Sähköautojen tekninen kehitys 2010-luvulta nykypäivään

Ensimmäiset sähköautot olivat liikenteessä maailmalla jo yli 100 vuotta sitten. Esimerkiksi Detroit Electric valmisti yli 10 000 sähkötoimista autoa vuosien 1907–1939 välisenä aikana. Detroit Electriciä pidetään Aku Ankasta tutun Mummo Ankan auton esikuvana, ja muualla kuin Aku Ankan sivuilla vuosisadan takaisia sähköautoja ei juuri enää nähdä.

Ensimmäinen kehitysaalto (2010–2013) – sähköauto saapuu markkinoille

Nykyaikaisten sähköautojen ensimmäisen aallon tuotannot alkoivat noin vuosina 2010–2013. Tämän aallon tunnetuimpia malleja olivat Nissan Leaf, Tesla Model S, BMW i3 ja Renault Zoe. Teslaa lukuun ottamatta nämä mallit eivät enää pärjää sähköauto-ominaisuuksien vertailussa moderneille sähköautoille, kulutuksen ollessa poikkeus. Leaf, Zoe ja i3 ovat tunnettuja erittäin kohtuullisesta energiankulutuksestaan, mikä selittyy osin niiden pienemmällä kokoluokalla.

Kaikki neljä mallia olivat tuotannon alussa kaksivetoisia, ja Teslasta tuli myöhemmin saataville myös nelivetoversiot. Moderneihin sähköautoihin verrattuna tuotannon alkupään Zoe, i3 ja Leaf jäävät selvästi jälkeen akkukokojen osalta, kapasiteettien ollessa noin 19–40 kWh. Myös latausominaisuudet olivat rajallisia, sillä pikalatausteho oli enintään noin 50 kW. Neliveto on sen sijaan yleistynyt merkittävästi myöhempien sähköautomallien vetotapavaihtoehdoissa.

Toinen kehitysaalto (noin 2020) – sähköautosta yleisauto

Sähköautojen toinen kehitysaalto ajoittui noin vuoteen 2020, jolloin mallivalikoima kasvoi Suomen markkinoilla huomattavasti. Tässä vaiheessa nelivetotekniikka yleistyi ja akkukoot kasvoivat merkittävästi, 60–80 kWh:n kapasiteetin asettuessa uudeksi standardiksi. Samalla pikalatausteho nousi jopa noin 200 kW:n tasolle ja akun aktiivinen lämmönhallinta yleistyi varusteena.

Toisen aallon aikana useat saksalaiset valmistajat toivat uusia sähköautomalleja markkinoille. Esimerkkeinä voidaan mainita VW Groupin MEB-pohjalevylle perustuvat mallit, kuten ID-sarja ja Skoda Enyaq, BMW:n iX3 ja i4 sekä Mercedeksen EQ-mallit. Myös Tesla toi tässä vaiheessa markkinoille suuren volyymin mallinsa Model 3:n ja Model Y:n. Tekninen kehitys otti merkittävän harppauksen ensimmäiseen aaltoon verrattuna, ja erityisesti pitkien ajomatkojen tekeminen helpottui suurempien akkukokojen ja tehokkaamman pikalatauksen ansiosta.

Kolmas kehitysaalto (nykyhetki) – 800 voltin järjestelmät ja tehokkuus

Sähköautojen kehityksen kolmas aalto on käynnissä tällä hetkellä. Tämän vaiheen selkeimpänä tunnusmerkkinä voidaan pitää 800 voltin korkeajännitejärjestelmien yleistymistä. Vaikka 800 V -arkkitehtuuri on ollut käytössä jo aiemmin, esimerkiksi Kia EV6:ssa vuodesta 2021 lähtien, järjestelmät ovat nyt leviämässä laajemmin myös muiden kuin korealaisten valmistajien malleihin.

800 voltin järjestelmä on käytössä muun muassa uudessa BMW iX3 (NA5) -mallissa, jossa maksimipikalatausteho on noussut jopa 400 kW:n tasolle. Korkeajännitejärjestelmät yleistyvät myös muilla saksalaisilla ja kiinalaisilla valmistajilla. Akkukoot eivät enää kasva merkittävästi yli 80 kWh:n, vaikka iX3:n lanseerausmallissa onkin poikkeuksellisen suuri, 108,7 kWh:n akku.

Miksi korkeampi jännite yleistyy?

Korkeamman jännitteen yleistymisessä voidaan nähdä niin sanottu muna vai kana -ilmiö. Autojen korkeajännitejärjestelmät yleistyvät samaan aikaan, kun 800 V:tä tukevat pikalatausasemat yleistyvät latausverkostossa. Korkeamman jännitteen keskeinen etu liittyy pikalataukseen: suuremmat tehot ovat mahdollisia ilman, että latauskaapelin poikkipinta-alaa täytyy kasvattaa. Tehon kasvattaminen pelkästään virtaa lisäämällä 400 voltin järjestelmissä vaatisi kaapeleiden jäähdytystä tai merkittävästi paksumpia kaapeleita, mikä tekisi niistä raskaita ja hankalia käyttää.

Liitettävyys ja mobiilisovellukset

Nykyisen kehitysaallon tunnusmerkkeihin kuuluu myös autojen liitettävyystoimintojen voimakas kehittyminen. Merkittävä osa modernin sähköauton käyttökokemusta tapahtuu mobiilisovelluksen kautta. Älypuhelin voi toimia jopa auton avaimena, ja auton sekä käyttäjän välinen yhteys on entistä tiiviimpi.

Sovelluksen kautta hallittavia toimintoja ovat muun muassa latausten ohjaus, reittien suunnittelu, akun esilämmitys, auton etäpäivitykset ja huoltovaraukset. Toiminnot kehittyvät jatkuvasti, joten täysin kattavaa listausta on vaikea tehdä ilman, että se vanhenee nopeasti.

Sähköauto osana energiaverkkoa – V2X-ratkaisut

Kolmannen aallon aikana yleistyy myös ajatus autosta osana energiaverkkoa. Sähköautoissa on erilaisia V2X-toimintoja (Vehicle to X). V2L (Vehicle to Load) tarkoittaa virran ulosottoa auton akusta esimerkiksi sähkötyökaluja tai retkeilykäyttöä varten. V2G (Vehicle to Grid) -ratkaisussa auton akku osallistuu sähköverkon tasapainottamiseen, mahdollisesti pörssisähkön hintojen mukaan ohjattuna. V2H (Vehicle to Home) -toiminnossa auto toimii kodin varavirtalähteenä, mahdollistaen esimerkiksi aurinkoenergian varastoinnin tai sähkökatkoihin varautumisen. V2G- ja V2H-toiminnot edellyttävät sekä yhteensopivaa autoa että kiinteistöön asennettavaa, toimintoa tukevaa latauslaitetta.

Autojen mallisukupolvet ovat perinteisesti noin seitsemän vuoden mittaisia ennen täysin uutta mallia. Sähköautojen kehityksessä on nähtävissä samankaltainen, noin seitsemän vuoden välein tapahtuva merkittävä kehitysaskel. Ensimmäisen aallon sähköautoja on edelleen liikenteessä täyttämässä auton perimmäistä tehtävää: kuljettamassa ihmisiä ja tavaroita paikasta toiseen. Sama pätee myös toisen ja kolmannen aallon autoihin vielä tulevina vuosikymmeninä, huolimatta siitä, että tekninen kehitys jatkuu edelleen.