Onko sähköautojen lataaminen koskaan yhtä nopeaa kuin "tavallinen" "dieselin" tankkaus?

Sähköajoneuvot ovat saamassa nopeasti suosiota, mutta jotkut mahdolliset ostajat epäröivät. Yksi syy on se, että sähköautojen (sähköajoneuvojen) lataaminen on hidasta verrattuna klassiseen "dieselin" lisäykseen. Nykyään kuljettajat ovat tottuneet täyttämään polttoainesäiliönsä alle viidessä minuutissa, kun taas sähköautoilla kestää akun koosta ja ominaisuuksista riippuen tyypillisesti 20–30 minuuttia saavuttaa 80 prosenttia nopeimmilla latausasemilla. Nopeimmilla latausasemilla yhdistettynä auton latausmahdollisuuteen on siis mahdollista lisätä 100 kilometriä toimintasädettä muutamassa minuutissa. Jotkut ilmoittavat jopa noin 6 minuutin ajan.

Ei-sähköautojen omistajat uskovat, että he lataavat aina sähköautonsa akun 80 prosenttiin tai enemmän tien päällä. Tosiasia on, että sähköajoneuvojen kuljettajat pikalatausasemilla "lataavat" energiaa vain tarvittavan matkan kotilatausasemaansa. Se tarkoittaa, että esimerkiksi kotimatkalla auton kantamaa pidemmältä matkalta he seisovat sähkölaturilla vain noin 10 minuuttia. Vain sen verran kuin he tarvitsevat kodin "pistorasiaan". Syynä on myös se, että sähköauton lataaminen latausasemien julkisessa infrastruktuurissa on melko kallista, tai jopa useita kertoja kalliimpaa kuin kotona lataaminen.

Viiden–10 vuoden kuluttua lataus olisi kuitenkin mahdollista paljon nopeammin. Mikä teoriassa tarkoittaa pysähtymistä latausasemalla vain muutaman minuutin ajaksi. Yritykset nimittäin kehittävät uusia materiaaleja litiumioniakkuihin sekä uusia "solid state" -akkuja, jotka ovat vakaampia nopeammalla latausnopeudella. 15 minuutin tai vähemmän latausnopeudet "täydellä" klassisella akun latauksella ovat jo nykyään teknisesti ulottuvilla.

Samaan aikaan tutkijaryhmä suunnitteli äskettäin prototyypin litiumakun, joka voi ladata yli 50 prosenttia kapasiteetistaan laboratorio-olosuhteissa vain kolmessa minuutissa – ja voi tehdä sen tuhansia kertoja heikentämättä merkittävästi sen kapasiteettia. Tutkijat raportoivat myös, että se voisi tasoittaa tietä akuille, jotka voidaan ladata täyteen vain 10 minuutissa.

Tieteellisiä ja teknisiä haasteita on kuitenkin vielä voitettava, ennen kuin ultranopeasti ladattavat sähköauton akut ovat teknisesti toteutettavissa ja ennen kaikkea edullisia. Jotkut asiantuntijat kyseenalaistavat, ovatko niin nopeasti ladattavat sähköajoneuvot todella se tulevaisuus, jonka haluamme – ainakin nykyisen sähköverkon kanssa. Tämä voi olla este.

Latauksen perusteet

Nykypäivän sähköautojen akut koostuvat tuhansista litiumionikennoista, jotka pystyvät varastoimaan ja vapauttamaan energiaa tuhansia kertoja. Jokainen näistä kennoista koostuu kahdesta elektrodista – metallikatodista ja grafiittianodista – jotka on erotettu nestemäisellä elektrolyytillä. Akun latautuessa litiumionit virtaavat nesteen läpi katodilta anodille täyttäen grafiittikerrosten väliset tilat. Nopeus, jolla litiumionit liikkuvat katodilta anodille, määrää, kuinka nopeasti akku latautuu.

Suurilla latausnopeuksilla litiumakut voivat ylikuumentua, jolloin ne heikkenevät ajan myötä. Ongelmallisempaa on, että litium voi alkaa kerääntyä anodin pinnalle sen sijaan, että se pääsisi siihen - ilmiö tunnetaan nimellä litiumpinnoitus. Tämä ei ainoastaan voi vähentää akun kapasiteettia rajusti, vaan litiumkertymät muodostavat lopulta filamenttimaisia rakenteita, jotka tunnetaan nimellä dendriite. Kun dendriitit alkavat muodostua, ne voivat kasvaa elektrolyytin poikki, koskettaa katodia ja aiheuttaa oikosulun, jolloin akku syttyy tuleen tai räjähtää.

Pikalatausongelmien vuoksi kaikissa sähköautojen akuissa on sisäänrakennettu latausnopeusrajoitus. Erittäin tehokas 350 kilowatin pikalatausasema voisi teoreettisesti ladata Audi E-tronin kaltaisen maastoauton 95 kilowattitunnin akun alle 16 minuutissa. Mutta itse akku kestää vain enintään noin 150 kilowattia lataustehoa, joten sen todellinen täyden latausnopeusrajoitus on lähempänä 40 minuuttia.

Se, kuinka nopeasti akku latautuu, ei riipu pelkästään laturista ja siitä, kuinka monta kilowattia akku pystyy vastaanottamaan, vaan myös akun koosta, latauksen määrästä ja jopa säästä - eli ulkoisesta lämpötilat ja akun valmius vastaanottaa energiaa. Huippumodernit pikalatausasemat voivat kuitenkin usein ladata sähköauton akun jopa 80 prosenttia, mikä lisää kirjaimellisesti satoja maileja jopa 30 minuutissa (kun akku on 80 prosenttia täynnä, latausnopeus hidastuu akun vaurioitumisen välttämiseksi). Teslan omistajat voivat vierailla "Tesla Supercharger" -asemalla, joka lisää kantamaa noin 300 kilometriä 15 minuutissa.

Mikä on huippunopean latauksen tulevaisuus?

Vaikka 300 kilometrin lisääminen vain 15 minuutissa on todella äärimmäisen nopeaa, psykologisesti tämä on silti kaukana siitä, mitä tarvitsemme tänään täyttääksemme klassisen "diesel"-tankin, jolla ajetaan 1000 kilometriä. Tällaista sähköajoneuvojen latauskokemusta toivovat joutuvat odottamaan vielä noin vuosikymmenen ennen kuin jo tuttu tekniikka saadaan käytäntöön. Vaikka sähköautojen akut latautuisivat alle 10 minuutissa, ei ole selvää, onko huippunopea lataus mahdollista. 400 voltilla ja sitä suuremmilla jännitteillä, jotka nykypäivän pikalatausasemat saavat sähköverkosta, herää nopeasti kysymys infrastruktuurin kestävyydestä.

Mutta tosiasia on, että kysymme vääriä asioita! Sähköauton käyttäjät käyttävät julkista infrastruktuuria ja pikalatausasemia vain hätäuloskäyntinä. Useimmat nykyaikaiset sähköautot pystyvät ajamaan 300 kilometriä ilman latausta. Käytännössä tämä tarkoittaa, että kuka tahansa Ljubljanasta pääsee helposti Portorožiin ja takaisin. Kotilatausasemalle siis - ilman välipysähdyksiä. Jos haluat turvallisen 100 kilometrin lisämatkan, saat energiaa alle 10 minuutissa valtateiden varrella olevilta pikalatausasemilta. Tämä on aika, joka on verrattavissa normaaliin huoltoasemalle pysähtymiseen. Sekä klassisten autojen että sähköautojen kuljettajat ovat perseitä.