Tulevaisuuden ratkaisut

Sähköposti Tulosta PDF

Iveco ja amerikkalainen Nicola tekevät yhteistyötä sähköllä kulkevien kuorma-autojen kehittämisessä. Autot toimivat joko akkusähköllä tai polttokennon tuottamalla sähköllä.

Liikennesektorin kasvihuonepäästöjä pyritään vähentämään monella eri tavalla. Kuljetusten tulevaisuuden voimanlähteiksi on tarjolla eri vaihtoehtoja.
 
Ilmaston muuttuminen on selvimmin havaittavissa lämpötilan kohoamisena ja tuhoa tuottavien sään ääri-ilmiöiden lisääntymisenä. Kehitys huonompaan suuntaan on seurausta monesta eri tekijästä.
 
Auringon aktiivisuuden sekä maan kiertoradan ja akselien asennon muutokset, mannerlaattojen liikkeet sekä vulkaaniset toiminnot kuten tulivuorten purkaukset ovat niin sanottuja luontaisia tekijöitä, joihin ihmiset eivät voi vaikuttaa juuri ollenkaan.
 
Ihmiskunnan ja sen toimintojen aiheuttamat kasvihuonekaasujenpäästöt ovat vähitellen kasvaneet merkittäväksi tekijäksi ilmaston muutokseen. Näiden päästöjen vähentäminen onkäytännössä ainoa keino ilmaston muutoksen hidastamiseen. Tämä on otettava huomioon vakavasti myös kuljetussektorillaja liikenteessä.
 
Kehityksen ohjenuorana ovat kansainväliset sopimukset tavoitteineen.Euroopassa ne on huomioitumyös EU:n asettamissa teknisissävaatimuksissa ja tuottajien tavoitteissa. Tavoitteet kalustonpäästöjen vähentämiselle on asetettu jo pitkälle tulevaisuuteen sekä hiilidioksidin että pakoputkesta purkautuvien niin sanottujen haitallisten päästöjen osalle. Vaatimukset tiukkenevat portaittain ja valmisteilla on nykyisenEuro 6:n korvaava Euro 7 -normi.


Ajoneuvoja kuljettava kaasu on kahdessa eri olomuodossa: nesteytettynä ja kaasumaisena.
 
Polttomoottori
Polttomoottori on ollut autoilun alkuajoista lähtien kuljetuskaluston tärkein voimanlähde. Tosin myös sähkö oli mukana autoistumisen alkuvuosia muutamalla valmistajalla. Viime vuosina sähkömoottorit ovat alkaneet tulla polttomoottorien rinnalle tai korvaajiksi.
 
Liikenteessä oleva autokanta ei kuitenkaan muutu hetkessä. Nyt liikenteessä olevat autot ovat ajossa vielä vuosia, jopa vuosikymmenen ehkä parinkin, vaikka uusi kalusto olisikin muilla voimakoneilla varustettuja.
 
Polttomoottoreista ottomoottorit ovat jääneet lähinnä henkilöautojen ja kevyimmän kuljetuskaluston voimanlähteiksi. Raskaammassa kalustossa ne ovat vähemmistönä.
 
Dieselmoottorit ovat tällä hetkellä ylivoimaisesti tärkeimmät kuljetusten voimanlähteet. Vuosikymmenten kuluessa dieselitovat kehittyneet polttoainetalouden suhteen, jolloin hiilidioksidipäästötkuljetussuoritettakohti ovat vähentyneet huomattavasti. Pakokaasujen puhdistusmenetelmien avulla myös haitalliset päästöt ovat vähentyneet.
 
Kiristyvät päästömääräykset asettavat dieselmoottorien valmistajille entistä suurempia haasteita. Moottorien saaminen uusiensäännösten mukaisiksi vaatii huomattavan suuria panoksiatuotekehittelyyn ja testaukseen.
 
Yhteistyö moottorien valmistajien kesken varmasti lisääntyy ja saattaa syntyä myös yhteisyrityksiä, jotta resurssit riittävät tulevaisuuden moottoreiden kehitykseen ja valmistukseen.
 
Sähkömoottori
Sähkömoottori on ajon aikaisten päästöjen osalta polttomoottoriin verrattuna puhdas. Sen etuja ovat myös kevyempi rakenne, parempi hyötysuhde, korkea vääntömomentti jo alhaisilla kierroksilla ja mahdollisuus hyödyntää jarrutusenergia. Kuljetuksista aiheutuvien hiilidioksidipäästöjen kannalta tärkeää on, miten moottorin tarvitsema sähköenergia tuotettu.
 
Moottorin toimintaan tarvittava sähkö voidaan ladata auton akkuihin, tuottaa polttokennoilla tai ottaa tien yläpuolisista johtimista johdinautojen tapaan.


Ballardin valmistama kuljetuskalustoon tarkoitettu noin 100 kW:n tehoinen polttokenno. Jäähdyttimineen se painaa noin 320 kg ja vie tilaa reilut 0,6 m3.

Akkusähkö
Akkujen käyttö sähkövarastona on teknisesti yksinkertainen tapa. Suhteellisen painavina ne kuitenkin vähentävät hyötykuormaa enemmän kuin polttomoottorin korvaaminen sähkömoottorilla keventää omamassaa.
 
Lataamisen onnistumiseksi tarvitaan riittävän tehokkaiden latauspisteiden verkosto. Kuljetusten suunnittelussa joudutaan ottamaan huomioon toimintasäde ja mahdollisesti reitin varrella tarvittaviin latauksiin kuluva aika.
 
Tässä vaiheessa näyttää siltä, että akkukäyttöisiä kuorma-autoja on mahdollista tehdä jopa40 tonnin yhdistelmien vetoon. Toimintamatka latausten välillä on kuitenkin kriittinen tekijä niiden käytössä. Suuremmat yhdistelmäpainot eivät ainakaan vielä tunnu olevan valmistajien tavoitteissa mukana.
 
On myös ehdotettu akkujen lataamista ajon aikana induktioon perustuen tiehen upotetuista johtimista. On kyseenalaista, onko se taloudellisesti mahdollista toteuttaa.
 
Sähkö tien yläpuolelta
Johdinautojen tapaan tien yläpuolella olevilta johdoilta virtaa ottavia sähkökäyttöisiä kuorma-autoja on ollut ainakin Ruotsissa ja Saksassa käytännön testeissä.
 
Näissä autoissa on ollut myös pienehköt akut, jotka ovat mahdollistaneet lyhyet poikkeamat yläpuolisen johtoverkon ulkopuolelle. Järjestelmä sopii säännölliseen reittiajoon kuorma- ja linja-autoille.


Sähkönjakeluverkosto on jo olemassa, mutta ajoneuvojen kannalta latauspisteiden määrä on vielä riittämätön.
 
Polttokenno
Polttokenno on tekninen ratkaisu, jossa vedystä tuotetaan sähköä. Polttokennossa tapahtuvassa ”palamisessa” palokaasuna syntyy vain vesihöyryä. Siinä muodostuu myös lämpöä, joka erään autotehtaan testikuljettajan mukaan riitti pitämään keskikokoisen henkilöauton matkustamon sopivan lämpimänä ajettaessa 25 asteen pakkasessa. Polttokennon ja siihen liitetyn sähkömoottorin teho oli noin 110 hv.
 
Polttokennoja on useissa kokoluokissa ja niitä voidaan yhdistää riittävän sähkötehon saavuttamiseksi. Näin ne soveltuvat hyvin suurillekin yhdistelmäpainoille.
 
Muutamien suurten kuorma-autotehtaiden julkistamat suunnitelmat viittaavat siihen, että polttokennot tulevat yleistymään energian lähteinä nimenomaan raskaan maantieliikenteen kaluston sähköistyessä.
 
Tuotantokustannukset ovat tällä hetkellä suurin este polttokennojen yleistymiselle. Nyt on kuitenkin julkaistu uutisia, joiden mukaan tuotantomenetelmiä pystytään kehittämään niin, että polttokennon ja sähkömoottorin yhdistelmän valmistaminen tulee jopa hieman edullisemmaksi kuin vastaavan tehoisen bensiinimoottorin. Dieselmoottoriin verrattuna etu voi olla jopa suurempi.
 
Polttokennon tarvitseman vedyn tankkaus sujuu nopeasti. Vety on erittäin herkästi syttyvää, joka on huomioitava sekä tankkauksessa että auton vetysäiliön rakenteessa ja sijoituksessa. Vedyn tuotanto- ja jakeluverkosto ovat vielä kehittymättömiä. Jo nyt vetyä syntyy Suomessa kemian teollisuuden sivutuotteena määrä, joka riittäisi noin 20 000 henkilöauton tarpeisiin.
 
Sähkön varaaminen autossa oleviin akkuihin on yleinen tapa.Se on teknisesti helppoa, mutta akut vähentävät auton kantavuutta. Niiden varauskyky ja siten toimintamatka latausten välissä on rajallinen. Akkujen latauksen takia auto joutuu seisomaan eikä ole tuottavassa ajossa.
 
Parhaiten akkusähkön käyttäminen soveltuu henkilöautojen lisäksi paikallisliikenteen linja-autoihin ja jakelussa käytettäviin kuorma-autoihin, joita voidaan ladata myös työpäivän taukojen aikana.


Scania esittely viime vuonna akkusähköllä toimivan kuorma- auton, jonka teho on 310 hv akkujen latauksen mahdollistama toimintamatka noin 250 km.

Hybridi
Hybridit eli autot, joissa on sekä polttomoottori että sähkömoottori, ovat yleistyneet erityisesti henkilöautoissa. Tähän on vaikuttanut eniten EU:n autojen valmistajille asettamat vaatimukset tuotettujen autojen keskimääräisistä hiilidioksidipäästöistä.
 
Myöskään kansallisten verotussäännösten merkitystä kehitykseen ei voida unohtaa. On oletettavissa, että hybridit ovat eräänlainen ehkä 5–10 vuotta kestävä välivaihe siirryttäessä polttomoottoreista polttokennoilla varustettuihin sähköautoihin.
 
Hybrideissä on kaksi toiminnallisesti erilaista ratkaisua: ns. itselataava ja ladattava. Itselataavassa jarrutusenergia otettaan talteen ja käytetään sähkömoottorissa polttomoottorin avustamiseen tai asemasta.
 
Ladattavassa hybridissä on edellistä suurempi akku ja sillä voidaan ajaa täydellä latauksella automallista ja olosuhteista riippuen 20–100 km. Ladattavien hybridien ominaisuudet vaikuttavat positiivisesti erityisesti silloin, kun suurin osa ajoista on lyhyitä matkoja ja autoa voidaan ladata myös ajojen välissä.
 
Itse lataavia hybridejä on kokeiltu myös kuorma-autoissa, mutta ne eivät ole yleistyneet. Tärkein syy on ilmeisesti ollut, etteivät ne ole osoittautuneet käytössä taloudellisesti kannattavaksi. Kahden erillisen voimakoneen ja akkujen paino vähentää kantavuutta eikä saavutettava polttoaineen säästö korvaa ratkaisusta aiheutuvaa lisähintaa.

MISTÄ ENERGIA LIIKENTEESEEN?

Raakaöljystä tehdyt jalosteet bensiini ja dieselöljy ovat olleet tähän asti tärkeimmät maantieliikenteen ajoneuvojen energialähteet. Rajalliset varannot sekäniiden pumppaamiseen, jalostamiseen ja kuljettamiseen liittyy riskejä ympäristön kannalta.
 
Nykyisin myytäviin raakaöljypohjaisiin polttoaineisiin on sekoitettava lain edellyttämä osuus biopolttoainetta, jonka vaikutus hiilidioksidipäästöön on vähäinen. Suodattimien avulla saadaan moottoreiden pakokaasuista poistettua suuri osa niin sanotuista haitallisista päästöistä,joita ovat muun muassa typen oksidit, häkä ja hiukkaset.Suomessa ja Euroopassa on jakeluverkosto kutakuinkin kunnossa ja riittävän laaja.
 
Edellä mainittujen rinnalla on jo vuosia ollut myös maakaasu, jonka käyttäjämäärät liikenteessä ovat kuitenkin selvästi pienempiä. Maakaasun rinnalla käytettävissä on yhä enemmän myös biokaasua, joka on ilmaston kannalta puhtaampaa eli periaatteessa ei lisää ilmakehän hiilidioksidimäärää. Kaasua on jakelussa ja käytössäkahdessa eri olomuodossa: kaasumaisena ja nesteytettynä. Jakeluverkosto ei ainakaan vielä kata riittävän tiheänä koko Suomea.
 
Tulevaisuuden energia
Uusiutuvat polttoaineet ovat uusiutuvista raaka-aineista, jätteistä tai teollisen tuotannon tähteistä valmistettuja polttoaineita. Ne ovat nykyisin yleensä dieselöljyjä, ominaisuuksiltaan hyvin lähellä perinteisiä ja sopivat käytettäviksi nykyisissä dieselmoottoreissa.
 
Uusiutuvien polttoaineiden jakelu voidaan hoitaa nykyisen verkoston puitteissa. Näiden tuotteiden hinnoittelu ei vielä ole niin julkista, että niiden taloudellisuutta voisi kovin tarkasti laskea. Tärkeämpi hankintaperuste lienee tällä hetkellä käyttäjien ympäristöimagon kohottaminen.
 
Synteettiset eli keinotekoiset polttoaineet ovat tällä hetkellä vielä alkuvaiheessa. Useimmiten niiden valmistuksessa pyritään keräämään teollisuuden tai voimalaitosten prosessien tuottama hiilidioksidi ja yhdistämään siihen vetyä, jolloin tuloksena on perinteisen raakaöljypohjaisen dieselöljyn tai bensiinin kaltainen tuote.
 
Jotta tuote olisi ilmaston kannalta hyödyllinen, on tuotannossa tarvittavan sähköenergian oltava hiilidioksidivapaata. Eri puolilla on tehty onnistuneita koe-eriä. mutta massatuotantoon ei vielä ole päästy. Jakelu on hoidettavissa uusiutuvien tapaan nykyisen jakeluverkoston kautta.
 
Etanolia on mahdollista tuottaa bioetanolina, joka ei lisää hiilidioksidin määrää. Sen tarjonta ja käyttö kuljetuskalustossa on kuitenkinEuroopassa varsin vähäistä.
 
Vety on merkittävässä roolissa edellä mainittujen uusiutuvien ja keinotekoisten polttoaineiden valmistuksessa. Vetyä voidaan käyttää myös sellaisenaan polttomoottorin polttoaineena. MAN toimitti jo vuonna 1999 Münchenin lentokentälle linja-autoja, joiden moottorit kävivät vedyllä. Vaikka ne vuosien kuluessa siirtyivät sivuun, MAN on jatkanut kehitystyötä ja ilmoittaa uuden vetykäyttöisen polttomoottorin kehitysversion tulevan prototyyppivaiheeseentämän vuoden aikana.
 
Vety soveltuu hyvin energian siirtoon tuotantopaikasta lähemmäs käyttäjää. Joissakin tapauksissa sillä voidaan jopa korvata osa sähkön siirtoverkkoa. Vedyntuotannon ja jakelun kehittäminen on tärkein toimenpide tulevaisuuden kuljetusten ja liikkumisen päästöjen vähentämisessä.
 
Jakelun suunnittelussa on huomoitava, että liikenteessä tullaan käyttämään vetyä kahdessa olomuodossa kaasuna janesteytettynä. Nesteytetyn vedyn energiatiheys on parempi ja se soveltuu kaasumaista vetyä paremmin raskaisiin kuorma-autohin, joissa rakenteet eivät mahdollista kovin suuria säiliöitä.
 
Se on jo huomioitu 12 Europan maan kaasuverkko-operaattorienjulkistamassa suunnitelmassa vedynintegroimiseksi energiajärjestelmään. Maiden alueelle halutaan rakentaa seuraavan parin vuosikymmenen aikana yhteensä 37 000 kilometriä putkistoa, jolla voidaan siirtää vetyä sinne, missä sitä voidaan parhaiten hyödyntää. Toivottavasti myös Suomen vastuussaolevat päättäjä ja heidän lukuisat avustajat havahtuvat ja ymmärtävät vedyn merkityksen.
 
Vedyn tuotantoprosessi on periaatteessa yksinkertainen. Siinävettä hajotetaan vedyksi ja hapeksi sähkön avulla. Kokonaisuuden kannalta onkin tärkeää, miten tarvittavasähkö on tuotettu. Toinen jo käytössä oleva tapa on tuottaa vetyä maakaasun metaanista. Tässäkin prosessissa tarvitaan sähköä.
 
Vetyä saadaan myös kemian teollisuuden sivutuotteena, jota Suomessariittäisi noin 20 000 henkilöauton tarpeisiin. Tällä hetkelläSuomessa ei ole yhtään vedyn jakelupistettä.Euroopassakin jakeluverkostoavasta suunnitellaan ja kokeillaan. Esimerkiksi Saksassa vetyä saa vasta vain noin 100 pisteestä.
 
Sähköä ja hiilidioksidivapaata sähköä tarvitaan kuljetuskaluston uusien energialähteiden tuotannossa ja sähköllä toimivissa autoissa. Hiilidioksidivapaata sähköä tuotetaan muun muassa tuulivoimaloissa, vesivoimalaitoksissa. atomivoimaloissa ja jätettä polttoaineena käyttävissä voimalaitoksissa.
 
Sähkön jakeluun tarvittava runkoverkosto on jo olemassa, mutta varsinainen jakeluverkosto eli latauspisteiden määrä on vielä riittämätön. Lisäksi käyttäjän kannalta häiritsevänä tekijänä on maksamisen jäykkyys. Jokaisella jakeluketjulla on valitettavasti omat maksutekniikat ja –kortit.
 
Sähkön lataukseenkin tarvittaisiin mahdollisuus hoitaa maksaminen normaaleilla luotto- ja maksukorteilla huoltoasemien tapaan.

Teksti | Pentti Mustonen, kuvat | Scania, Nikola, Juho Kauranen ja Henri Pakarinen

TILAA AUTO, TEKNIIKKA JA KULJETUS!
 

Lisää kommentti

Pysy otsikon asiassa
ÄLÄ HUUDA! eli käytä isoja kirjaimia
Noudata Suomen lakia ja hyviä tapoja
Jokainen vastaa itse kirjoituksestaan, myös lain edessä


Turvakoodi
Päivitä


Lue uusimmasta numerosta

DAF:n UUSI MALLISUKUPOLVI
DAF on tuomassa markkinoille uutta mallisukupolvea, joka toimii jatkossa kuorma-autovalmistajien tasomittarina.

POWER TRUCK SHOW
Viime vuonna koronan takia peruttu Power Truck Show tekee elokuussa näyttävän paluun Härmän Power Parkissa.

Sisällysluetteloon
Pääkirjoitukseen

 


 

 
"Julkisilla kulkuneuvoilla kulkeva, jalankulkija ja pyöräilijä, ei käsittele päivittäin yhtä paljon rahaa kuin autoilija keskimäärin...""  
Lue lisää >>


Yhteistyössä:



[ 27.07.2021 04:09 ]