Akkusähköbussi

Yhteenveto tähänastisesta akkusähköbussikeskustelusta:

Akuista virtansa saava sähköbussi on reittien suhteen ja erityisesti uudelleenreitityksen suhteen yhtä joustava kuin polttomoottoribussi. Lisäksi sähköbussi ei tupruttele pakokaasuja.
Arvioidaan akkusähköbussin soveltuvuutta reiteille, joka kulkevat yhtenäisellä taajama-alueella. Tällä alueella on erilaisia nopeusrajoituksia, joista isoin on 50 km/h. Tällä tiheään asutulla alueella on päivisin aina vähintään kohtalaisesti liikennettä (jalankulkijoita, pyöräilijöitä, autoja). Näissä olosuhteissa keskinopeus bussireitillä on enintään 30 km/h, hiljaisena aikana.
Aasiassa kehitellään kovasti myös akkukäyttöisiä busseja. Esim. Thunder Skyn akkubusseilla voi ajaa täydellä latauksella yli 300 km.
Yli 300 km vastaa tällaisella taajama-alueella vähintään 10 tunnin ajomatkaa bussilla. Mutta ruuhka-aikoina tarvitaan ylimääräisiä busseja. Ja yöaikana tarvitaan melko vähän busseja. – Yön aikana voidaan ladata vuorotellen kaikki bussit aamuruuhkaa varten. Lisäksi bussit voidaan ladata vuorotellen aamuruuhkan ja iltaruuhkan välillä. – Näin ei tarvita ylimääräisiä busseja akkujen lataamista varten.
Mutta Suomen ongelmana on pitkä ja kylmä talvi, jolloin bussissa tarvitaan lämmitystä. Suomessa on kokeiltu sähköhenkilöautoa talvella, jolloin n. puolet sähköenergiasta meni lämmitykseen. Bussissa suuren ilmatilan takia suhde todennäköisesti on epäedullisempi. Lisäksi bussin ovet aukaistaan usein, mikä viilentää ilman lämpötilaa bussissa.
Suomen talvessa yli 300 km:n toimintasäde supistuisi n. 150 km:iin akkubussilla. – Tämä aiheuttaa ongelmia sille, että bussit saataisiin ladattua ilman ylimääräisiä busseja korvaamaan latauksessa olevia busseja.
Kuka tietää, mikä on tilanne latauspuolella? Saadaanko akkusähköbussi ladattua tunnissa, kuten edellä on oletettu?
On houkutteleva vaihtoehto, että akkusähköbussin lataamisen sijasta siihen vaihdetaan akkuja. Bussit voidaan suunnitella sellaisiksi, että akkujen vaihto voidaan toteuttaa huomattavasti alle tunnissa, ehkä jopa 5 minuutissa. – Tällaisessa tilanteessa Suomen talvi ei vaatisi ylimääräisiä busseja lataamista varten.
300 km:n ajoon bussilla tarvitaan 300–400 kWh:n akusto ja se painaa 3–4 tonnia. Bussien omapainot ovat luokkaa 12 tonnia, joten bussin massa nousee 15 tonnin luokkaan. – Jos akkujen vaihto kestää esim. 5 minuuttia, bussille riittää n. 3 h:n ajoaika eli n. 90 km:n ajomatka, joka vastaa n. 100 kWh:n akustoa. Se painaisi enää n. tonnin. – Tämä painonsäästö vähentäisi energiantarvetta 2t/15t eli n. 13 %.
Kuka tietää, millainen tilanne on akunvaihtopuolella?

Sitten eteenpäin:

Kesämaissa akkusähköbussilla voidaan korvata johdinbussit.
Toisaalta voidaan hyödyntää johtimia akkusähköbussin lataamisessa:
- Pysäkkien yläpuolella voisi olla johtimet, joista bussia ladataan, kun bussi pysähtyy pysäkillä. Ainakin päätepysäkillä voisi olla latausjohtimet.
- Tiedetään katuja, joita pitkin aina kulkee yksi tai useampia bussilinjoja. Näitten yläpuolella voisi olla johtimet bussien lataamista varten.
Tällä tavoin voidaan pidentää akkusähköbussin toimintasädettä.

Kesämaissa akkusähköbussit muuttavat ratikoitten roolin: lähijoukkoliikenne (alle 10 km:n reitit) tai ainakin lyhyet lähijoukkoliikennereitit (alle 5 km) voidaan siirtää akkusähköbusseille. – Tämä mahdollistaa joustavat, vaivattomat ja nopeat muutokset lähijoukkoliikennereiteille.
Ratikat siirtyisivät pitemmille reiteille (todennäköisesti yli 10 km, mutta ainakin yli 5 km). Silloin ratikoitten nopeutta pitää lisätä. Tällöin ratikkareiteillä ei enää olisi jyrkkiä kääntymisiä. Ainakin osan reitistä ratikka kulkisi joukkoliikennekaistaa pitkin. Ratikalla olisi etuuksia liikennevaloissa.

raidekaupunki sanoi:

Esim. Thunder Skyn akkubusseilla voi ajaa täydellä latauksella yli 300 km.

Klikkaa laajentaaksesi...

Akuston kapasiteetiksi ilmoitetaan 350 kWh eli kilometrillä saisi kulua 1,17 kWh. Toisessa kohtaa väitetään jopa, että kulutus olisi 70kWh / 100 km eli 0,7 kWh kilometrillä. Mahtanevatko olla uskottavia kulutuslukemia? (vihje: ei)

Lisäksi akustot ovat edelleen kulutustavaraa. Niitä pitää uusia muutaman vuoden välein. Akut ovat kalliita ja uusiminen tuottaa melkoisesti jätettä. Rooman osittain akuilla kulkevien sähköbussien osalta ollaan tästä syystä päätymässä ajolankojen rakentamiseen myös loppumatkalle.

Akkubussitekniikka kehittyy. Sähköisen liikenteen asiantuntijat ovat minulle kuitenkin vakuuttaneet, etteivät ne ole realistinen vaihtoehto vielä pitkään aikaan. Eivät ehkä koskaan. Tästä ja muusta käyttövoimatekniikan kehityksestä on tulossa raportti HSL:n johdinautojen hankeselvityksen yhteydessä ymmärtääkseni varsin pian.

late- sanoi:

Rooman osittain akuilla kulkevien sähköbussien osalta ollaan tästä syystä päätymässä ajolankojen rakentamiseen myös loppumatkalle.

Klikkaa laajentaaksesi...

Tämähän on mielenkiintoinen, ja varsin harmillinen tieto. Harmillinen tietysti johdinautojen ystävien kannalta, sillä paljon mainostettu mahdollisuus ajella ilman ajolankoja ei taidataan olla realistista todellisuutta.

Mutta harmillinen myös, ja etenkin, sen vuoksi, että ainakin itse pitäisin akkubussia todella mielenkiintoisena ja houkuttelevana kulkuneuvona. Sillä saataisiin johdinauton ja bussin edut ilman johdinauton haittoja, eli sillä voisi korvata nykyistä bussiliikennettä 1:1, jos kustannusero diesel- ja kaasubusseihin voidaan perustella ympäristösyillä.

339-DF sanoi:

Tämähän on mielenkiintoinen, ja varsin harmillinen tieto. Harmillinen tietysti johdinautojen ystävien kannalta, sillä paljon mainostettu mahdollisuus ajella ilman ajolankoja ei taidataan olla realistista todellisuutta.

Klikkaa laajentaaksesi...

Tässähän puhuttiin nimenomaan akuista. Kondensaattorien kohdalla tilanne on ratkaisevasti toisenlainen, niitä näet voi ladata miltei rajattomasti. Kondensaattorien kanssa ongelma on vain vielä jonkin aikaa se, että niiden kapasiteetti on akkujakin rajallisempi. Yhdellä latauksella ei kovin ihmeitä ajeta, mutta luultavasti jo lähitulevaisuudessa joitakin kilometrejä - linjojen kriittisiin paikkoihin periaatteessa voitaiisin jättää lyhyehköjä ajojohdottomia osuuksia. Oma kysymyksensä on, onko siinä mieltä. Vielä toistaiseksi johdinautojen yleisin varakäyttö on apudiesel - varsinkin länsijärjestelmissä. Sähköautoteollisuus seuraa superkondensaattorien kehitystä mitä suurimmalla mielenkiinnolla.

Nykyisin paras tunnettu akkutekniikka on Li-Ion. Sillä saavutetaan 3000 täyslatauksen käyttöikä. Bussikäytössä siis 3000 päivää. Kondensaattoreiden energia/massa tai energia/tilavuus sekä erityisesti hinta/kapasiteetti ovat sillä tasolla, että relevantti käyttö on jarrutuksen ja kiihdytyksen tehostamisessa.

Li-Ion-akkujen ongelmana pidetään myös sitä, että litium on harvinainen aine, eikä sitä arvioida riittävän kuin noin kolmannekseen ajoneuvokannasta.

Käytännössä alan tutkijat ovat sitä mieltä, että on keksittävä uusia akku- ja energiaratkaisuja, jotta ladattavat sähköajoneuvot voivat yleistyä sille tasolle kuin polttomoottori on nyt. Tämä tarkoittaa kokonaan uusia, eli sähkön varastointi vedyksi on jo nyt tunnettu ja sekä hyötysuhteeltaan huono että monimutkainen ja riskialtis. Vetybussistahan on menossa jo toisen sukupolven pilotti.

Tässä tilanteessa on tietenkin syytä ajatella kokonaisuutta ja pohtia myös liikennetekniikan kannalta, miten joukkoliikennettä kannattaa hoitaa. Eli seuraavien vuosikymmenten aikana tuotantovalmiit ja koetut raide- ja johdinratkaisut ovat vahvoilla. Mutta luultavasti myös polttomoottori, koska uusiutuvan polttonesteen tai kaasun tuotannossa ollaan suhteellisesti pidemmällä kuin sähkön varastoinnin tekniikassa. Esimerkiksi suomalaisella Chempoliksella on kaupallisesti toimiva prosessi, joka tuottaa alkoholia ilman ulkopuolista energiaa esim. maanviljelysjätteestä, kuten viljojen korsista.

Antero

Päivän Tekniikka&Talous kertoo, että Sähköautot NYT! -hankkeen aktiivi Jukka Järvinen Tampereelta on tehnyt ruotsiin kaupat akkubusseista. Järvinen aikoo muuttaa dieselbusseja akkukäyttöisiksi sähköbusseiksi. Järvinen lupaa, että hän voi valmistaa akkubusseja samaan hintaan kuin dieselbusseja eli 200.000 eurolla. Tulevaisuudessa jos määrät kasvavat, akkubussi maksaisi 100.000 €.

Antero

Antero Alku sanoi:

Järvinen lupaa, että hän voi valmistaa akkubusseja samaan hintaan kuin dieselbusseja eli 200.000 eurolla. Tulevaisuudessa jos määrät kasvavat, akkubussi maksaisi 100.000 €.

Klikkaa laajentaaksesi...

:lol:Noin muotoiltuna uutisesta tulee mieleen, että päivämäärä on 1.4.
Että Järvinen valmistaa ja bussien hinta puolittuu:lol:

Ehkä minun pitää se juttu lukea.

Antero Alku sanoi:

Järvinen lupaa, että hän voi valmistaa akkubusseja samaan hintaan kuin dieselbusseja eli 200.000 eurolla. Tulevaisuudessa jos määrät kasvavat, akkubussi maksaisi 100.000 €.

Klikkaa laajentaaksesi...

Tulkitsin artikkelista Järvisen lupaavan, että käytetystä bussista tehty akkubussi maksaa saman verran kuin uusi bussi eli 200 000 euroa. Tai ehkä niin, että lisähinta käytetyn bussin perushinnan päälle on tuo 200 000. Erikseen ei kerrota minkä ikäisistä ja kuntoisista käytetystä bussista akkubussit aiotaan tehdä.

Voisin tähän väliin kitistä, että Tekniikka & Talous on ylivertaisesti heikoimmin toimitettu kaupallinen julkaisu, jota tulee luettua. Erityisesti sisällön laadun hurja vaihtelu häiritsee.

Täällä on liikkeellä ristiriitaista tietoa: Toisaalta kirjoitetaan, että akkubussin akusto pitää vaihtaa muutaman vuoden välein kulumisen takia. Toisaalta kirjoitetaan, että Li-Ion -akulla saavutetaan 3000 täyslatauksen käyttöikä.

Jos käytetään riittävän isoa akustoa, akkubussia tarvitsee ladata vain kerran päivässä. Silloin 3000 täyslatausta riittäisi 3000 päiväksi. Jos akkubussia ajetaan joka päivä, silloin sen akusto kestäisi 8,2 vuotta.

Jos akkubussia ajetaan hitaalla taajama-alueella, jossa on erilaisia nopeusrajoituksia, joista isoin 50 km/h, niin keskinopeus koko työpäivänä on n. 25 km/h. Jos akkubussilla ajetaan päivittäin keskimäärin 20 h, päivässä ajetaan keskimäärin 500 km. Jos akkubussilla ajetaan 3 000 päivää, silloin sillä ajettaisiin 1 500 000 km. - Kuinka monta kilometriä polttomoottoribussin moottori tyypillisesti kestää?

Nyt tarvittaisiin lähdeviitteitä akkubussikokeiluista. Montako latausta akusto kestää? Kuinka kauan akusto kestää tärinöitä ja muuta haittaa, jotka tulevat bussiajosta taajama-alueella?

raidekaupunki sanoi:

Täällä on liikkeellä ristiriitaista tietoa: Toisaalta kirjoitetaan, että akkubussin akusto pitää vaihtaa muutaman vuoden välein kulumisen takia. Toisaalta kirjoitetaan, että Li-Ion -akulla saavutetaan 3000 täyslatauksen käyttöikä.

Klikkaa laajentaaksesi...

Li-Ion akkujen kestosta on runsaasti tutkimustietoa, ja Li-Ion akku kestää joko 3000 täyslatausta tai 10 vuotta. Kun akut ovat varsin kalliita, kannattaa akkukapasiteetti optimoida siten, että 3000 täyslatausta ja 10 vuotta tulevat täyteen suunnilleen samaan aikaan.

Dieselbussien taloudellinen käyttöaika on 12–15 vuotta. Sen jälkeen dieselbussi voi jatkaa elämäänsä vähemmän vaativassa käytössä. Länsimaisessa kaupunkiliikenteessä bussia ei kannata käyttää pidempään, koska ylläpitokustannukset kasvavat niin suuriksi, että on halvempaa hankkia uusi bussi.

En ole dieselbussien asiantuntija, mutta käsitykseni on, että dieselbussissa rapistuu aika lailla samanaikaisesti sekä kori että muu tekniikka. Niin kuuluu tietysti ollakin, jos bussi suunnitellaan ja valmistetaan optimaalisesti. Viimeisten vuosien kuluessa bussein ja niiden moottoreiden uusimista on vauhdittanut myös halu vähentää päästöjä ja melua. Käytännössä edellytetään uutta moottoria, sillä vanhoja ei kannata tai ne on mahdoton muuttaa vähäpäästöisiksi ja hidaskäyntisiksi.

Antero

Laskelmia akkusähköajoneuvon kuormankuljetuksen hyötysuhteesta

Tekniikan Maailma 16/2009 testattiin sähköautoa. Sen paino oli 1 123 kg. Sitä testattiin kaupunkikulutusradalla. Lenkillä keskinopeus oli hieman yli 40 km/h. Lopputuloksena oli, että 83 km:n aikana kului 14 – 15 kWh energiaa.
Testin mukaan tonnikilometriä kohti kului energiaa 14,5 kWh/(83km * 1,123 tonnia) = 0, 156 kWh/(km * tonni).
Testissä ei mainittu (En ainakaan huomannut.), otettiinko talteen jarrutusenergia. Tällä seikalla on huomattava merkitys taajama-ajossa, jossa on paljon jarrutuksia ja kiihdytyksiä.
Mitähän tuloksia on tullut muissa testeissä?

Tekniikan Maailma 16/2009 artikkelissa kerrottiin toisesta sähköautosta, jota ei testattu. Sen akkupaketin paino oli n. 270 kg ja energiasisältö 24 kWh. Kyseessä oli litiumioniakku.
Yksi kilowattitunti litiumioniakkuna painaa 270 kg/24 kWh = 11,25 kg/kWh
Tämä on kai tyypillinen tulos litiumioniakulle?

Siis yksi tonnikilometrin energiamäärä vaatii litiumioniakkuja 0,156 kWh * 11,25 kg/kWh = 1,755 kg
Yhden tonnin kuljettaminen 500 km vaatii litiumioniakkuja 500 km * 1,755 kg/(km * tonni) = 877,5 kg/tonni
Silloin 500 km:n matkalla kulkuneuvon painosta 87,75 % menee litiumioniakkuihin.
Yhden tonnin kuljettaminen 300 km vaatii litiumioniakkuja 300 km * 1,755 kg/(km * tonni) = 526,5 kg/tonni
Silloin 300 km:n matkalla kulkuneuvon painosta 52,65 % menee litiumioniakkuihin.
Yhden tonnin kuljettaminen 200 km vaatii litiumioniakkuja 200 km * 1,755 kg/(km * tonni) = 351 kg/tonni
Silloin 200 km:n matkalla kulkuneuvon painosta 35,1 % menee litiumioniakkuihin. – Tällä kuormankuljetuksen hyötysuhteella voi jo harkita akkusähköajoneuvon käyttämistä taajama-ajossa.
Jos tyydytään pelkästään akkujen kuljettamiseen, mikä ei ole käytännössä mahdollista, litiumioniakkuja käyttävä akkusähköajoneuvo voi kulkea enintään:
Matka = (1000 kg/tonni)/( 1,755 kg/(km * tonni)) = 570 km

Jos akkusähköbusseja ladataan vain kerran päivässä, huomattava osa sen litiumioniakuista täytyy sijaita latausasemalla. Akkujen vaihdon pitää sujua nopeasti, jotta ei tarvita ylimääräisiä busseja korvaamaan akkujenvaihdossa olevia busseja.
Jotta ei tarvittaisi ylimääräisiä busseja, matka akunvaihtoasemalle pitää sujua melko nopeasti (enintään 5 – 10 minuuttia). Jos keskinopeus on 30 km/h, 10 minuutissa ehtii 5 km. – Luultavasti esim. Helsingin bussireitistön voi suunnitella sellaiseksi, että muutama akunvaihtoasema riittää siihen, että kaikki pelkästään Helsingin alueella kulkevat bussit ehtivät riittävän nopeasti akunvaihtoasemalle.

raidekaupunki sanoi:

Jos käytetään riittävän isoa akustoa, akkubussia tarvitsee ladata vain kerran päivässä. Silloin 3000 täyslatausta riittäisi 3000 päiväksi.

Klikkaa laajentaaksesi...

Toimivaa sähköajoneuvoa ei saa tehtyä ilman jarrutusenergian takaisinsyöttyöä. Ei varsinkaan painavaa ajoneuvoa. Tästä syystä akun syklimäärä on ihan toisesta maailmasta. Hybridienergiavarastona voidaan yhdistää superkondensaattori jarrutusenergialle ja akut pitkän syklin energialle. Tähän suuntaan mennään, mutta optimointi on vielä kesken.

Akuston osuus ajoneuvon massasta ei välttämättä skaalaudu aivan lineaarisesti. Alle 300 kilon akkupaketti on vielä absoluuttisesti kohtuulisen kevyt. 12 tonnin bussiin lisättävä 4 tonnin (33 %) akusto olisi jo melkoinen järkäle mukana raahattavaksi. Kun huomioidaan akuston hinta, koko järjestelmän muut kustannukset ja painavan akuston aiheuttama lisäkulutus, ajolangat saattavat olla hyvinkin houkutteleva vaihtoehto.

Solariksen akkusähköbussiprojektista en ole havainnut muita uutisia kuin tämän. Sähköenergian varastointitekniikoiden on kehityttävä melko lailla, ennen kuin akkubusseja voi laittaa raskaaseen kokopäiväliikenteeseen vastaavalla periaatteella kuin diesel-, kaasu- tai johdinbusseja. Mutta hyvä että kokeilevat. Turhiltakin tuntuvista jutuista voi joskus ponnahtaa korvaamattomia ideoita jos ei muuten, niin puolivahingossa ikään kuin sivutuotteena.

Rattivaunu sanoi:

Solariksen akkusähköbussiprojektista en ole havainnut muita uutisia kuin tämän.

Klikkaa laajentaaksesi...

Eli Solaris pyrkii vähentämään bussin omaa massaa niin, että bussiin voi sijoittaa enemmän akkuja hyötykuorman kärsimättä. Se, mitä sähköautojen teknologiasta tällä hetkellä tiedetään on, ettei ole lähitulevaisuudessa tiedossa mitään teknologiaa, joka parantaisi sähkön varastoinnin tehokkuutta suhteessa tilavuuteen ja massaan. Kun uuden fysiikan innovaation kehittäminen kaupalliselle asteelle kestää 10-20 vuotta, Solariksella ei ole mitään uutta tiedossa vuoteen 2018. Jos olisi, siitä fysiikan tai akkukemian innovaatiosta olisi kirjoitettu jo 2 vuotta sitten ja kehitystyössä painiskelisivat paljon suuremmat toimijat kuin Solaris.

Rattivaunu sanoi:

Sähköenergian varastointitekniikoiden on kehityttävä melko lailla, ennen kuin akkubusseja voi laittaa raskaaseen kokopäiväliikenteeseen vastaavalla periaatteella kuin diesel-, kaasu- tai johdinbusseja.

Klikkaa laajentaaksesi...

Tällä hetkellä sähköautotekniikanssa tehdään töitä akkukemian kanssa siinä, että latauksen ja purkauksen suhde saataisiin edes lähelle yhtä tai mieluummin paremmalle puolelle, eli että lataus tapahtuisi nopeammin kuin purku. Niin kauan kun tämä ei ole mahdollista, paras ratkaisu ovat vaihtoakut. On turha seisottaa kokonaisia busseja latauksessa, kun riittää ladata vain akkuja. Se on sitten taas toinen juttu, kumpi on kalliimpaa: vara-akut ja akkuvaihtoasemat vai johdinauton ilmajohdot. Sähköasemia tarvitaan molemmissa sama määrä, sillä sähköasemien määrä seuraa kulutetusta energiasta, eikä sillä ole ratkaisevaa eroa akku- tai johdinauton välillä.

Toinen merkittävä tutkimuksen aihe ovat talviolot, joista ei juuri ole tietoa ja kokemusta mistään. Onhan Suomessakin Toyotan Prius-hyberidejä, mutta niissä akkujen kapasiteettiongelmat on sivuutettu sillä, että akkujen kapasiteetista on käytössä vain 5–10 %. Tätä asiaahan ei ole missään mainostettu, mutta näin voidaan antaa autolle takuu myös Suomen sääoloissa.

Antero

Antero Alku sanoi:

Sähköasemia tarvitaan molemmissa sama määrä, sillä sähköasemien määrä seuraa kulutetusta energiasta, eikä sillä ole ratkaisevaa eroa akku- tai johdinauton välillä.
Antero

Klikkaa laajentaaksesi...

Eikö sähköasemien määrän määrää huipputehon tarve? Tällöin akkukäyttöisillä busseilla pärjättäisiin huomattavasti pienemmällä määrällä sähköasemia, kun akkuja voisi ladata myös yöaikaan.

Ja akkuteknologiasta: Pari vuotta sitten muistan lukeneeni tiede-lehdestä juttua nanorakenteisista akkujen elektrodeista, joiden avulla pitäisi olla teoriassa mahdollista parantaa akun varastointikykyä huomattavasti. Nopealla googletuksella löytyi tekniikka&talouden juttu vastaavasta keksinnöstä: http://www.tekniikkatalous.fi/energia/article601049.ece
Eli kyllä se akkuteknologia kehittyy voimakkaasti, mutta kaupallisiin sovelluksiin lienee vielä pitkä aika.