Akuista on viime aikoina tullut autoilun hiilenpoistotyön avaintekijä, vaikka ne itse asiassa perustuvat jo 200 vuotta vanhaan teknologiaan. Ensimmäisen sähköakun keksi vuonna 1800 Alessandro Volta. Teknologian jatkuva kehitystyö johti vuonna 1985 ensimmäiseen litiumioniakkuun, jonka kaupallinen sovellus esiteltiin vuonna 1991.
Litiumionilla saadaan pitkäikäinen akku, jossa sähköenergia tallentuu pieneen ja kevyeen tilaan.
Miten akku toimii?
Akun ydin muodostuu kennoista, joissa on katodi (+), anodi (-), nestemäinen elektrolyytti ja erotin. Kun litiumionit siirtyvät katodin (+) ja anodin (-) välillä, ne tuottavat sähköä ja varaavat akkua. Yksittäiset kennot kootaan moduuleiksi ja useista moduuleista kootaan akkupaketteja, joihin sisältyy antureita ja ohjausyksikkö. Akkupaketit tuottavat ajoneuvon tarvitseman energian.
Kuuluvatko akut kestävään kehitykseen ja mikä on niiden mineraalien vaikutus?
Akkuvalmistajat mittaavat ympäristövaikutustaan kokonaisuutena, joka yltää mineraalien hankinnasta niiden käsittelyyn ja edelleen kenno- ja akkutuotantoon. Mineraaleja ovat pääasiassa litium, nikkeli, koboltti ja mangaani. Niitä ei pidetä harvinaisina luonnonvaroina eikä niistä ole puutetta laajamittaisen akkutuotannon kannalta. Koska näiden mineraalien hankintaa (kaivostoimintaa) ja käsittelyä valvotaan maailmanlaajuisesti, valmistajat suhtautuvat vakavasti omiin toimintatapoihinsa.
Päätavoitteena on kaikkien vaikutusten ottaminen huomioon: maaperä, luonnon monimuotoisuus, vedet, jätteet, turvallisuus, työtoiminnot ja ihmisoikeudet. Tässä yhteydessä kannattaa muistaa, että 70 % akkukennon hiilijalanjäljestä syntyy valmistusvaiheiden aikana. Siksi akkuvalmistajat suunnittelevat gigatehtaita autotehtaiden lähelle vähentääkseen kokonaispäästöjä. Ne hakevat myös ympäristöystävällisempiä tuotannon energialähteitä.
Toimintamatka on akkujen iso kysymys.
Vakiintunut mittausmenetelmähän on jo olemassa – sähköajoneuvon kulutusta mitataan kilowattitunteina ajomatkaa kohti (kWh/100 km). Todellinen toimintamatka kuitenkin määräytyy useista eri tekijöistä, esim. ulkolämpötilasta, ajoneuvotyypistä, ilmanvastuksesta ja kennojen käyttöiästä, joksi tosin nykyisin voidaan olettaa vähintään 10 vuotta. Nyrkkisääntö on, että suurempi kWh-luku tuottaa suuremman toimintamatkan yhdellä latauksella.
Akun elinkaari
Akun oikeat hoitotoimet ovat tärkeitä erityisesti käyttöiän alkuvaiheissa, mutta kapasiteetti ja teho heikkenevät silti ajan mittaan, käyttöolosuhteiden mukaisesti. Akkupaketin lataus- ja purkauskapasiteetin voi odottaa säilyvän 160 000–320 000 kilometriä. Valmistajien luottamus akkujen kestävyyteen tieliikennekäytössä on niin vahva, että useimmilla sähköautoilla on pidennetty 8 vuoden tai 160 000 kilometrin takuu, mikä ylittää polttomoottoreilla varustetut vaihtoehdot.
Akkuja varten kehitellään kiertotalousmalleja, joilla pyritään vähentämään luonnonvarojen hankintatarvetta (kaivostomintaa) ja lisäämään avautuvia korjausmahdollisuuksia. Akkujen kunnostamisesta tulee kannattavaa toimintaa, uudelleenkäyttökohteita ovat ajoneuvojen lisäksi esim. kotitalouksien energiavarastot. Jotkin valmistajat suunnittelevat käyttöä julkisissa tiloissa – Nissan aikoo hyödyntää käytöstä poistettuja sähköautoakkuja varavoimana Amsterdamin jalkapallostadionilla. Kun akku on käytetty loppuun, sen materiaalit kierrätetään takaisin akkutuotantoon. Kyse on teollisuuden valtavirtauksesta, sillä useiden maiden lainsäädäntöä ollaan muuttamassa tähän suuntaan.
Mitä on odotettavissa tulevaisuudessa?
Vuosikymmenen loppuun mennessä litiumioniakkujen määrä kasvaa merkittävästi, sillä niiden korkeampi energiatiheys tekee niistä keveämpiä, lisäten siten toimintamatkaa. Hintataso tipahtaa, mutta markkinaheilahteluilta ei vältytä mineraalien hankintaan liittyvien haasteiden vuoksi. Kun gigatehtaiden tuotanto pääsee kunnolla vauhtiin, niiden mittakaavasäästöt pudottavat hintoja.
Alhaisemmat hinnat, lainsäädännön muutokset ja erilaiset kannustustoimet nostavat rajusti sähköautojen myyntiä. Vaikka niiden lisääntyminen tuo mukanaan haasteita, se myös avaa uusia mahdollisuuksia jälkimarkkinoille. Olemme valmiita?
Akut muuttavat maailman…oletko valmis muuttumaan mukana?
