Netissä puhutaan paljon siitä, kuinka nopeaa ja helppoa sähköauton pikalataus pian on. Valitettavasti tässä tulee aika nopeasti fysiikka vastaan.
Otetaan esimerkiksi Chevrolet Voltin 16,5 kWh:n akku. Tällä akulla Volt kulkee hyvällä säällä 61 kilometriä.
Ison saunan kiukaan teholla (8,25 kW) akkua siis lataa kaksi tuntia. Tämä onnistuu kolmivaihesähköllä, jossa jokaisessa vaiheessa on 16 ampeerin sulake.
Mikäli latauksen haluaa nopeammaksi, sähköä tarvitaan paljon enemmän. Tavallisen omakotitalon pääsulake on 3x25A eli tunnissa tuota Voltia ei aivan tavallisessa omakotitalossa voi ladata.
Tavallisen omakotitalon maksimiliittymä on 3x80A (3x63A ellei halua uusia kotiin tulevaa johtoa paksummaksi), mutta tuollainen liittymä maksaa esimerkiksi Helsingin Energialla 3968 € normaalin 1879 € sijaan. Jokainen vaihe on tuolloin puolisen senttiä paksu kuparijohto, mikä ei ole aivan halpaa. Tällä liittymällä Volt latautuu puolessa tunnissa.
Sähköauton Pikalataus Kolmessa minuutissa?
Jos haluamme ladata Voltin samassa ajassa kuin bensiiniauton tankkaa, noin kolmessa minuutissa, tarvittava ampeerimäärä on
- 16,5 kWh / 0,05 h = 330 kW
- 330 kW / 230 V = 1,4 kA = 1400 A
Löysin Ebaystä myynnissä 435 ampeerin alumiinikaapelia, joka on reilun tuuman paksu. Kun noita laittaa neljä vierekkäin, niin silloin virta riittää Volt-sähköauton lataamiseen kolmessa minuutissa.
Tässä vaiheessa amerikkalaisia alkaa itkettää heidän 120 V kotijännitteensä. Kaikkien johtojen pitää olla USA:ssa kaksi kertaa paksumpia.
Seuraava temppu onkin sitten nostaa jännitettä lisää. Helsingin Energian hinnastosta löytyvät 10 kV, 20 kV ja 110 kV liittymätyypit. On tosin vaikea kuvitella kotitalouden haluavan sellaista sähköauton takia. Liittymisen hinta on 22320 € + paljon lisäkuluja.
20 kV liittymällä Volt-auton akku latautuisi täyteen kolmessa minuutissa aivan ohuella muutaman neliömillimetrin johdolla.
- 330 kW / 20 kV = 16,5 A
- 16,5 A ~ 3 mm²
Tuo vastaa paksuudeltaan paksuinta kaiutinkaapelia. 20 kV tosin aiheuttaa tappavuudeltaan aivan erilaisia vaatimuksia kuin stereot.
20 kV avojohdon turvaetäisyys on 2-3 m ja myös päällystetyn riippujohdon turvaetäisyys on 1,5 metriä. Noin korkea jännite aiheuttaa ympärilleen sähkökentän, joka on vaarallinen tuota lähempänä vaikka johtoon ei koskisikaan.
610 km ajomatka?
Olettakaamme, että akkutekniikka kehittyy valtavasti. Ollakseen vertailukelpoinen tavallisen bensiiniauton kanssa, Voltin kantaman pitäisi olla kymmenkertainen, 610 kilometriä. Akun pitäisi siis olla 165 kWh. Halpaahan tuo olisi, täysi tankkaus vain luokkaa 17 euroa nykyisellä kuluttajahinnalla. Mutta myös latauksen sähkövaatimukset kymmenkertaistuvat.
Tankkaus kotoisella 230 V sähköllä kolmessa minuutissa vaatisi 14000 ampeeria. Tuuman alumiinikaapeleita tarvitaan 33 kappaletta rinnakkain.
20 kV sähköllä kolmen minuutin tankkaus tarkoittaa 165A virtaa. Tuo ei ole kuin kolmisen milliä paksu kuparijohto (25-30 mm²). Paksuuden puolesta tämä on realistinen johto. Mutta 20 kV ei ole kovin mukava jännite.
Ja minkälainen sähkövoimala pystyisi vastaamaan tällaiseen sähköauton lataukseen? Latauksen teho on
- 165 kWh / 0,05h = 3,3 MW
Pääkaupunkiseudulla olevat kaukolämpö/yhteistuotantovoimalat ovat sähköteholtaan 20 MW luokkaa (esim. Keravan voimalaitoksen sähköteho on 21 MW). Tuollainen voimalaitos lataa yhtä aikaa kuutta autoa.
Sähköautolla Lappiin?
Valitettavasti näköpiirissä ei ole mitään mahdollisuutta, jolla voisit ajella yhdellä latauksella 1000 km Lappiin. Käytännössä joudut lataamaan autosi 60 kilometrin välein ainakin kahden tunnin ajan. 1000 km ajomatkalla auton latauksia joutuu tekemään 16 kertaa eli niihin menee 32 tuntia. Bensiiniautolla tuohon matkaan menee noin 12 tuntia.
Varoitus: tässä artikkelissa mainitut johtojen paksuudet ovat vahvasti viitteellisiä. Älä yritä tätä kotona.
Kuva: Mario Roberto Durán Ortiz CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19840831