Tässä vertailussa polttomoottoriautolla tarkoitetaan autoa, jossa ei ole mitään hybridijärjestelmää ja joka toimii yli 12V jännitteellä.
Yksinkertaistettuna voidaan todeta, että toiminnalliset erot sähkö- ja polttomoottoriautojen välillä on niissä osissa, jotka sähköautossa toimivat korkeajännitteellä. Polttomoottoriautoissa on yleensä vain 12V sähköjärjestelmä, joten kovin suurella teholla toimivia sähkölaitteita ei niissä voi olla. Matalalla jännitteellä toimittaessa korkeisiin tehoihin vaadittaisiin suurta virtaa, joka aiheuttaa ongelmia mm. johtimien mitoituksessa.
Yhteistä sähköautoille ja polttomoottoriautoille on esimerkiksi alustan rakenne, kitkajarrut, käytännössä kaikki 12V jännitteellä toimiva eli esimerkiksi viihdejärjestelmä, ajovalot, istuimien lämmitys ja muut pienitehoiset lämmittimet ja pistorasiat.
Auton perusrakenteen kannalta oleellista on sähkömoottorin pieni koko verrattuna polttomoottori-vaihteisto -yhdistelmään. Sähkömoottori toimii ajoneuvokäytössä laajalla pyörimisnopeusalueella ja vääntää heti liikkeellelähdön jälkeen maksimiväännöllä. Tästä johtuen sähkömoottori ei tarvitse vaihteistoa voimansiirtoon, toki sähkömoottorin ja tasauspyörästön välissä on yleensä alennusvaihde, eli kiinteä välitys. Pienen tilantarpeen vuoksi sähkömoottori saadaan sijoitettua akselille helposti ja esimerkiksi nelivetoautoissa onkin yleensä oma sähkömoottori kummallakin akselilla. Jopa pyöräkohtaisia moottoreita löytyy, mutta ne ovat toistaiseksi harvinaisempia toteutuksia. Sähkömoottoreille siirretään energia kaapeleilla, jotka on helppo sijoittaa alustaan pienen tilantarpeen vuoksi. Näin ollen akseliväliä voidaan muokata suhteellisen vapaasti ja esimerkiksi matkustamon lattia voidaan rakentaa täysin tasaiseksi. Sisätilojen käytettävyys ja matkustamon tilat ovatkin yleensä paremmat sähköautossa kuin ulkomitoiltaan vastaavassa polttomoottoriautossa.
Sähköauton lataamista varten autossa on luonnollisesti oltava korkeajänniteakku sekä vaihtovirtalatauksen mahdollistamiseksi sisäinen laturi. Sisäinen laturi tasasuuntaa autoon syötettävän vaihtovirran akussa varastoitavaksi tasavirraksi. Pääkomponenetteja ovat myös sähkömoottori sekä usein siihen integroitu invertteri. Invertteri voi olla myös sähkömoottorista erillään. Invertteri muuntaa akusta tulevan tasasähkön sähkömoottorin käyttämäksi vaihtosähköksi sekä jarrutusenergian talteenottovaiheessa generaattorina toimivan sähkömoottorin tuottaman vaihtosähkön takaisin tasasähköksi, joka syötetään akkuun.
Sähköauton etu sähkömoottorissa polttomoottoriin verrattuna on se, että sähkömoottoria voidaan käyttää generaattorina autoa hidastettaessa, jolloin liike-energia muutetaan generaattorilla sähköksi ja varastoidaan akkuun. Polttomoottorilla voi hidastuksessa käyttää moottorijarrutusta, mutta tällöin energia häviää voimansiirron vastuksina esimerkiksi kitkasta johtuen lämmöksi, kuten kitkajarruissakin. Moottorijarrutuksella voidaan toki säästää jarruja ja polttoainetta pelkkään kitkajarrujen käyttöön verrattuna, koska moottorijarrutuksessa moottorinohjaus katkaisee polttoaineen syötön moottoriin.
Jos on harvoin tarvetta pitkille ajomatkoille, ei sähköautoa tarvitse välttämättä koskaan ladata muualla kuin kotona.
Sähköauton sisäinen laturi mahdollistaa myös lataamisen isolla eri tehoskaalalla, aina tavallisesta pistorasiasta noin 1,8 kW ottotehosta ylöspäin auton sisäisen laturin ja ulkoisen latausaseman tehon rajoissa. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että jokainen normaali turvallisessa kunnossa oleva pistorasia on sähköauton ”huoltoasema”, kun taas polttomoottoriauto täytyy aina tankata huoltoasemalla. Auton käytössä tämä on huomattava ero. Jos on harvoin tarvetta pitkille ajomatkoille, ei sähköautoa tarvitse välttämättä koskaan ladata muualla kuin kotona. Käytännön vinkkejä sähköauton lataamiseen on käsitelty tämän blogisarjan aiemmassa kirjoituksessa.
Joissain sähköautoissa on jo tarjolla myös energian ulosotto, esimerkiksi tavallinen 230V pistorasia. Näistä voi saada jopa 3,7 kW teholla virtaa, jolloin pistorasiasta voisi käyttää esimerkiksi sähkötyökaluja, joita yleensä käytetään normaalista seinäpistorasiasta. Jos sähkön ulosottomahdollisuudet lisääntyvät tulevaisuudessa ja akkukoot kasvavat, on mahdollisia käyttösovellutuksia olemassa lukemattomasti. Yhtenä tapausesimerkkinä voisi olla työkäytössä oleva pakettiauto, isohkolla esim. noin 100 kWh tunnin akulla. Vaikkapa 50 km siirtymä sähköttömään työkohteeseen, autosta 10 tuntia 1,5 kW keskiteholla sähkön ulosottoa ja siirtymä takaisin varikolle. Isolla pakettiautolla tämä veisi arviolta 45-50 kWh energiaa, kun työkalujen käyttö veisi 15 kWh ja 100 km ajo 30-35 kWh. Akku riittäisi tähän helposti ja jäljelle jäisi vielä runsaasti varmuusvaraakin, olettaen että akku ladattaisiin aina varikolla seuraavaa päivää varten täyteen.
Esilämmitetty sähköauto on kovallakin pakkasella aina nopeasti lämmin sisältä ja kaikki lasit sulana.
Sähköautoissa myös ilmastoinnin kompressori tai vaihtoehtoisesti ilmalämpöpumppu toimii korkeajännitteellä. Ilmalämpöpumpun toiminta on ilmaa jäähdytettäessä vastaava kuin ilmastoinnin kompressorilla ja ilmaa lämmitettäessä toiminta on päinvastaista. Ilmastoinnissa siis siirretään lämpöä autosta ulos ja lämpöpumpulla lämpöä ulkoa sisään tai autosta ulos. Jos sähköautossa ei ole lämpöpumppua, niin lämmitys hoidetaan korkeajännitteellä toimivalla lämpövastuksella. Lämpövastus on usein myös ilmalämpöpumpun rinnalla turvaamassa lämmöntuoton kaikkein kylmimmissä olosuhteissa, joissa lämpöpumpun teho ei välttämättä riitä.
Korkeajännitteellä toimiva lämmitys ja jäähdytys mahdollistaa auton esilämmityksen kylmissä oloissa ja esijäähdytyksen kesäkuumalla. Polttomoottoriautoissa ilmastoinnin kompressori on hihnavetoinen, jolloin kompressori toimii vain moottorin käydessä. Kompressorin tarvitsema teho otetaan apulaitehihnalla kampiakselilta hihnan välityksellä. Lämmitys otetaan vastaavasti moottorin hukkalämmöstä, jota syntyy vain moottorin käydessä. Polttomoottoriautoissa on joskus myös pienitehoinen lämmitysvastus ilmakanavassa nopeuttamassa sisäilman lämmitystä, mutta niitä ei voi käyttää esilämmitykseen, koska 12V akku tyhjenisi nopeasti ja auto ei enää käynnistyisi. Esilämmitys on polttomoottoriautoissa toki mahdollista sähkötoimisilla lämmittimillä verkkovirtaan kytkettynä tai polttoainekäyttöisellä lisälämmittimellä ilman verkkovirtaa.
Sähköautoissa lämmitys toimii polttomoottoriautoja nopeammin, koska sähkövastus lämmittää pienempää massaa kuin polttomoottoriautoissa. Sähkövastus lämmittää lämmityslaitteen nestekierrossa olevaa nestettä. Ilmalämpöpumpussa lämmitetään lämmönvaihdinta paineistamalla kylmäaine kaasusta nesteeksi, jolloin faasimuutos vapauttaa energiaa ympärilleen. Kylmäainemäärä on yleensä 500-1000 grammaa, joten lämpeneminen tapahtuu nopeasti. Kylmäaineesta lämpö saatetaan siirtää myös jäähdytinnesteeseen ja siitä edelleen nesteestä ilmaan -lämmönvaihtimella lämmitetään ilmaa.
Polttoainekäyttöinen lisälämmitin lämmittää ensin jäähdytinnestettä, jonka jälkeen ilma lämpenee nesteestä ilmaan -lämmönvaihtimessa jäähdytinnesteen välityksellä. Jäähdytinnestettä on tyypillisesti useita litroja, jopa 10 litraa ja lisäksi polttomoottorissa lämpenee myös itse moottorin massa, joten sen lämpeneminen vie huomattavasti enemmän aikaa kuin sähköautossa lämpöpumpulla tai lämmitysvastuksella tapahtuva lämmitys.
Tämän lämmitysnopeuden eron huomaa käytössä myös hyvin. Esilämmitetty sähköauto on kovallakin pakkasella aina nopeasti (10-15 minuuttia) lämmin sisältä ja kaikki lasit sulana. Jossain autoissa esilämmitys käyttää myös lasien lämmitystä ja istuimen lämmittimiä, jolloin autoon meneminen on entistäkin mukavampaa.
Sähköautoissa esilämmitysmahdollisuus on lähes aina integroituna ja lähes kaikissa on myös esilämmitys ja -jäähdytys tehtävissä joko ajastamalla tai etäkäytöllä esimerkiksi mobiilisovelluksella. Polttoainekäyttöiset lisälämmittimet ja sähkötoimiset moottorin- ja sisätilanlämmittimet ovat taas useimmiten jälkiasennettavia lisävarusteita polttomoottoriautoissa.
Jos sähköauton esilämmitys tai -jäähdytys hoidetaan auton ollessa latauksessa, energia otetaan yleensä sähköverkosta ja akun varaus pysyy lataustavoitteen mukaisena. Pienitehoisella latauksella (ns. sukolataus) verkosta tuleva teho ei välttämättä riitä lämmitykseen ja tällöin auto ottaa akusta tarvittavan lisäenergian.
Korkeajännitteellä toimiva lämmitys ja jäähdytys mahdollistavat myös auton sisälämpötilan ylläpidon pidemmän aikaa auton seisoessa paikallaan, jos vain akussa on riittävästi varausta. Polttomoottoriautossa tämän lämpötilan ylläpidon pidempiaikaisesti estää jo lainsäädäntö. Moottorin joutokäynti on lain mukaan sallittu vain kahden minuutin ajan, jos lämpötila on yli -15 °C, ja maksimissaan neljä minuuttia tuota rajaa kylmemmässä (Tieliikennelaki 729/2018 55 §). Tietysti polttoainekäyttöisellä lisälämmittimellä voidaan autoa lämmittää, mutta pidempiaikaisessa käynnissä lisälämmitin syö 12V akun tyhjäksi ja estää auton lämmittämisen paikallaan ollessa.
Sähköauto on ominaisuuksienSA vuoksi erittäin miellyttävä talviauto.
Lämmöntuotto on nopeaa ja ainakin omien kokemuksieni perusteella täysin riittävää, kokemukseni tosin ovat tällä hetkellä vain noin –20 °C lämpötiloihin saakka. Kuitenkin täytyy todeta, että kovilla pakkasilla lämmitys vie huomattavan paljon energiaa ajon aikana, kun kylmyys lisää ajovastuksia muutenkin ja toimintasäde voi hyvinkin puolittua kesäolosuhteisiin nähden. Kovalla pakkasella polttomoottoriauto säilyttää etenkin maantieajossa paremmin toimintamatkansa, kun hukkalämpöä hyödynnetään lämmitykseen. Tällä osa-alueella sähköauto häviää selvästi polttomoottoriautolle.