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.