Avainsana: biometanoli

Keskusteluissa kuulee kaikenlaisia käsityksiä sähköautoista. Koska olen seurannut liikenteen sähköistymistä ainakin 15 vuotta ja omassa käytössäkin sähköauto on jo viidettä vuotta, olen kerännyt tähän joitakin vastauksia muutamiin kysymyksiin.

Tuottaako sähköauton akun valmistaminen niin suuret co2-päästöt, että kannattaa ennemmin ajella vaikka dieselillä?

• Ei, akun valmistaminen tuottaa päästöjä, mutta viimeistää vuodessa tai parissa (luokkaa 25tkm) polttomoottoriauton päästöt ohittavat akun valmistuksen päästöt. Katso laskurilinkit alempana.

Miksi sähköautoja tarvitaan päästöjen vähentämisessä?

• Sähköauton hyötysuhde on ihan ylivoimainen, siis sekä tank-to-wheel, well-to-tank että kokonaishyötysuhde, mihin tahansa (esim. polttomoottori, polttokenno, magnesiumhydriditöhnäkierto, power-to-x + polttomoottori jne) verrattuna. Energiaa menee siis hukkaan vähemmän. Katso kuva.
  
• Katso myös suuntaa antavat kuvat siitä, mihin energia menee polttomoottoriautossa ja mihin sähköautossa.

Tuleeko sähkö sitten töpselistä?

• Meillä ainakin tulee, kiitos Fingrid ja Caruna. Sillä voi sitten ladata sähköautoa oikein hienosti.

Paljonko sähköauton energia maksaa vuodessa?

• Jos ajokilometrejä kertyy vuodessa 20000 ja auton kulutus on 0,20 kWh/km eli 20 kWh/100km, kuluu sähköä vuodessa 4000 kWh. 0,12 e/kWh hinnalla vuosikustannus on 480e eli kuukaudessa 40e.
  
• Päivitys 2022: Sähköenergian hinta on noussut, joten 0,15 e/kWh hinnalla vuosikustannus on 600e eli kuukaudessa 50e.

Riittääkö sähköä? Pitääkö olla OL3 joka kylässä?

• Lasketaan vähän vaikka 2019 luvuilla, en äkkiseltään löytänyt tialstokeskuksesta uudempia.
  Aktiivisen henkilöautokannan lukumäärä oli 2995305 henkilöautoa, ja henkilöautoilla ajettiin vuodessa keskimäärin 13600 kilometriä. Kilometrejä kertyi siis 40736148000.
  Arvioidaan sähköauton keskikulutukseksi 0,2 kWh/km (minulla on vuosittainen keskikulutus ollut aina alle 0,15 kWh/km, mutta isommissa autoissa ehkä enemmän), ja muutama prosentti menee lataushäviöihin, joten sähköä menee noin 8147 GWh. Sähkön kokonaiskulutus Suomessa oli 86085 GWh, joten sähkön kokonaiskulutus kasvaisi alle 10%, jos joka ikinen henkilöauto muuttuisi kertaheitolla huomenna sähköiseksi. Energian kokonaiskulutus laskisi samalla huomattavasti, koska polttomoottori tuhlaa tolkuttomasti energiaa huonon hyötysuhteensa takia. Suomessa on enimmillään käytetty sähköä yli 93000 GWh vuonna 2007, joten siihen verrattuna sähköautot eivät nosta sähkön kulutusta mitenkään dramaattisesti, ja tässä siis oletettiin, että huomenna jokainen auto on sähköauto. Autoja lataillaan pääasiassa öisin, joten järjestelmän tehokaan ei olisi ongelma.
  
• Olkiluoto 3, jonka sähköntuotanto on vihdoin käynnistynyt, tuottanee tuollaiset 12000 GWh vuodessa, mutta tuulivoimallakin tehtiin jo vuonna -19 yli 6000 GWh, vuonna -20 7788 GWh ja vuoteen -22 mennessä tuo noin kaksinkertaistuu, tai ainakin rakenteilla on sen verran kapasiteettia. Tuotannon vaihtelevuuden takia tuulivoima tarvitsee säätövoimaa tai kysyntäjoustoa jonkunmoisen osan tehostaan. Tämä on oman keskustelun aihe, mutta lopputulos laskelmasta on, että on ihan realistista sähköistää ainakin koko henkilöautokanta nykyisen ja suunnitteilla olevan sähköntuotanto- ja siirtokapasiteetin puitteissa.

Ovatko akut ongelmajätettä?

• Akkuja kierrätetään, joko ensin paikallisakuksi tai suoraan akkumateriaalien kierrätykseen.

Entä tuulivoimaloiden siivet? Niitä ei kai voi kierrättää?

• Tuulivoimalat kierrätetään. Lavat ovat kompisiittirakenteensa takia haastavimpia osia, mutta niistä voi valmistaa esimerkiksi rakennusteollisuuden komposiittimateriaalia.

Hlö nn kertoi, että sähköautot ovat niin painavia, ettei niihin voi itse vaihtaa renkaita.

• Eivät ole.

Onko akkumateriaalien tuotanto epäeettistä tai ympäristöä kuluttavaa?

• Kaivostoiminta on aina jollain tavoin ympäristölle haitallista, vähintään paikallisesti. Siksi ympäristövaikutukseeen pitäisi kiinnittää enemmän huomiota. Koboltin tuotanto esimerkiksi Kongossa on ollut varoittava esimerkki erilaisine eettisine ongelmineen. Koboltista noin neljännes menee laiteakkuihin, neljännes autoihin, loput muuhun käyttöön, mm. metalliseoksiin ja öljynjalostuksen käyttöön. Itse asiassa suurin osa koboltista käytetään ihan muualla kuin akuissa, esim. työkaluissa, väreissä, katalyyttiaineena ja sen sellaisessa käytössä.
  Jostain syystä vasta sähköautojen yleistymisen myötä on alettu kiinnittää huomiota koboltin tuotanto-olosuhteisiin. Parempi tietysti huomata ongelmat myöhässä kuin ei lainkaan. Vaikka koboltin osuus autoakkujen katodimateriaalista vähenee (uudemmat NMC-kemiat, koboltittoman LFP-kemian käyttö, esim. Tesla on siirtynyt tähän), koboltin kysyntä kasvaa. Tämä voi toki olla Suomelle hyväkin juttu, sillä Suomen maaperästä löytyy paljon kobolttia – kunhan kaivostoiminta tehdään mahdollisimman vähän ympäristöä haittaavasti.
  
• Elinkaaritarkastelussa sähköauton akkuun tarvitaan kuitenkin paljon vähemmän raakamateriaalia kuin polttomooriauton tankkiin, 30 kg vs 17000 litraa, joten sähköauto vähentää osaltaan öljyntuotannon aiheuttamia ekologisia ja eettisiä ongelmia sekä geopoliittisia riskejä.

Pitääkö olla 50ke arvoinen laturi pihalla?

• Jos haluaa, muista päivittää myös sähköliittymä järeämmäksi. Me muut pärjäämme joko type2-liitäntäisellä latausasemalla (500e), voimavirtaan liitettävällä kaapelilla (250e) tai auton mukana tulevalla latausjohdolla (0e).

Mitenkäs vety, mydiesel, biokaasu ja sen sellaiset?

• Bioliemet eivät ratkaise oikein mitään. Palmuöljy tai Nesteen käyttämä sivutuotteena saatava rasvahappotisle eivät ole mitenkään ongelmattomia raaka-aineita, vaan lisäävät maankäytön muutosta, siis esimerkiksi sademetsien hakkuita. Hiilinielun vähenemisen takia päästöt saattavat jopa kasvaa fossiiliseen polttoaineeseen verrattuna. Jätteet kannattaa toki jalostaa biopolttoaineeksi, se on ihan järkevää. Toinen juttu miksi sähkö on ylivoimainen ratkaisu, on hyötysuhde.
  
• Autoissa (Suomessa) käytettävä kaasu on tarkemmin sanottuna metaania, joka on jalostettu joko raa’asta maakaasusta tai biokaasusta. Raaka bioreaktorikaasu sisältää metaania 50-70, hiilidioksidia 25-50, typpeä 0-2 prosenttia ja lisäksi vaihteleviä määriä happea, vetyä, rikkivetyä, ammoniakkia ja muutamia muita kaasuja, sekä vesihöyryä. Reaktorikaasu puhdistetaan aina, jotta siitä saadaan poistettua ainakin rikkivety ja vesihöyry. Sen jälkeen sitä voi käyttää vaikkapa paikallissa energiantuotannossa. Jos biokaasu halutaan jalostaa liikennepolttoaineeksi, siitä pitää poistaa inertit kaasut eli lähinnä hiilidioksidi ja typpi. Liikennekäyttöön tarkoitetussa biometaaninissa tulee olla yli 97% metaania. Jalostusmenetelmiä on useita, mutta noin suunnilleen 100 m3 reaktorikaasua (metaani 60%) tuottaa 60 m3 eli 43 kg biometaania, tässä on energiaa 2150 MJ eli 597,7 kWh, ja sähköä jalostamiseen kuluu noin 24 kWh. Metaanihävikki on menetelmästä riippuen 0-4%. Lisäksi polttomoottorit päästävät noin 5 g/kWh palamatonta metaania pakokaasujen mukana ulos, joka vastaa noin 2 prosenttia moottorin kokonaiskulutuksesta. Metaani puolestaan on varsin voimakas kasvihuonekaasu, noin 86 kertaa lämmittävämpi kuin hiilidioksidi 20 vuoden ajanjaksolla tai 25 kertaa lämmittävämpi 100 vuoden aikajaksolla.
  
• Biokaasu on ihan kiva juttu, mutta se kannattaa hyödyntää pääsääntöisesti raskaassa liikenteessä, laivoissa jne, ja paikallisesti (esim. maatalous-> bioreaktori -> työkoneet) tai polttaa voimalassa sähköksi ja lämmöksi. Laajaan käyttöön se ei riitä, ei vaikka kaikesta jätteestä puserrettaisiin viimeinenkin kaasukupla – ja tämä toki kannattaakin tehdä.
  
• Lasketaan vähän, jotta saadaan käsitys biokaasun riittävyydestä.
  
  • Metaanin energiasisällö on 50 MJ/kg eli noin 13,9kWh/kg, kun vastaavasti bensiini on 32 MJ/l (n.8,9kWh, 43 MJ/kg) ja diesel 36 MJ/l.
    
  • Vuonna 2020 liikennekäytössä olevilla 2748448 henkilöautolla (20/Q4) ajettiin 39092 miljoonaa kilometriä eli keskimäärin 14223 kilometriä vuodessa.
    
  • Uudehkojen bensiiniautojen keskimääräinen kulutus Leaseplanin mukaan oli 6,9l/100km. Energiaa kului siis 61,4 kWh/100km eli 0,614 kW/km eli 2,208 MJ/km. Vastaava energiasisältö on noin 4,5 kg:ssa kaasua, joka on aika hyvin linjassa testiraporttien kanssa, joten pidetään 4,5 kg / 100km kulutusta kaasuauton keskimääräisenä kulutuslukemana.
    
  • Vuonna 2020 biometaanin tuotanto oli noin 110 GWh ja biokaasun tuotanto noin 768 GWh.
    
  • Tällä 2020 tuotetun biometaanin määrällä keskiverto henkilöauto liikkuu siis 179123921 kilometriä. Toisin sanoen kaasu riittää noin 12593 keskivertohenkilöauton vuoden ajoihin. Tuon verran (11 958) liikennekäytössä olevia autoja on esimerkiksi Jämsässä. Esimerkiksi Espoossa henkilöautoja on noin kymmenkertaisesti (123 750).
    
  • Vastaavasti määrä riittäisi 65km ajoihin vuodessa, jos se jaettaisiin tasan jokaiselle liikennekäytössä olevalle henkilöautolle.
    
  • Suomen Biokierto ja Biokaasu ry:n mukaan Suomen teknistaloudelliseksi biokaasun tuotantopotentiaaliksi mädätystekniikalla on arvioitu olevan noin 10 TWh eli kymmenkertainen nykyiseen nähden. Tämä tosin vaatisi jo nyt paljon käytössä olevien biojätteiden, lietteiden, elintarviketeollisuuden jätteiden ja kaatopaikkakaasujen lisäksi laajaa nurmien ja kesantojen hyödyntämistä.

• Biokaasun tankkaaminen ja käyttäminen voi tuntua ympäristöteolta, ja vähän maakaasua korkeammalla hinnalla (vai onko se nykyään jopa halvempaa) toki tulee tukeneeksi biokaasun valmistajaa. Biokaasun tankkaaminen ei ikävä kyllä kuitenkaan vähennä kokonaisuudessaan fossiilisen polttoaineen käyttöä, koska biokaasu käytettäisiin joka tapauksessa johonkin. Jatkossa biokaasu tullee jakeluvelvoitteen piiriin, joten sitä sekoitetaan joka tapauksessa maakaasuun, ja vähentää sitä kautta päästöjä. Henkilöautoissa kaasutrendi vähän niin kuin meni jo. Esim. VW, joka on tällä hetkellä ellei ainoa niin ainakin merkittävin kaasukäyttöisten henkilöautojen valmistaja, lopetti jo kaasuautojen kehittämisen. Toistaiseksi niitä kyllä vielä valmistetaan.
  
• Vihreän eli vähäpäästöisen vedyn käyttö lisääntyy jatkossa energiaratkaisuissa ja teollisuuden prosesseissa, mutta tuskin niinkään autoissa, ainakaan henkilöautoissa. Katso hyötysuhde.

Mitä jos sähköauton sähkö tehdäänkin fossiilivoimalassa?

• Vaikka kaikki sähköautojen sähkö tehtäisiin suunnilleen pahimmalla mahdollisella tavalla eli lauhdekivihiilellä (n. 900 gCO2/kWh – Suomessa kulutetun sähkön päästökerroin 2020 oli oikeasti 72 gCO2/kWh) niin sähköauto olisi silti parempi kuin nummelalainen mediaaniauto.
  Toisaalta jopa kivihiilestä saadulla sähköllä valmistettu ja sitä energianaan käyttävä sähköauto on päästöiltään parempi kuin polttomoottoriauto.

Mitäs sitten vielä?

• Sähköautot vähentävät merkittävästi kasvihuonepäästöjä, mutta autoilu aiheuttaa muitakin ongelmia. Jarrujen hiukkaspäästöt ovat sähköautoilla hiukkasen pienemmät, koska regenerointi vähentää jarrujen käyttötarvetta, mutta renkaista tulee yhtä lailla hiukkasia ja mikromuovia kulkipa auto millä hyvänsä energialla. Sähköauto vie myös ihan saman verran tilaa liikenteessä, joten niistä ei ole juuri apua ruuhkiin paitsi siten, että ruuhkassa jurnuttaessa ne eivät aiheuta pakokaasupäästöjä ja pilaa ilmaa. Myös parkkitilaa kuluu ihan saman verran. Koska muut kuin päästöihin liittyvät ongelmat pysyvät samana, joukkoliikenteen pitäisi olla ensisijainen vaihtoehto – ja sekin mieluiten sähköisenä.

Kolme laskuria, joilla voi itse vertailla autoja:

• MIT carboncounter
  • lähtöarvot: Bensa 1,50 e/l, diesel 1,4 e/l, näyttää tuossa $/gallon, sähkö 15c/kWh
  • Sähköntuotannon päästöt 80 gCO2/kWh (Suomessa kulutetun sähkön päästökerroin 2020 oli 72 gCO2/kWh)
  • Akun valmistus 100 kg CO2/kWh (LFP-akut on luokkaa 60-70 kg CO2/kWh)
  • Korko 3%
  • Muista osin oletusarvot
• Transport & Environment
• Traficom
  

Akkutietoa suomeksi

Kobolttimarkkinoista

Sähköautojen CO2-elinkaarianalyysi

Akkumateriaaleista

Biokaasuteknologia – raaka-aineet, prosessointi ja lopputuotteiden hyödyntäminen

Päivitys 220313:
Sähköntuotannon ominaishiilidioksidipäästöt 2021: 63 gCO2/kWh
Sähkönkäyttö vuonna 2021: 86 TWh

Tämän kirjoituksen aiempia versioita on julkaistu vuosina 2019-2021 somessa. Kirjoittajalla ei ole sidoksia auto- akku- tai energiateollisuuteen tai niiden tuotteiden markkinointiin. Tietojen oikeellisuus on pyritty varmistamaan, mutta tarkkuutta ei taata.Kerro toki, jos löydät virheitä.
Kuvat: http://www.transportenvironment.org