Käytännössä lataushäviö on luokassa 3-10 % ladatusta energiasta. Häviöt johtuvat akun lämpenemisestä sekä auton latauselektroniikan tarvitsemasta energiasta ja pikalatauksessa myös mahdollisesti tarvittavasta akun jäähdytyksestä.

Paljonko siis tarvitaan lataustehoa? Jos auto on latauksessa aina seisoessaan paikallaan, latauksen keskimääräiseksi ottotehoksi (ottotehossa on häviö huomioituna) tulisi 0,8 kW. Normaalista pistorasiasta tämä tarkottaisi noin 3,5 A virralla lataamista. Sähköauton lataamiseen tarvitaan kuitenkin yleensä vähintään 5-6 A virta, jotta auto alkaa lataamaan, joten tämä on vain laskennallinen arvo pohdinnan taustaksi.

Kuten edellä osoitin, jos autoa voisi ladata aina sen ollessa pysäköitynä, ei edes 25 000 km ajomäärä vuodessa vaatisi kuin tavallisesta pistorasiasta pienellä virralla lataamisen. Käytännössä autoa ei aina voi ladata, mutta yleensä auto seisoo kotipihassa tai työpaikan parkissa noin 8-10 tuntia päivässä. Jos autoa voi ladata joka päivä 8 tuntia, niin edellä mainituilla arvoilla keskimääräiseksi latauksen ottotehoksi tarvittaisiin 2,3 kW, eli 10 A virta tavallisesta pistorasiasta. 10 tunnin latausajalla vastaavasti riittäisi 8 A virta ja tämä onkin pistorasiaan sopivien tilapäislaturien yleinen latausvirran taso. Type 2- pistokkeesta voi yhdestä vaiheesta ottaa 3,7 kW lataustehon ja tämä riittäisi helposti, jos lataaminen on säännöllisesti mahdollista auton seisoessa pysäköitynä. Jos kotona tai työpaikalla on esimerkiksi 11 kW latausasema ja auto pystyy tämän tehon hyödyntämään, riittää lataukseen päivässä esimerkin ajomäärällä ja kulutuksella pari tuntia.

"Akun kannalta pienellä teholla lataaminen on optimaalista."

Pienellä teholla ladattaessa akku ei kuumene ja kennojännitteet pysyvät parhaiten tasapainossa. Kannattaa myös huomioida, että suuri latausteho on suhteellinen käsite. Pieneen akkuun (esim 24 kWh) 50 kW pikalataus on kuormittavampaa kuin suureen akkuun (esim. 100 kWh). Suurikapasiteettisen akun maksimaalinen pikalatausteho onkin yleensä huomattavasti suurempi kuin pienikapasiteettisen, toki jotain poikkeuksia on akkukemioihin liittyvien seikkojen vuoksi.

Akun keston kannalta on myös hyvä välttää kapasiteetin äärialueita. Akkua ei kannata ajaa aivan tyhjäksi eli lähelle 0 % varaustasoa eikä ladata 100 % varaukseen, ellei täydelle lataukselle ole välttämätöntä tarvetta. Akun voi toki täysin huoletta ladata täyteen, jos sille on tarve. Optimaalisinta olisi käyttää akun varausaluetta 40 %- 60 %, mutta se ei kuitenkaan ole täysin välttämätöntä. Jos ajetaan 20 % akun varauksesta päivittäin, riittäisi lataaminen joka toinen tai joka kolmas päivä.

Akussa on yleensä enemmän kapasiteettia, kuin arkiajossa päivittäin tarvitsee, joten optimaalista olisi pitää akun varaus arkiajossa käytettävän kapasiteetin ympärillä tasaisesti. Esimerkki: jos päivässä kuluu 40 % akun varauksesta, kannattaa ladata akku päivittäin 70 % tasoon ja ajaa 30 % tasoon, tai ladata päivittäin 80 % tasoon ja ajaa 40 % tasoon. Tällöin akku toimii keston kannalta parhaalla varausalueella.

Koska päivittäin lataaminen on useissa käyttötapauksissa suositeltavin ratkaisu akun keston suhteen, on tärkeää, että päivittäinen lataaminen on mahdollisimman vaivatonta. Omakotitalossa kannattaa panostaa latausasemaan, jossa on kiinteä kaapeli. Tällöin lataamiseen kuluu itseltä vain muutama sekunti aikaa päivässä. Auton pysäköinnin jälkeen vain kaapelin kiinnitys ja laturi hoitaa loput. Liikkeelle lähdettäessä taas pistoke telineeseen ja matkaan. Rivi- ja kerrostaloissakin on usein valmiina lämmitystolppia. Näistä saa pienillä muutoksilla (mikäli kaapelointi on valmiiksi riittävä) latauskäyttöön sopivat pistorasiat tarvittaessa energiamittauksella. Yhtiömuotoisessa asumisessa tietysti täytyy huomioida yhtiön säännöt ja mahdolliset lupa-asiat kuntoon ennen muutostöitä.

"Pikalatausta ei suositella ainoaksi lataustavaksi, koska jatkuva suurella teholla lataaminen voi alentaa akun kestoikää."

Pikalatausta ei suositella ainoaksi lataustavaksi, koska jatkuva suurella teholla lataaminen voi alentaa akun kestoikää. Pika- ja suurteholaturit ovat yleensä moottori- ja maanteiden varrella ja tämä kuvastaa niiden käyttötarkoitusta. On tärkeää saada nopeasti lisää energiaa akkuun, kun liikutaan pitkää matkaa. Kun kotona tai työpaikalla on mahdollista ladata auto arkiajoihin, pikalatausta tarvitaan vain yli auton toimintamatkan pituisilla reissuilla. Pikalataukseen tarvittava aika riippuu laturista, autosta, olosuhteista ja tarvittavasta energialisäyksestä. Käytännössä useimmissa uusissa autoissa pystytään yleensä lataamaan lämpimään akkuun riittävän tehokkaalla laturilla lataustasosta 10 % tasoon 80 % noin 15-30 minuutin ajassa eli pienen jaloittelun ja kahvitauon aikana. Pidemmällä taipaleella on muutenkin suositeltavaa pitää pieni tauko 2-3 tunnin välein kuljettajan oman vireystilan vuoksi.

"Pikalataus kannattaa tehdä suoraan ajosta, kun akku on valmiiksi lämmennyt sopivaan lämpötilaan."

Akku ottaa tällöin paremmin latausta vastaan kuin kylmänä heti liikkeellelähdön jälkeen. Pikalaturit ovat usein aikaperusteisesti hinnoiteltuja, joten energia on kalliimpaa, jos akku ei ota virtaa hyvin vastaan. Pikalataukseen kannattaa myös mennä alhaisella varaustasolla. 5-10 % varaustasolta alkaen lämmin akku ottaa virtaa yleensä sen, mitä maksimiarvoksi ilmoitetaan. Latauksen vastaanottokyky toki laskee akun täyttyessä, mutta alhaiselta varaustasolta aloittamalla pystytään hyödyntämään akun ominaisuudet parhaiten. Pikalatauksessa ei yleensä kannata (muutama poikkeus toki on) ladata juurikaan yli 80 % varaustason, koska lataus pääsääntöisesti hidastuu huomattavasti noin 80 % varaustasolla ja aikaperustaisessa hinnoittelussa energian hinta nousee. Blogisarjan aiemmassa kirjoituksessa käsittelin tarkemmin sähköautojen akkujen kestoa.

Yhteenveto

Lataaminen tiivistettynä: kannattaa ladata usein ja pienellä teholla. Erityisesti kannattaa välttää akun ajamista täysin tyhjäksi ja akkua ei kannata ladata täyteen, mikäli ei ole tarvetta. Pikalatausta kannattaa käyttää vain pidemmillä matkoilla, aloittaa suoraan ajosta mahdollisimman tyhjällä akulla ja ladata maksimissaan noin 80 % varaustasolle.