Elektriautode akudest

Chevrolet Bolt akupakiga
Allikas: Popular Mechanics

Kuna elektriautod on teema, mis mulle väga huvi pakub, siis mõtlesin kirjutada üle pika aja taas ühe väikese blogipostituse antud teemal. Seekord sooviksin rääkida asja füüsilisest poolest ning sellest, millal muutuvad elektriautod populaarsemaks sisepõlemismootoriga autodest.

Jättes kõrvale poliitilised meetmed (seadusandlus) ning majanduslikud hoovad (soodustused), siis paneb üldjoontes asja paika energiakandjate (kütus) energiatihedus ning nende hind.

Energiatihedus on mõiste, mis näitab kui palju üks mahu- või kaaluühik kütust või energiakandjat endas energiat kanda või salvestada suudab. Erinevate energiakandjate energiatiheduse info on leitav kiiresti ja lihtsalt põgusa "googeldamise" teel. Siinkohal toon välja erinevate autodes kasutavate kütuste energiatiheduse:

• Bensiin - 12,8 kWh/kg
• Diisel - 13,3 kWh/kg
• LNG - 14,8 kWh/kg
• Li-ion akud - 0,24 kwh/kg

Nagu näeme, siis tänane tehnoloogiline tase on selline, kus vedelkütuse energiatihedus on 53-61 korda suurem võrrelduna parimate akudega, mis sobilikud elektriautodele. Tõsi, tuleb arvesse võtta ka mootori kasutegurit. (Väiksemal, sõiduautol kasutataval) Sisepõlemismootoril on see 40%, ülejäänud läheb soojuseks. Elektrimootori kasutegur on aga 90+%. Vahe on seega 2,25 korda. Seda arvesse võttes võib öelda, et reaalne erinevus on 24-27 korda. 

See tähendab, et akutehnoloogia peaks arenema nii palju, et akude energiatihedus muutuks võrreldes tänasega üle 20 korra suuremaks. Tegemist on väga suure sammuga ning on raske öelda, millal selleni jõutakse. Samas ei võta eelnevad arvutused arvesse energiakandjate hinda. Kui elekter muutub võrreldes vedelkütustega tunduvalt odavaamaks (tänu hüdro-, päikese- ja tuuleenergia laialdamasele kasutuselevõtule) siis elatakse üle ka mõnevõrra väiksem sõidukaugus.

Samuti ei maksa unustada, et tehnoloogiliselt on elektriauto oluliselt lihtsam sisepõlemismootoriga sõsarast. See tähendab, et komponente on vähem, mis muudab terviku töökindlamaks ja odavamaks hooldada. Ka kaalub elektrimootor ülekandega vähem sarnase võimsusega sisepõlemismootorist, mistõttu ei pea akupakk olema ilmtingimata samas kaalus kütuseja kütusepaagiga. Viimane aga tähendab, et reaalne taluvuspiir võib olla isegi tunduvalt alla 20 korra, s.t akude energiatihedus ei pea tõusma nii palju kui esialgu arvata võiks. 

Siit tasub edasi minna kohe uute arengute juurde, mis pole veel küll igapäeva kasutuses, kuid on tehnoloogilisest vaatepunktist kohe-kohe ukse ees. üheks näiteks on siinkohal Li-S (liitium-väävel) akud, mis on juba praegu suutnud näidata energiatihedust 500 Wh/kg. See on kaks korda enam kui täna kasutusel olevad akud. Selliste akudega ei sõidaks kalleim Tesla mitte 400 km kaugusele, vaid juba 800 km ja enam. Sellise läbisõidu juures pole aga enam mingit põhjust eelistada sisepõlemismootoriga autosid.

Suurde "hurraa" emotsiooni ei maksa muidugi laskuda, sest sellise mahutavusega akud jäävad vaid high-end autode jaoks ning tavalised Volkswagen Golfi sugused pereautod peavad läbi ajama märksa väiksemate ja odavamate akudega, kuigi akude energiamahutavuse tõusust võidavad muidugi nemadki.

Tõsi, ka iga väiksem samm akude vallas vähendab sisepõlemismootoriga autode populaarsust ning suurendab elektriautode oma. Samas päevani mi elektriautosid ostetakse rohkem kui teisi on veel väga pikk tee minna. Ja seda päeva ei pruugi ka tulla, sest akudegi tootmine omab mingit hinda ja keskkonnamõju ning kõik siin ilmas on tasakaalus. Küll aga võib kindel olla selles, et tulevikus näeb elektriautosid tänavatel järjest enam ja enam.

Gigafactory 2 Eestisse?

Umbes selline hakkab välja nägema valmiv tehas

Alustan sellest, et tegelikult peaks tegemist olema Gigafactory 3-ga [1], kuid nagu ikka Eesti meedia puhul juhtub, siis faktid pole päris paigas [2]. Kuna Eestis aga on juba hakatud sellest tehasest rääkima niimoodi (Gigafactory 2), siis teen ka mina seda oma postituses.

Milles siis teema? Nimelt on Tesla avaldanud soovi rajada Euroopasse uu akude ja autode ühendtehase. Kuna tegemist on suure investeeringuga, siis on selle saamise nimel asunud võidujooksu mitu riiki. Prantsusmaa, Holland, Portugal, Hispaania, Soome, Leedu ja Rootsi. Ka Eesti võtab selles osa. [1][2]

Suurriikidele polegi nii tähtis ehk investeering ise, kuid Tesla saamine oma riiki on teatud mõttes ka mainekujunduskampaania. Teslat tuntakse kui edumeelset ja innovatiivset ettevõtet ning selle firma üksuse saamine oma riiki näitaks, et ka see riik on innovatiivne ja edumeelne. See kõik aga näitab ka Tesla suurt PR võimet aj enesemüümisoskust, sest mitmete riikide võidujooks tehase nimel tähendab seda, et antud tehas on võimalik rajada üsnagi soodsatel tingimustel. See on aga ainult vesi Tesla äri veskitele.

Kui küsida, kui palju on lootust Eestil sellises konkurentsis, siis tuleb ausalt öelda, et kahjuks vähe. Meie suurimaks plussiks on toimiv kiirlaadijate võrgustik üle Eesti ning kogemus elektriautodega. Samas jääb meil puudu kvalifitseeritud tööjõust ning endiselt pole meil piisavalt arenenud taastuvenergeetika. Viimast nimetavad mitmed asjatundjad komistuskiviks, mida Tesla võib kaaluda [3]. Ka logistikaga on seisud nadid. Kui ehitada tehas mõne sadama ligidusse, siis saaks vajalikud tooted sisse ja välja vedada meritsi, kuid raudtee ühendused meil Euroopaga sisuliselt puuduvad ning ka maanteid pidi on siia päris pikk maa tulla.

Optimistlikumate nootide poolt tooksin siiski esile, et meil on ka e-riigi kuvand (mida me iseparaku veidi üle hindame) ning palju rahuliku rohelust. Mõlemad on faktorid mis jälle võiksid meeldida Teslale.

Neutraalselt tasapinnalt rääkides, olgu plussid ja miinused millised tahes, sellise investeeringu tegemine eeldab kõrgetasemelist ja pühendunud (mitte üle jala) lobitööd nii valitsuse liikmete, riigikogu liikmete kui suursaadikute poolt. Lihtsate PR-meeste saatmine oleks lausa solvamine.

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_Gigafactory_Europe
[2] http://majandus24.postimees.ee/4076059/video-eesti-alustas-kampaaniat-tesla-uue-tehase-meelitamiseks
[3]http://arvamus.postimees.ee/4085117/kaspar-kurve-eesti-pole-tesla-gigatehase-jaoks-piisavalt-innovaatiline?_ga=1.235929541.53988461.1471521538

Tulekul Tesla Model Y

Tesla Model Y võimalik välimus
Allikas: [1]

Olles autofänn, eriti elektriautode fänn, hoian ikka pilku selles vallas toimuval peal. Pilgu peal hoidmine tasub end vahel ära, sest täna märkasin ma näiteks uudist, et elektriautotootja Tesla plaanib juba oma neljandat mudelit, Model Y [1].

Tõsi, turule jõuaks see mudel alles mitme aasta pärast. Tegemist on odavama hinnaklassi (Tesla puhul tuleb sõnasse "odav" suhtuda reservatsioonidega) linnamaasturiga, mis ehitatakse Model 3 põhjale. Võrreldes Model X-ga, mis samuti linnamaastur tuleb uus mudel väiksem ning lihtsamate tehniliste lahendustega, ka väiksema akupakiga. Aastaseks toodanguarvuks ennustatakse 500 000 - 1 000 000 autot aastas, seega eesmärgid on ambitsioonikad.

Kui küsida, miks mudelinimeks just Model Y, siis selgitus on järgmine: hetkel on olemas juba Model S, Model 3 (tootmine algab see aasta) ja Model X, kui kõrvale panna Model Y, sünnib akronüüm "S3XY". Mis ma oskan öelda, firma juhil Elon Muskil on tabav huumorimeel.

Kuigi mulle Tesla margina meeldib ja selle arengut on huvitav jälgida, siis mõnes mõttes teeb antud positiivne uudis mind ka kurvaks. Nimelt, mida rohkem on liikluses Teslasi, seda rohkem kaotab see mark erilisust. Kui praegu on see pioneeride ja friikide auto, siis tulevikus on oht, et see muutub halliks massiautoks. See aga mõjub firma väärtusele ja imagole. Massiautod, minetades erilisuse, peavad leidma mingi muu "vau efekti" tekitava nüansi, mis autosid müüks. Volvode puhul on selleks turvalisus, Toyotadel kvaliteet, Renault`idel ja Alfa Romeodel disain. Tesla puhul võiks selleks kujuneda näiteks kvaliteetsed kauakestvad suure mahutavusega akud. Eeldusel, et suudetakse akutehnoloogiasse investeerida samas mahus võrrelduna suurtootjatega.

[1] http://www.teslarati.com/tesla-model-y-compact-suv-will-arriving-years-says-musk/

Tulevik on siin juba täna

Isesõitev buss EZ10 asub juba varsti sõitma Tallinnas

Eile (01.03) astus Eesti taas sammu lähemale tulevikuühiskonnale, kui siia jõudis juhita elektribuss EZ10, mis praeguseks suutnud ka oma esimese testsõidu teha. [1]

Nagu olen maininud ka oma varasemates artiklites enda blogis, siis bussijuht (sõidukijuht üldse) on paraku kaduv amet. Tõsi, üleöö see ei juhtu, kuid suund on sees ja see on kindel.

Kuid enne, kui see (juhita transport) suurtesse massidesse jõuab, on tarvis täiendavaid arenguid nii teekatete kui nende märgistuse kvaliteedi osas. Samuti peab arenema liiklusmärkide võrgustik, elektroonilised andurid ja tarkvara ning veelgi täpsemaks muutuma GPS positsioneerimine. Ka peab jääma nn. "kontrollkeskus" juhtudeks, mida tarkvaraga ette näha ei saa.

Minnes aga tagasi alguse juurde, siis on igati positiivne, et Eestis midagi innovatiivset transpordi vallas tehakse. Erilist tunnustust väärib fakt, et nüüd on Eesti seadusandlus jõudnud punkti, kus teele on lubatud ka juhita transpordivahendid. Tõsi, see on piiranguga, et juht peab olema juures ning vajadusel sekkuma. Seega, teretulemast Tesla (aga ka teised firmad) Eestisse katsetama, olete igati oodatud.

Elektriautode vallas oleme juba saanud olla omamoodi pioneeriks maailmas (üleriigiline laadimispunktide võrgustik), miks mitte nüüd teha laineid juhita sõidukite maailmas? Tuleb siiski mainida,, et nii nagu elektriautode projekt näitas, ei tohiks see olla vaid ühekordne investeering, vaid jätkuv panustamine, et asi edasi liiguks ja areneks. Pärast seda kui ELMO ostutoetus otsa lõppes kuivad kokku ka elektriautode (ja pistikhübriidide) müük Eestis. Samuti on murekohaks, et kiirlaadijad püstitati CHAdeMO standardi kohaselt, mistõttu saab laadida neis vaid Nissani, Renault ja Mitsubishi elektriautosi, kuid mitte uuemaid ja täiuslikumaid VW e-Golfi ja BMW i3-e.

Lõpetuseks sõnan, et läbikäinud info põhjal (viide jääb siinkohal leidmata) jäävad esimesed isesõitvad bussid liikuma vaid Kultuurikatla ligiduses ning Eesti EL-i eesistumise perioodil, mujal ning pärast seda neid ei näe. Kuid algus seegi, ka Roomat ei ehitatud päevaga.

[1] http://tehnika.postimees.ee/4032493/video-isejuhtiv-buss-tegi-tallinnas-esimese-soidu?_ga=1.33740901.519300822.1430479782

Tesla Powerwall - mis see on?

Tesla Powerwall - samm lähemale iseseisvale kodusele elektritootmisele

30. aprillil esitles Tesla Motors Los Angeleses oma uut toodet Powerwall. Selle sammuga astus muiu innovaatliste elektriautode tootjana tuntud firma tugeva sammu energeetika-sektorisse.

Mis on Powerwall?
Lihtsalt ja lühidalt öelduna on Powerwall seina peale riputatav akupakk, mis võimaldab salvestada päikesepaneelidest ja/või elektrituulikutest kogutud energiat mis muidu üle jääks ja niisama raisku läheks. Powerwall on tubli samm edasi off-grid lahenduste suunas. Off-grid tähendab seda, et puudub ühendus Eesti Energiaga ja mistahes muu elektrimüügifirmaga. See tähendab sõltumatust elektrihinna kõikumiste suhtes ning samuti jäävad olemata absurdselt kallid liitumistasud.

Tehnilised näitajad
igapäevaseks kasutamiseks mõeldud mudel on mahutavusega 7 kWh ja selle maksumuseks on $3000. Igapäevane kasutus tähendab seda, et seda võib laadida ja tühjendada pidevalt. Tagavaravooluallikana, UPSina, toimiv mudel on mahutavusega 10 kWh ja maksumusega $3500. Neil, kel sooviks ehitada off-grid lahendus, on abiks esimene variant.

Seadme pidev väljundvõimsus on 2 kW. See on võimsus mida seade välja anda pidevalt. Tipuvõimsus on 3.3 kW. Seade talub temperatuurivahemiku -20 kuni +43 Celsciuse järgi, seega võib selle riputada ka õue garaaži seina peale, kui siseruumides kohta ei leia. Gabariidid on 1300x860x180 mm ning seadme massiks on 100 kg. Seega päris ise seda paika ei tõsta, aga väikese seltskonna ja professionaalse elektriku abi on kõik mis vaja.

Seadmeid saab üksteisega ühendada kuni 9, mis tähendab, et igapäevase lahenduse suurim mahutavus on 63 kWh ja UPSina toimiva lahenduse puhul 90 kWh. Mõlemad numbrid peaksid olema enam kui piisavad ka Eesti oludes.

Tehasepoolne garantii on 10 aastat ning väikese lisatasu eest saab seda laiendada 20 aastani, seega tasuvusaeg ja vastupidavus probleemiks ei tohiks tulla.

Rohkem saab lugeda: www.teslamotors.com/powerwall

Millal Eestisse?
Nendel Eesti koduomanikel, kes juba kasutavad päikesepaneele või tuulikuid ning kel eelpool loetu südame kiiremalt põksuma pani, pean kahjuks veidikene indu jahutama. Vähemalt esialgu Powerwall Eestis ega ka mujal ELis ametlikult müüki ei tule. Esialgu keskendutakse rohkem USA turule. ELi turule hakatakse rohkem tähelepanu pöörama siis, kui valmib Tesla Gigafactory. Gigafactory on Tesla rajatav tehas, kus hakatakse tootma akusid Tesladele ja Powerwallidele. Tehas ise paraku enne aastat 2017 ei valmi ning täisvõimsuse saavutab tehas alles aastal 2020. Samas väga kurvastada ei tasu. Tesla Eesti Fännklubi on andnud mõista, et nad püüavad huvilistele saada esimesed Powerwall`id juba varem. Loodame siis parimat, et mõni tõesti ka Eestisse varem jõuaks.

Huvitav nädalavahetus TehnoHack´il

Töötav Tesla generaator

Eelmisel nädalavahetusel, 24.10-26.10, osalesin Skeemipesa korraldatud tootearendusvõistlusel Tehnohack. TehnoHacki näol oli tegemist üritusega, kus 48 tunni jooksul tuli valmis ehitada töötav seade, nii riistvara, kui sinna juurde käiv tarkvara (kui see on vajalik). Üritus toimus Mektory majas ning osalevaid meeskondi oli üle 20.

Mina olin meeskonnas (kuhu kuulusid peale minu ka tudengid ja õppejõud energeetika teaduskonnast), mis ehitas valmis töötava Tesla generaatori. mis see on, saab näha kõrval olevalt pildilt.
Kui väga lühidalt lahti seletada, siis Tesla generaator muudab tavasagedusega ja tavapingega voolu kõrgpingega ja suure sagedusega vooluks, mis võimaldab demonstreerida kaarlahendust. Kui sisse läheb 230 V ja 50 Hz, siis toroidil (torukujulise ristläbilõikega ring) on pinge juba >100 kV ning sagedus üle 1 MHz. Voolutugevus toroidil jääb mõne milliampri piiresse.
Kuna elekter pole kunagi olnud minu tugevaim külg, siis ei maksa mult küsida, kuidas see protsess täpselt toimub. meelde jäi vaid fakt, et primaarahel peab olema sekundaarahelaga resonantsis, seda reguleeritakse mahtuvuse ja induktiivsusega, vastasel juhul kaarlahendust ei teki.

Kuigi osalustasu ürituse eest oli soolane, 25 €, olen ma investeeringuga rahul. Sain oma nädalavahetuse harivalt veeta ning uusi inimesi ja ideid näha. Lisaks sain üle tüki aja puu- ja metallitöö praktikat ning reaalselt tööpinkide taga töötada. See ka väärt kogemus omaette. Samuti oli hinna sees toitlustus. nii et money well payed.

Kuna mulle sellised tootearenduse võistlused väga meeldivad (seekordne ei olnud mulle kaugeltki esimene), siis ootan ma juba huviga järgmise toimumist. Loodetavasti on mul selleks ajaks ka mõni omapoolne idee välja käia, kuigi mul pole sugugi kahju taas mõne teise meeskonnaga liituda.

P.S Kui lääne tehnika veab alt, tuleb appi vana hea nõukaaegne raud. Valminud seade kasutab vana, 13 kg kaaluvat, õlitrafot, näha pildil tagaplaanill kahe sarvega. Mis siin kosta, vana robustne tehnika peab vahetevahel valule paremini vastu kui moodne viimseni optimeeritud tehnika.

Veel elektriautodest

Lisaks eelnevale postitusele on mul veel mõned mõtted seoses elektriautodega.

Kõigepealt soodustustest. Lisaks suuremale ostutoetusele aitaks huvi suurendada kindlasti järgnevad asjad: odavam kaskokindlustus, odavam liikluskindlustus ja võimalus sõita ühistranspordirajal.

Odavam kindlustus, vähemalt minu meelest, on elektriautode puhul õigustatud, sest elektriauto on üldjuhul aeglane ja mitte väga suure kiirendusega (paluks mitte kommentaarides Teslat mainida, sest kui paljud sellega ikka sõidavad või saavad seda endale lubada), mistõttu tõenäosus, et omanik teeb sellega uljaid manöövreid on väike. Samuti veedab elektriauto suurema osa ajast linnas, kus kiirused on väiksemad ja ka õnnetuste tagajärjed väiksemad. Sellest johtuvalt võiks elektriautode kindlustus olla odavam kui sama suure hinna-võimsusega tavaautodel.

Ühistranspordi raja kasutamise õigus on muidugi küsitav, kuid see oleks tore boonus, mida elektriautode juhid saaks kasutada. Kuna elektriautode arv ei ole väga suur, siis ei tohiks see ka ühistransporti segada. Just sellised pisikesed boonused võivad otsustata auto ostu, kui klient on kahe vahel.

Ise olen elektriautode programmi suur toetaja, kuna leian, et Eestil on sellest (elektriautode) programmist palju võita. Saadavad boonused on järgmised:

• Linna õhk muutub puhtamaks, kuna väheneb õhku paisatav süsihappegaasi kogus. See kogus on küll väike, aga kusagilt tuleb ju alustada.
• Mürataseme vähenemine linnas. Elektriautod on vaiksemad kui bensiini -või diiselmootoriga autod.
• Väheneb summa, mis kulutatakse kütuse impordiks. Vajalik elekter elektriautodele toodetakse Eestis kohapeal.
• Uued teadmised akude kestvuse ja käitumise vallas põhjamaises kliimas. Kuigi sarnaseid kogemusi võiks ka Norra käest küsida, on omaenda teadmiste pagas ikkagi omaenda. Neid teadmisi saab kasutada, kui leidub ettevõtteid Eestis, kes soovivad ise hakata akusi või elektriautosi tootma.
• Uued teadmised elektrijagamise ja ülekande osas. Nimelt kui rajatakse kodused laadimispunktid, siis esitab see uusi väljakutseid, kuna majapidamise elektritarve on seetõttu järsult muutv ja suurtes vahemikes (Päevasel ajal väike tarve, kui öösel auto "stepslisse" pista, siis suur tarve. ) Võimaldab arendada tulevikus elektrisüsteeme paindlikumaks ja töökindlamaks.
• Kui kõik elektriautod õnnestub laiali jagada/ära müüa, siis saab Eesti kõige elektrifitseeritumaks riigiks maailmas s.o Eestis saab olema enim elektriautosi miljoni elaniku kohta. See loob aga Eestile rohelise imago, mis praegusel ajal on väga in.

Muidugi on programmil ja elektriautodel ka omad miinused, kuid ei ole halba ilma heata ja vastupidi. Et asi ei tunduks ainult kiitmisena, siis tooksin välja ka miinused mida ma näen.

• Elektriautode kasutamist piirab oluliselt nende väike autonoomsus. Suvel tuleb Tartusse sõites ükskord tee peal laadida, külma talveilmaga isegi kaks korda. See tähendab aga seda, et kui tavalise autoga võtab Tallinn-Tartu ots umbes kaks tundi, siis elektriautoga tuleks arvestada 3-3,5 tundi.
• Johtuvalt väikesest autonoomsusest leian, et sotsiaaltöötajad ei ole ehk see kõige õigem grupp kellele anda elektriautod kuna esiteks on neil palju sõite ja teiseks on need sõidud piirkondades (halvad teed, metsavahed) kus väikesed elektriautod, eriti talvel, võivad hätta jääda. Võib-olla oleks need võinud anda mõnelele linnasisesele taksofirmale, pitsakullerile, MuPo-le jne.
• Laadimine (ka kiirlaadimine) on väga aeganõudev võrreldes tankimisega.
• Laadimisinfrastruktuuri rajamine on kallis ja aeganõudev. Kui aga seda pole, ei osteta autosi, sest sõitmiseks on vaja kohta kus laadida. Laadimisinfrastruktuuri rajamisega oleks tulnud alustada enne autode jagamist ja müüki.

Nii, see peaks olema ka kõik mis mul elektriautode kohta hetkel öelda on.

P.S Oleksin väga tänulik tagasiside-arvamuste eest kommentaaride näol.