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.

Kodumaine autokütus varsti reaalsus?

Enefit 280 õlitehas ehitusjärgus olles

Küsimusele kohe vastates, siis paraku ei. Täiesti kodumaist autokütust tanklatest veel niipea ei saa. Kui üldse kunagi. Küll aga võib osutuda reaalsuseks fakt, et paaki valatava autokütuse toore hakkab tulema Eestist.

Nimelt ilmus eile Postimehes artikkel, kus on öeldud, et Eesti Energia on kuulutanud välja hanke seadmete saamiseks õlitehastele, mis suudavad tootmisjääkidena tekivatest gaasidest eraldada bensiini.

Iseenesest on tegu positiivse uudisega, sest veel mõned aastad tagasi oli mootorikütuste Eestis tootmine pigem unistus kui reaalne võimalus. Ka seekord on tegu siiski "peaaegu kohal, aga mitte päris" situatsiooniga, sest ehkki põlevkiviõli gaasidest saab toota bensiini, ei sünni see kohe paaki panna. Enne "paagikõlbulikust" tuleb see saata rafineerimistehastesse, kus siis seda teiste fraktsioonide ja lisanditega segatakse. Paraku Eestis ühtegi refineerimistehast hetkel pole, mistõttu saab see tootmine (mis annab kõrgeima lisandväärtuse) asuma välismaal. Sellegi poolest võib nimetada äri tulusaks, sest isegi toorbensiinil on suurem väärtus kui ahjudes põletataval põlevkivil või põlevkiviõlil.

Tulusus sõltub siiski ka sellest kui kalliks seadmed lähevad ning kui suur reaalne toodangumaht suudetakse saavutada. Pudrumägesid ja piimajõgesid ilmselgelt oodata ei maksa, kuid vähemalt kasumlikult opereerimine oleks küll mõistlik soov. Vast on sellega ka ehk arvestatud, sest vastasel juhul Eesti Energia sellist investeeringut ei teeks. Tänaseid otsuseid võib omamoodi vaadelda ka kui investeeringut tulevikku, sest naftahind ei püsi igavesti 40$ / barrel peal ja kui see tõusma hakkab, tõuseb ka põlevkivi baasil kütuste hind, mis on vesi veskile, kui seadmed selleks ajaks töös ja valmis on.

Kuidas võidelda kütuseaktsiisi tõusu vastu?

Honda FCX Clarity - alternatiiv, kuid mitte veel soodne

Viimastel päevadel on inimeste seas tekitanud palju kõneainet valitsuse kava tõsta otsustavalt kütuseaktsiisi, mis mõningate ekspertide hinnangul võib halvemal juhul tähendada seda, et kütuseliiter hakkab maksma rohkem kui meie naaberriigis Soomes.

On selge, et taoline otsus on inimestele väga vastukarva ning mõjutab olulisel määral inimeste väljaminekuid ja tarbijakäitumist.
Kuna maal elavad inimesed ei saa oma sõite tegemata jätta ning peaministri soovitus kasutada säästlikumaid autosid kuulub pigem musta huumori rubriigi valdkonda, siis tuleb antud mure lahendamiseks leida teine vaatenurk. Tegelikult on vastus küsimusele äärmiselt lihtne. Ei tule vaadata mitte säästlikumaid autosid (kuigi mõnel juhul on ju ka see võimalus), vaid tuleb minna täiesti uute kütuste kasutamise peale autodes. Järgnevalt analüüsin alternatiivide kasutamise võimalust Eesti Vabariigi tingimustes.

1. CNG
CNG - compressed natural gas.  CNG on maakeeli kokkusurutud maagaas e. metaan. Kokkusurutud tähendab, et paagis on see gaasilisel kujul suure rõhu all.
Eestis on hetkel viis CNG tanklat: kaks Tallinnas, ning üks Tartus, Pärnus ja Narvas. CNG hind tanklates on hetkel 0,779 €/kg. Seega on surugaas tunduvalt odavam bensiinist ja diislist ning kuna maagaasi aktsiisi märkimisväärset tõusu lähiajal näha ei ole, siis vahe kasvab tulevikus CNG kasuks.
Eestis on CNG-d kütusena kasutavad autod täiest müügil, kuid tasub arvestada, et nad on bensiinimootoriga analoogidest natukene kallimad. Samuti peab soetamisel silmas pidama seda, et CNG tankimisvõimalusi on Eestis hetkel veel hõredalt. Näidetena CNG autodest võiks välja tuua škoda Octavia G-Tec, Opel Zafira Tourer CNG ja Fiat Doblo CNG Turbo.

2. LPG
LPG - liquefied petroleum gas. LPG e. eesti keeles väljendatuna vedel propaan on samuti üks variant, mida kaaluda. Kuigi ka LPG liigitud gaasiautode alla, siis on tal võrreldes CNG-ga mitmeid erinevusi. Esiteks on kütus autos vedelal kujul, mitte gaasilises. Teiseks on LPG gaasiseade autole järelpaigaldatav. Järelpaigaldust saab teha nii bensiini- kui ka diiselmootoriga autodele ning LPG seadme hind jääb sõltuvalt silindrite arvust ja mootori keerukusest tüüpiliselt 900-1500 € vahele.
Võrreldes CNG-ga on LPG tanklavõrk Eestis suhteliselt heas seisus. Juba ainuüksi Alexela vedelgaasitanklaid on hetkel 20. LPG liitrihind hetkel on orienteeruvalt 0,549 €/l. Samas tuleb tähelepanu juhtida sellele, et LPG kulu liitrites võib olla kuni kolmandiku (üldiselt siiski ligikaudu +10%) võrra suurem kui bensiinil/diislil, seega hinnavõidu kalkuleerimisel tuleb seda silmas pidada.
Samas, arvestades milline on LPG hind ja ja gaasiseadme maksumus ning vaadates bensiini ja diisli hindasid, siis tavapärase läbisõidu juures peaks tasateenimine ja võit algama juba aasta-poolteise sõitmise järel. Suurema läbisõidu korral tuleb võit kiireminigi.

3. Elekter
Tänu mõned aastad tagasi toimunud saastekvoodi tehingule Mitsubishiga, on elektriautod Eesti oludes üsnagi hea alternatiiv sisepõlemismootoriga autodele. Saadaval on lai valik elektriautosid alates Mitsubishi i-MiEV-ist kuni Tesla Model S-ni (tõsi, viimast mitte ametliku kohaliku esinduse kaudu). Lisaks sellele on Eestis üle 150 avaliku kiirlaadija mis on jaotunud ühtlaselt üle Eesti territooriumi, seega ei tohiks tekkida probleemi sellega kust särtsu juurde saada.
Tuuakse küll puudustena esile vähest läbisõitu (mis minu meelest on suhteline) ja külmetamist talvel, kuid need on tehnilised probleemid, mis sisuliselt juba lahendatud või lähiajal lahendamisel, s.t kõvasti paranemas.

Veel võimalusi...
Lisaks eelpool toodud alternatiividele on veel võimalusi, mida bensiini või diisli asemel kasutada, paraku pole need võimalused veel (mõnel juhul ka enam) Eestis kätte saadavad, kuid muutuv turusituatsioon võib seda kiiresti muuta. Need võimalused oleksid:

• Kütuseelement e Fuel-Cell. Kütuseelement võimaldab gaasilisest rõhu all olevast vesinikust toota elektrit. Fuel-Cell autot võib vaadelda kui oluliselt suurenenud läbisõiduga elektriautot. Paraku tuleb viimane luksus hinnaga, sest kütuseelemendiga autot on endiselt väga kallid (70 000 €+) ja vähe levinud. Samuti on mureks vesinikutanklate puudumine Eestis.
• Puugaasigeneraator. Alternatiividest ehk kõige huvipakkuvam. Suureks plussiks on kodumaine taastuv kütus, mis kergesti kätte saadav ja odav. Miinuseks kindlasti seadme suured gabariidid ja madal võimsus. Samuti tuleb kütust kaasa võtta sõna otseses mõttes laadungiga. Teisest küljest oleks tegemist hea ja silmatorkava jõuallikaga hobiautole. Igapäeva sõitudeks pole see kahjuks siiski parim alternatiiv, kuid alternatiiv siiski. Mureks on veel see, et autodele sobilike puugaasigeneraatoreid on Eestis raske leida, veel raskem aga leida firmat, mis neid autodele paigaldab. Samas võib Soomes näha (selle põhjal mis mina aastate jooksul kuulnud-lugenud olen) ringi sõitmas mitmeid puugaasigeneraatoriga autosid, seega ei saa öelda, et pudel sõitmine täiesti võimatu oleks.
• Biokütused / etanool. Eestis on minevikus müüdud etanooli sisaldavat bensiini, kahjuks seda enam ei tehta. Biokütus võib olla üldjuhul kahel kujul: E85 ja E100. Number näitab etanooli sisaldust kütuses, ehk viimane on juba puhas alkohol. Antud kütus on (teoorias) soodne ja ka keskonnasõbralikum võrreldes bensiini ja diisliga. Laiema leviku pidurdajaks lisaks kütusemüüjate leigusele võib tuua kaks faktorit. Esiteks vajab etanooli sisaldavate kütuste kasutamine selleks sobiliku mootorit ning Eestis vähemalt hetkel selliseid kasutavaid autosid ei müüda. Mingi periood müüs taolisi autosid Saab, kuid see mark on nüüdseks ajalugu. Teine takistav tegur on alkoholiaktsiis. Ma võin eksida, kuid vähemasti minu teada on etanoolil, mida kasutatakse kütusena sama kõrge aktsiis, kui sellel mis müügil joogina. Arvestades seda võib etanool olla kallimgi kui bensiin kütusena, kuid vaadates teiste riikide praktikat peaks ta olema siiski tunduvalt odavam, kuna esiteks on tootmine odavam ja teiseks, nagu varem öeldud, on tegu keskkonnasõbraliku kütusega.

Mõtted ja arvamused kütuseaktsiisi ja sobilike alternatiivde kohta on teretulnud kommentaariumis.

Energeetiline reede

Ehitatav Enefit 280 tehas Auveres Narva lähistel.
Pilt tehtud mõnda aega tagasi.
Praegusel kujul jaam hoopis valminum.

Läinud reedel, 16. märtsil sain osaleda ühel väga toredal ekskursioonil. Nimelt korraldas Eesti Energia ekskursiooni nendele tublidele ja aktiivsetele tudengitele kes võtsid vaevaks ennast registreeruda Võti Tulevikku messil.

Ekskursioon ise sai alguse hommikul kell 8. Reisieelset elevust rikkus vaid sombune ilm, päikesepaisteline oleks olnud palju kenam. Igatahes, algas päev kogunemisega. Juba alguses oli näha, et reisiseltskond tuleb väike. Lõpuks kogunes meid 11, kui ma mööda ei pane. Sellest on kahju, et nii vähesed tudengid võtavad vaevaks kasutada sellist võimalust. Sa saad näha kohta, mida muidu ei näe, saad näidata end ettevõtele ja seda kõike veel tasuta. Noh, nagu öeldakse, pole mõistus oma teha. Ise leian, et sellistest võimalustest tuleks kahe käega kinni haarata.

Kui buss oli kohale jõudnud, võeti peale veel pirukad ja joogid TTÜ sööklast ning siis võeti suund Jõhvi. Sinna ka peale paaritunnist sõitu lõpuks jõuti. Jõhvis asus meie ekskursiooni esimene külastuskoht. Nimelt üks osa Eesti Energia Tehnoloogiatööstusest. Seal tegeletakse erinevate soojustehniliste seadmete ja muude suurte metallkonstruktsioonide projekteerimisega, konstrueerimisega ning EE kaevandustes töötavate seadmete ja sõidukite remondiga. Sinna kohale jõudes kostitati meid kõigepealt kohvi ja pirukatega. (Mis sest, et meil endal oli bussis ka, logistika vist vähe "longas", aga ei hullu.) Sellesamase kohvipausi käigus seletati lähemalt ka mis ettevõtmisega seal siis tegemist on. Sain teada huvitava fakti, et selle asutuse eelkäijaks oli Energoremont, mis asutati 1959. aastal. Peale kohvipausi istutai meile pähe ilusad valged kiivrid ning seejärel seadsime sammud tuurile. Kõigepealt külastasime kontoriosa, kus töötasid insenerid ilusti rivis laudade taga ja klõbistasid usinasti oma arvutites. Põgusa vestluse käigus giidiga saime teada, et suurem osa töötajaid kõneleb seal vene keelt ning praktikale tulles saab selle üsna kiiresti selgeks, isegi kui sa seda enne eriti ei oska. Mis ma oskan öelda, Ida-Virumaal töötamise võlud ja valud. Siinkohal ei maksaks arvata, et eesti keelt üldse ei kuule, seda lihtsalt kasutatakse vähem kui keskmine tudeng harjunud on. Siis vaatlesime erinevaid tšehhe. Kõigepealt suurte metalldetailide lõiketöötlemise (plasmalõikus antud juhul) ja painutamise tšehh. Seejärel vaatlesime tšehhi kus oli igat sorti masinaid mida ma elus esimest korda oma silmaga nägin. (radiaalpuurpink siis) Seal oli kõike alates freesidest lõpetades karusseltreipinkidega. Kerge irooniaga võib öelda, et kui te ei leia sobiliku masinat sealt, siis ei leia te seda ka mujalt Eestist. Siis nägime termotöötluse töökoda kus tegeltakse karastamise, tsementiitimise ja kõige muu tähtsaga. Esimest korda õnnestus näha sellisel kujul töökoda. Ka TTÜs on paar karastusahju, kuid need on nagu nukuköögid võrreldes sellega mida ma seal nägin. Peale seda käisime vaatlemas veel ka värvimistöökoda ning masinate remonditöökoda. Viimases õnnestus näha ka ühte puurseadmega vankrit, mis nägi välja nii nagu oleks 99% elust elatud ning vanuseks piltlikult öeldes sajand. Ilmeks näide sellest, kui masin töötab peaaegu 24/7, vähemalt nii on "keiss" osade kaevandustes töötavate masinatega. Seejärel suunduti tagasi peamaja juurde, kus tagastasime kivrid ning asusime sõitma järgmis objekti suunas.

Ekskursiooni teiseks sihtkohaks oli Auvere, kus asub Eesti Energia poolt ehitatav uus Enefit-280 õlitehas. Neile, kes pole Eesti geograafiaga väga kodus, siis neile teadmiseks, et tegelikult asub uus õlitehas otse Eesti Elektrijaama taga vana õlitehase kõrval. Ehitus on peaaegu valmis. Ainult mõned viimistlevad tööd ja häälestus. Meile öeldi, et kui kõik läheb hästi, siis aasta lõpus annab tehas juba toodangut. Kui kohale jõudsime, siis oli väike viperus, nimelt läksime alguses kogemata sisse valest kohast, kuid ei hullu, uuesti bussipeale ning juba mõne minuti pärast olime õige tõkkepuu taga. Bussilt maha tulles tuli vastu meile üks ekskursiooni saatjatest, kelle esimene küsimus oli, et kuidas on meil lood vene keelega. Iva seisnes selles, et meile määratud kohapealne giid, kes pidi meile seletama tehase tööpõhimõtet ja kes pidi meile ringkäigu tegema, oskas ainult vene keelt. Võite isegi eeldada, mida me oma vene keele oskuse kohta ütlesime. No mis siis ikka, kogunesime kontorisse, mis oli kokku pandud kümnetest sinistest konteineritest, mida tavaliselt võib ehitusplatsil märgata. Enefiti ehitusplatsil oli neid aga lausa sadu, kõik alates eluruumidest ja kontoritest lõpetades sööklaga oli tehtud konteineritest komplekteeritud blokidesse. Nii me seal siis kontoris maha istusime ja ootasime, mis juhtuma hakkab. Siis tuli meie giid ja alustas oma esitlusega. Bussile vastu tulnud isik proovis küll tõlkida alguses meile eesti keelde teksti, kuid varsti loobus, kuna ei osanud isegi kõiki erialaseid termineid eesti keelde panna. Pärast pisikest ajurünnakut leiti noor blond neiu, kes hakkas vene keelt meie jaoks inglise keelde tõlkima. Nagu arvata võite, siis paremat tulemit sellest väga palju ei tulnud. Selline kurb-koomiline vahejuhtum siis. Kuid sellest hullu pole, sest olgu see tekst inglise, vene või eestikeeles, teemast on ikka keeruline simese hooga aru saada. Põhimõtest ja põhiosadest oli võimalik aru saada ka kenade värviliste piltide järgi mis seinale kuvati.

Pärast ettekannet pandi meile pähe kiivrid ja anti selga helkurvestid - ohutus ennekõige. Siis seadsime sammud valmiva objekti enda poole. Enefit 280-st saab siis uus Eesti Energia tehas, mille toodanguks on põlevkiviõli ja madala oktaanarvuga bensiin. Meile seletati, et autole kõlblik bensiin peab evima suuremat oktaanarvu, selle jaoks on vaja aga rafineerimistehast, mis peaks valmima umbes 2016. Seega autokütuse masstootmisest Eestis saame rääkida alles mõne aasta pärast, kuid valgus tunneli lõpus juba paistab. Lühidalt öeldes vaatasime hoonet seest ja väljas, selle tähtsamaid sõlmi. Kõige kõrgem punkt, kuhu me ronisime, oli "ainult" 20 meetrit, kuid sellest piisas, et mul endal jalg kergelt tudisema hakkab. Nimelt tehakse ju jalgealune pind sellsitel objektidel sõrestikmetallist ja kui sa näed enda jalge all 20 meetrit sisuliselt vaba maad, siis õõnsaks võtab kergelt küll. Trepp ise asus hoone välisküljel. Ehitis ise on veel tublisti kõrgem, täpse kõrguse jään võlgu, ütleme, et üle kolmekümne meetri kindlasti. Igatahes väljast vaadatuna võtab see ehitis ahhetama. Pärast tiiru ehitusobjektil seadsime sammud sööklasse. Lõuna oli väga hea, sest portsud on seal suured ja maitse üsna OK. Söökla, nagu kõik muugi seal platsil, oli kokku pandud konteineritest, nii nagu ma ka varem mainisin. Seetõttu seal ruumiga väga priisata pole, kuid lühiajaliselt kannatab täitsa olla. Peale lõunat käisime veel korra nö kontoris, Seal tagastasime kiivrid ja vestid ning jagasime muljeid nähtuks, seda siis omamoodi eesti-inglise-vene keelse vestluse käigus. Enne lahkumist anti veel igale osalejale meene milleks oli kiletatud A4 värvifoto valmivast objektist. Seejärel läksime bussipeale ja asusime tagasiteele Tallinnasse, kuhu jõudsime umbes pool kuus õhtul.

Minule jäid igatahes positiivsed ja meeldejäävad muljed antud ekskursioonist ja loodan, et tulevikus avaneb vel võimalusi taolistel osaleda.