Sähköautojen akkujen kehittäminen


Sähköautot ovat tulleet katukuvaan jäädäkseen, ja niiden suosio tuntuu aina vain kasvavan. Esimerkiksi Tesla tekee koko ajan tuotekehitystä tuodakseen markkinoille uudenlaisia malleja sähköllä kulkevista autoista, ja kehuu edistävänsä siirtymistä kestävään energiaan tarjoamalla tällaisia ratkaisuja. Miten sähköautojen akut oikein tehdään, ja ovatko ne todella niin ympäristöystävällisiä ja “vihreitä” kuin niiden toivotaan olevan? Katsotaanpa tätä aihetta hieman tarkemmin.

Nykyiset sähköautojen akut

Sähköautojen, kuten esimerkiksi älypuhelinten ja tablettien, teknologia pohjautuu edelleen pitkälti 30 vuotta sitten keksittyyn litiumioniakkuun. Litium on nimittäin kevyin mahdollinen metalli, ja sillä on sen vuoksi tärkeä rooli, kun energiaa varastoidaan ja kun on kyseessä liikuteltava sovellus. Emme varmaan haluaisi autoihimme valtavan kokoisia ja hurjan painavia akkuja, jotka olisivat hyvinkin epäkäytännöllisiä. Litiumioniakkuteknologiassa on kuitenkin paljon huonoja puolia; se on esimerkiksi riippuvainen kalliista, harvinaisista metalleista. Koboltti on raaka-aineista sellainen, ettei sitä edes ole maailmassa tarpeeksi, jotta voitaisiin kattaa kaikkien akkujen tarpeet. Myös raaka-aineiden louhinta ja jatkojalostus aiheuttavat paljon ympäristöhaittoja, joista tietenkin ollaan hyvin huolissaan. Erään tutkimuksen mukaan tähän mennessä on tutkittu yllättävänkin vähän kaivostoiminnan ympäristöriskejä ja sitä, kuinka haittoja voisi ennaltaehkäistä.

litium

Myös Suomessa tällaisten ympäristövaikutusten pelätään esimerkiksi joissakin tapauksissa heikentävän matkailualan toimintaedellytyksiä; Suomessahan on tehty suuria litium- ja kobolttilöydöksiä. Myöskin litiumioniakkujen raaka-aineiden jatkojalostuksesta syntyvät hiilidioksidipäästöt ovat huolestuttavia. Erään litiumin tuotantoa suunnittelevan yrityksen mukaan jatkojalostuksen kemialliset tapahtumasarjat ja erilaiset työvaiheet ovat paljon energiaa vaativia, sillä niissä tarvitaan muun muassa korkeita lämpötiloja. Näin syntyy hiilidioksidipäästöjä. Usein akkutehtaat sijaitsevat myös maissa, joissa sähkön tuotantoon käytetään pääasiassa hiilivoimaa: ja taas maapallon keuhkot köhivät. Erään laskelman mukaan ison 100 kWh akun valmistamisesta syntyy niin paljon hiilidioksidipäästöjä, että ne vastaavat dieselauton 9 vuoden ajamisen päästöjä.

Toki monissa laskelmissa on otettava huomioon auton koko elinkaaren aikaiset vaikutukset. Bloomberg NEF -tutkimusyhtiö on tehnyt myös ennusteita siitä, kuinka sähköauton akkujen keskiteho tulee nousemaan lähivuosina aina 60 kWh:iin; toimintamatkoja halutaan pidentää, ja se edellyttää akkutehojen lisäämistä, ja jokainen lisätty kilowattitunti taas aiheuttaa yli 150 kg hiilidioksidipäästön. Varsinainen noidankehä! Nyt herääkin kysymys: onko litiumioniakuille kehitteillä mitään vaihtoehtoja?

Akkujen kehitys jatkuu

Vaihtoehtoja litiumioniin perustuville akuille alkaa pikkuhiljaa olla kehitteillä. Täällä Suomessa esimerkiksi espoolainen yritys suunnittelee ja kehittelee paraikaa natriumiin perustuvaa, uudenlaista akkuteknologiaa. Suola-akku tehdään niinkin yksinkertaisista aineista kuin suolasta, hiilestä, hiekasta ja rikistä, joita löytyy oikeastaan joka puolelta maailmaa. Raaka-aineet ovat helposti saatavia ja halpoja, ja myös niiden kuljettaminen on turvallista. Etuja siis on litiumioniakkuihin verrattuna juuri siinä, että valmistusaineet ovat ekologisempia, ja kierrätettävissä. Koboltista kun suurin osa tulee hyvin haastavista paikoista, esimerkiksi kehitysmaista, ja myös kuljetus on riskialtista, joten materiaalien paikallisuus on tärkeää sekä taloudellisista että ekologisista syistä. Suola-akkujen etuna on myös se, että ne sopivat jo olemassa olevaan latausverkkoon, ja vastaavat jännitteeltäänkin litiumioniakkuja. Parhaimmillaan suola-akku onkin sähköautoissa, ja myös sähkön pitkäkestoisessa varastoinnissa. Lataussykleissä, eli siinä että yhdellä lataussyklillä on akusta käytetty sataa prosenttia vastaava kapasiteetti, on vielä kehittelemistä. Tällä hetkellä on päästy 250 lataussykliin, kun sähköautoihin vaadittava minimi on 500 lataussykliä. Tavoite onkin sitten jo tuhansissa lataussykleissä.

Akuille on luotu paljon odotuksia ekologisuuden ja kestävän energian ongelmien ratkaisemiseksi, mutta ainakaan vielä ne eivät ole tätä roolia välttämättä lunastaneet. Suomessa etäisyydet ovat pitkiä, tarvitaan monenlaisia ratkaisuja liikenteeseen, eikä yhdellä teknologialla pystytä yhtäkkiä fossiilisia polttoaineita korvaamaan. Natriumakkujen lisäksi on mietitty myös muunlaisia sähkön varastointimenetelmiä, muun muassa kemiallisiin sidoksiin varastoimista; esimerkiksi nestemäistä hiilivetyä voidaan käyttää polttoaineena autoissa. Joka tapauksessa tutkimus ja erilaisten teknologioiden kehittäminen on koko ajan käynnissä; on vain ajan kysymys minkälaisia akkuja tulemme näkemään sähköautoissa. Toivottavasti menemme tässäkin asiassa kohti puhtaampaa, kestävämpää tulevaisuutta.