Akkujen latausratkaisut avainasemassa sähköistyvässä liikenteessä

Sähköajoneuvojen latausinfrastruktuurin kehittyminen on tärkeää monesta syystä. Sähköajoneuvojen kasvavan kysynnän vuoksi tarvitaan riittävästi suurteholatausasemia ja yhtenäinen ladatun sähkön maksujärjestelmä, jotta ajoneuvojen käyttö ja lataaminen olisi nopeaa, helppoa ja ylipäätään mahdollista kaikkialla. Toisaalta latausinfrastruktuurin nopea kehittyminen kannustaa yhä useampia polttomoottoriautojen käyttäjiä ympäristöystävällisempien sähköautojen pariin. Energia- ja kustannustehokkuuden näkökulmista sähköajoneuvojen älykkäillä latausratkaisuilla voidaan paitsi säästää liikkumisen ja latausinfrastruktuurin kustannuksissa, myös vähentää ympäristöön kohdistuvaa kuormitusta.

Sähköajoneuvojen latausinfrastruktuurin tarpeet

Sähköajoneuvojen latauspisteistä on tullut muutamassa vuodessa osa katukuvaa. Sähköisten ajoneuvojen lisääntyessä vauhdilla myös latausinfrastruktuurin tulee kehittyä ja laajentua samaan tahtiin: sähköautojen globaalit myyntiluvut yli kaksinkertaistuivat vuonna 2021, mikä tarkoittaa noin 6,6 miljoonaa sähköautoa (Paoli & Gül, 2022). Maailma tarvitsee vuoteen 2040 mennessä yli 309 miljoonaa sähköauton latausasemaa palvelemaan päätöksentekijöiden ja sähköautoja valmistavien yritysten tavoittelemia tulevaisuuden sähköautomääriä (Shell, 2022). Niin taloyhtiöiden, asunnonomistajien kuin yritystenkin on investoitava latauspisteisiin merkittävästi. Sähköajoneuvojen latauksen tulisi olla mahdollisimman saavutettavaa, helppoa ja edullista myös kaupunkimiljöiden ulkopuolella.

Suurteholataus laajentuvan latausverkoston kärkenä

Sähköajoneuvojen latausasemat jaetaan hitaisiin AC‑latausasemiin, DC‑pikalatausasemiin ja suurteholatausasemiin. Runsaasti lisääntyneet julkiset pika‑ ja suurteholatausasemat ovat edistäneet sähköajoneuvojen käyttöönottoa tarjotessaan nopeaa ajoakun latausmahdollisuutta pidemmillä ajomatkoilla. Vuonna 2021 sähköajoneuvojen julkisten latauspisteiden määrä nousi lähes 40 prosenttia. Kaiken kaikkiaan julkisia latauspisteitä oli vuonna 2021 globaalisti lähes 1,8 miljoonaa. Kiina on latausinfrastruktuurin globaali edelläkävijä: maassa on noin 85 prosenttia kaikista maailman julkisista DC-pika- ja suurteholatausasemista sekä yli puolet kaikista julkisista AC-latausasemista. Eurooppa seuraa Kiinaa, mutta on vielä kaukana: vuonna 2021 julkisten latausasemien määrä nousi Euroopassa noin 30 prosenttia. Julkisten AC‑latausasemien kokonaismäärä Euroopassa oli vuonna 2021 noin 300 000, joista suurinta osuutta edusti Alankomaat noin 80 000 julkisella AC‑latauspisteellä. Julkisia DC‑pika‑ ja suurteholatausasemia oli Euroopassa samana vuonna lähes 50 000, joista noin viidesosaa oli Saksassa. (IEA, 2022)

Suomessa oli elokuussa 2022 lähes 1 800 julkista latausasemaa ja niissä yhteensä lähes 8 000 sähköauton latauspistettä (Traficom, 2022). Etelä‑ ja Varsinais-Suomessa onkin jo henkilöautoille kattava latausverkosto. Suurteholatausasemia ei kuitenkaan ole vielä riittävästi, eikä latausasemissa ole huomioitu raskaan liikenteen tarpeita.

Euroopassa kaikissa uusissa sähköautoissa on CCS Type 2 -latausliitin, joka perustuu IEC 62196‑2 ‑standardiin. Tämän päivän suurteholatausasemat pystyvät tarjoamaan jopa 400 kW:n sähkön latausnopeuden, tästä esimerkkinä mm. kotimaisen Kempower‑yhtiön kaupalliset asemat. Suurteholatausasemien ansiosta keskikokoisen henkilöauton 55 kWh:n kapasiteetin akun pystyy lataamaan tyhjästä täyteen noin 8 minuutissa. Käytännössä ajoakkua ei koskaan ajeta aivan tyhjäksi, ja se ladataan noin 80–90 prosenttisesti täyteen suurteholatausasemalla, jolloin akun lataukseen tarvittava aika on verrattavissa bensatankin täyttämiseen kuluvaan aikaan. Suurilla latausnopeuksilla myös ison sähköisen raskaan liikenteen ajoneuvon akut voidaan ladata kuljettajan taukojen aikana tai logistiikkakeskuksissa ajoneuvon lastauksen ja purkamisen aikana. Lähivuosina on myös tulossa suurteholatausasemia, jotka kykenevät jopa 1 000 kW:n lataustehoon.

Langaton lataus sekä akunvaihtoteknologiat tulevaisuuden vaihtoehtoina suurteholatausasemille

Uudet startupit näkevät sähköautoilua tukevan infrastruktuurin kehittämisessä huikeita mahdollisuuksia, ja suunnittelevat ja tuovat markkinoille yhä älykkäämpiä, edullisempia ja kevyempiä sähköauton latausratkaisuja. Viimeaikaisiin ja kehitteillä oleviin latausinnovaatioihin lukeutuvat mm. ohjelmistopohjaiset ratkaisut, jotka hyödyntävät dataa ja algoritmeja esimerkiksi lataamisen hinnan ja ekologisuuden optimoimiseksi. Uutta ovat myös itseään korjaavat laturit, joissa algoritmit määrittävät ja korjaavat latausaseman tai ‑paneelin taustalla toimivan ohjelmiston virheitä, jotta laturin käyttö olisi mahdollisimman toimivaa ja ylläpito edullista. (Shell, 2022)

Sähköautoissa nähdään myös potentiaalia energiavarastona; sähköauto voisi toimia tulevaisuudessa esimerkiksi kodin sähkövarastona kulutuspiikkejä tasaten (Evenergy, n.d.). Lisäksi startupeja kiinnostaa sähköautojen langaton lataaminen, jossa tien tai parkkipaikkojen alle asennetaan magneettisia latausalustoja, joille auton pohjaan asennettu kappale toimii vastaparina. Ratkaisua pidetään potentiaalisena sähköauton latausratkaisuna erityisesti jatkuvasti liikkeessä oleville ajoneuvoille, kuten takseille. Liikuteltavat latausasemat puolestaan nähdään mahdollisena tapana keventää latausinfrastruktuuria. Ne voivat olla kustannustehokkaita sähköauton latausratkaisuja esimerkiksi harvaan asutuilla alueilla tai kohteissa, joissa kysyntä on hetkellisesti normaalia korkeampi, kuten tapahtumissa tai turistikohteiden sesonkiaikoina. (Samuel, n.d.)

Akkujen vaihtoteknologioiden kehittyminen on yksi huomionarvoinen näkökulma sähköisen liikenteen latausratkaisuja tarkasteltaessa. Toistaiseksi akkujen vaihtopalveluita on tarjolla pääasiassa kaksi‑ ja kolmipyöräisille ajoneuvoille, mutta myös autojen akunvaihtopalvelut ovat lisääntymässä, erityisesti Kiinassa. Auton akku voidaan vaihtaa jopa muutamissa minuuteissa joko manuaalisesti tai robottien avulla. Akkujen vaihdon merkittävintä kohderyhmää voisivatkin tulevaisuudessa olla esimerkiksi taksit ja julkinen liikenne. Tämän vaihtoehdon valtavirtaistaminen ja tehokas toteuttaminen vaatisi kuitenkin akkumallien ja ‑kokojen standardisointia. (Siddiqi & Edmondson, n.d.; Samuel, n.d.)

Autonvalmistajista kiinalainen Nio on toistaiseksi ainoa maailmassa, joka on tuonut oman akunvaihtoratkaisun kuluttajille. Tämä toimii kuitenkin vain Nio-merkkisillä autoilla, ja haasteena on myös tämän akunvaihtoaseman kompleksisuus sekä suuri investointitarve verrattuna CCS Type 2 ‑suurteholatausasemiin. Sähköautojen langaton lataus puolestaan on jäänyt kokeiluasteelle DC-suurteholatauksen nopean kehityksen myötä. Yksikään autonvalmistaja ei ole vielä asentanut autoon langattoman latauksen tarvitsemaa laitteistoa. Tällä hetkellä CCS Type 2 ‑suurteholatausratkaisu viitoittaa eurooppalaisen sähköautojen latausinfrastruktuurin suunnan.

Fossiilittoman liikenteen tavoitteita kohti kuljetaan sähköllä

Kaiken kaikkiaan liikenteen sähköistyminen ja sen myötä myös sähköisten ajoneuvojen latausinfrastruktuurin kehittyminen näyttää lupaavalta teknologioiden kehittyessä ja kysynnän lisääntyessä. Tämä vaatii kuitenkin myös valtiotasolta tukea, toimia ja kannusteita. Suomessa julkaistiin alkuvuodesta 2023 ensimmäinen luonnos liikenne- ja viestintäministeriön johtaman jakeluinfratyöryhmän kansallisesta ohjelmasta, jota toteutetaan osana fossiilittoman liikenteen tiekarttaa liikenteen kasvihuonepäästöjen vähentämiseksi. Tiekartan tavoitteena on puolittaa vuoden 2005 tasoon nähden kotimaan liikenteen päästöt vuoteen 2030 mennessä sekä tavoittaa kokonaan fossiiliton liikenne vuoteen 2045 mennessä. Jakeluinfraohjelma pyrkii edistämään tätä liikenteen vihreää siirtymää niin, että koko maahan luotaisiin kattava ja sujuvasti käytettävä uusien käyttövoimien jakeluverkko, joka palvelee niin kotitalouksia kuin yrityksiäkin. Myös raskaan liikenteen latausinfrastruktuuria kehitetään osana ohjelmaa. Maamme jakeluinfrastruktuurin kehittämisessä vahvuutena nähdään mm. juuri älykkäisiin latauspalveluihin liittyvä osaaminen. (Traficom, 2022; Liikenne- ja viestintäministeriö, 2023; Jääskeläinen, 2021.)