Sähköauto Nissan Leafilla Alastaron moottoriradalla

Sunnuntaina 7.10.2018 oli tarjolla hieno mahdollisuus, johon tartuin poikani kanssa ja menimme Alastaron moottoriradalle ajelemaan sähköauto Nissan Leafillani. 

Sähkö- ja hybridiautoilijoille suunnattu tilaisuus alkoi ajajakokouksella, johon saapui myös radan omistaja Tero Tupala tuomaan tervehdystään ja pääsimme myös kiittämään häntä saamastamme ratapäivästä. Teron puheenvuorosta sai kuvan, että hän uskoo rata-ajon kilpaluokkiin sähköajoneuvojen tuloa lähivuosien aikana. Tähän ajavat jo pelkästään ympäristöseikat. Sähköautoista ja sähkömoottoripyöristä kun ei pääse valumaan rata-alueelle polttonesteitä, ne eivät aiheuta radan ulkopuolelle kuuluvaa melua eivätkä edes päästä rata-alueella lainkaan pakokaasuja.

Ajoin itse Nissan Leaf 40 kWh -sähköautolla ratapäivän aikana ja kuvaan tähän blogitarinaan nyt lyhyesti joitain havaintoja ja johtopäätelmiäni kokemuksen pohjalta. Minulla on aiempaa kokemusta useiden vuosien ajalta moottoripyörällä harrastelijoiden ratapäiviin osallistumisista, mutta koskaan ennen en ole ajanut radalla autolla. Kilpaillut en ole koskaan radalla millään laitteilla. Kirjoitan siis tätä tarinaa ennemminkin harrastelijana toisille vähän tai ei lainkaan radalla ajaneille. En yritä nyt päteä kovilla faktoilla ja mielelläni täydennän ja korjaan tekstiä saamieni kommenttien perusteella.

Rata-ajoon valmistautuminen

Rata-ajoon tulee ajoneuvo valmistella. Ennen radalle menoa on voitava varmistua, ettei autosta valu mitään nesteitä radalle. Leafissa tämä ei tosiaan ole ongelma. Autossa on perässä litra öljyä ja moottorille ja invertterille jäähdytysnestettä sekä jarruille nesteensä. Leafit eivät kuitenkaan valuta näistäkään mitään ja polttonestettä tai sitä tyypillisimmin polttomoottoriautoista tippuilevaa moottoriöljyä ei tästä voikaan vuotaa. Auton sisätiloista ja tavaratilasta tulee myös poistaa kaikki irralliset tavarat. 

Itse ajoin aivan normaaleilla katurenkailla ja menin radalle valmistajan suosituspaineilla. Leafista ei hyödytä poistaa ajovakauden hallintalaitteita käytöstä, koska niistä vain vetopyörän luistoneston saa merkittävissä määrin pois päältä.

Meille olisi ollut radalla tarjolla kypärät ja huput, mutta käytimme omia kypäriämme. Radalla siis ajetaan aina kypärä päässä. Muutoin mielestäni rata-ajopäivään on kuljettajan osalta hyvä valmistautua kuten olen aiemmin tehnyt moottoripyörälläkin radalla käydessä, eli hyvin levänneenä paikalle ja tavoitteena ajaa turvallisesti omia ajolinjoja hioen sekä omasta ajosta nauttien. Ratapäivillä ei saa ajaa kilpaa toisten kanssa.

Radalla ajaminen

Rata-ajopäivät alkavat ajajakokouksella, jossa kaikkien ratapäivään osallistuvien tulee olla paikalla. Siinä käydään rata-ajon ja päivän säännöt läpi ja allekirjoitetaan vastuuvapauslomakkeet. Radallahan jokainen ajaa omalla vastuullaan ja lähtökohtaisesti normaalit vakuutukset eivät ole siis voimassa.

Radalla ajetaan aina ehdottomasti vain yhteen suuntaan. Jokainen keskittyy vain omiin ajolinjoihinsa eikä perässä ajavaan. Takana ajava vastaa yksiselitteisesti turvallisesta ohituksesta. Radalta poistutaan sovitusta paikasta joka Alastaron tapauksessa on pääsuoran päästä vasemmalle vilkulla aikeet hyvissä ajoin ilmoittaen.

Me saimme kokeneelta ratakuljettajalta malliksi alussa hyvät ajolinjat letkassa ajaen. Tällä rataesittelyllä on merkitystä etenkin kaikille niille, jotka eivät ole koskaan käyneet radalla, mutta arvoa on myös esimerkiksi itselleni, koska Alastaron rataprofiili oli muuttunut siitä kun viimeksi olin käynyt siellä prätkälläni.

Itse noudatin samaa sääntöä aina radalle palatessani, että ensimmäisen kierroksen otin varovaisemmin, koska kylmemmät renkaat eivät pidä aivan yhtä hyvin ja samalla saa taas tarkistettua radan tilanteen.

Alla oleva kuva: Kirsi Immonen, ajajakokous pidettiin rakennuksen yläkerran VIP-tilassa.

Nissan Leaf 40 kWh -2018 rata-autona

Aivan ensimmäisenä täytyy todeta, että odotusteni mukaisesti Nissan Leaf 40 kWh ei ole kovinkaan hääppöinen rata-ajossa. Sähkömoottorin 100 kW:n tehon nopea reagointi tekee toki voiman säätelystä todella helppoa ja tuollakin teholla pääsee Alastaron radalla amatöörinä jo aivan riittävän mielekkäisiin haasteisiin mutkissa ja etenkin niistä ulostuloissa. Siihen oikeastaan taisivatkin hyvät puolet ratakäytössä loppua.

Radalla etenkin mutkissa Leafin 1520 kilon paino tuntuu haittana. Vertailukohdaksi hyppäsin 1080 kilon painoisen Mitsubishi i-MiEVin kyytiin. Vaikka autossa on vain 145 mm leveät eturenkaat, niin oli helppo kuvitella, että se menisi Leafiani nopeammin mutkat, jos siinä olisi edessä edessä vähän pitävämmät renkaat.

Leafin 100 kW:n teholla tosiaan pystyy hetken nauttimaan radalla melko lennokkaastakin ajosta, mutta siinäkin painosta on haittaa. Äsken mainitsemani i-MiEV tuntuu lähtevän mutkista 47 kW:n tehollaan lähes yhtä rivakasti. Kuinkahan ripeästi se lähtisikään jos siinä olisi sama 100 kW?

Leafin alusta on radalle oikeastaan aika toivottoman löysä. Tunne on alussa sellainen, että luottoa oli vaikea saada alustan kautta mutkiin, mutta tasaisesti kierros kierrokselta vauhtia nostaen oppi olemaan välittämättä auton huojumisesta ja kallistelusta. Radalla oli myös Volkswagen Golf GTE jossa oli rata-ajoon parannettu alusta ja rengastus. Onhan siinä jo silmämääräisesti valtava ero, missä asennossa nämä kaksi autoa kulkevat mutkassa. Alusta olisi helposti päivitettävissä ratakelpoisemmaksi Leafiinkin ja sillä olisi iso vaikutus mutkanopeuksiin sekä etenkin ulostulonopeuksiin.

Leafin istuimet eivät sovellu rata-ajoon laisinkaan. Poikani pääsi muutaman kierroksen ajan nauttimaan Teslan Model S:n ratakyydistä ja hän vahvisti saman, kuin oma aikaisempi kuva oli, että Teslassakin on huomattavasti paremmin tukea antavat jakkarat. Saati sitten jos olisi oikein kunnon rata-ajoon tarkoitettu istuin. Tämäkin asia on mihin tahansa autoon helposti päivitettävissä.

Akkujen nopea kuumeneminen on kuitenkin ehkä harmillisin Leafin ominaisuus rata-ajossakin. Ensimmäisellä ratalähdölläni ajoin seitsemän kierrosta joista ensimmäinen oli hidasta rataesittelyä ja toinen lämmittelykierrokseni. Viiden nopean kierroksen jälkeen akku oli jo niin paljon kuumentunut, että auto suostui antamaan enää 80 kW tehoa joten ajoin varikolle. Seuraavilla lähdöillä tehorajoitukset tulivat vielä aikaisemmin ja viimeisellä lähdöllä jo kolmannella kierroksella auto antoi enää 60 kW:n verran tehoa. Hauska ottaa taas vertailukohdaksi huomattavasti vanhempi i-MiEV, koska sen akun ylikuumenemisesta ei ollut merkkiäkään, vaikka auto ajoi huomattavasti enemmän kierroksia. Mitsubishi on ratkaissut akun jäähdytyksen jo vuonna 2009 hyvin yksinkertaisella tavalla: auton ilmastointilaitteen jäähdyttää myös akkuja.

Akkujen ylikuumeneminen on se syy, miksi en itse lähtisi Leaf 40 kWh:sta rakentamaan edes harrastepäiville sähköautoa. Sen sijaan i-MiEVistä saisi helpolla hauskan harrastelupelin rata-ajopäiviin. Säädettävä alustasarja hyvillä kallistuksenvakaajilla, esimerkiksi 225 mm leveä ratarengastus, loputkin ylimääräisestä painosta pois, kaaret, kuppipenkit ja vielä jos jollain saisi moottoriin taiottua vähän lisää tehoa. Matala painopiste ja keveys yhdistettynä välittämästi reagoivaan tehokkaampaan sähkömoottoriin saattaisivat olla takavetoisessa sähköauotossa sangen kiinnostava yhdistelmä.

kuva alla: Kirsi Immonen, poikani pääsi kokemaan Teslan voimaa radalla

Sähkön kulutus ja sähköauton lataaminen ratapäivällä

Meille oli järjestetty hienosti vähintään riittävästi sähköä latailua varten ratapäivälle. Paljon enemmänkin sähköautoja olisi pystytty ruokkimaan. Sähköä kyllä radalla kuluu, joten hyvä on saadakin latausta.

Omat kulutukset olivat radalla 39 - 44 kWh/100 km. Nuo vastaisivat noin 3,9-4,4 l/100km bensiiniauton kulutusta eli yllättävän vähän sittenkin. No sähköautoon energiaa ei tule bensiinistä vaan sitä pitää siis saada ladattua. Kevyempi i-MiEV kulutti varmasti vähemmän ja painvammat Teslat vastaavasti enemmän.

kuva alla: Kirsi Immonen, Leafit ja i-MiEV saamassa latausta

Mitä nämä kulutukset, akkujen kapasiteetit ja lataamisen nopeus sitten tarkoittaisivat käytönnössä ratapäivällä, jos sähköautoja olisikin radan täydeltä?

Tiedän, että seuraava laskelmani yksinkertaistaa paljon ja teen härskisti olettamuksia myös omaan ajooni ja Leaf 40 kWh -sähköautoon perustuen.

• Alastaron rata on 3000 metriä pitkä ja
• teen olettamuksen että kohtuullisella sähköautolla pitäisi tuo rata kiertää alle 1 minuuttia 30 sekuntia ajassa.
• Jos ratapäivä jaettaisiin kolmeen nopeusluokkaan, kuten oli aina moottoripyöräpäivillä, niin kerran tunnissa olisi aina 20 minuuttia ajoa.
• Silloin tuollaisella kierrosnopeudella ehtisi ajaa noin 13 kierrosta yhdellä ratalähtövuorollaan.
• Jolloin matkaa kertyisi noin 39 kilometriä joka lähdöllä.
• 45 kWh/100 km kulutuksella sähköä kuluisi silloin 17,55 kWh/ratalähtö.

Tuosta teen johtopäätöksen, että noin 24 kWh Leafin kokoinen akku olisi aika optimi reippaaseen rata-ajoon, jos sen saisi aina 40 minuutissa uudelleen täyteen tai vaihdettua. 24 kWh akku on edelleenkin vain sen verran raskas ja arvokas, että sitä ei ihan tuosta vain vaihdella. Mutta jo 27 kW:n tehoinen lataus tekisi sen, että autolla pystyisi ajamaan vaikka kuinka pitkän päivän putkeen. Missään sähköautossa ei ole Suomen tuontiohjelmassa noin tehokkaita latureita.

Tehokkaimmat AC-laturit ovat Teslan aiempien mallien tuplalatureilla varustetuissa ja Renault Zoe -sähköautoissa. Molemmissa on siis 22 kW:n tehoiset laturit.

Arvioin seuraavaksi paria sähköautoa pitkässä rata-ajopäivässä lataukset huomioiden.

Miten Renault Zoe 40 -sähköauto voisi toimia pitkällä rata-ajopäivällä 22 kW:n tehoisella laturillaan? Valitsin Zoen esimerkkiautoksi koska sen kulutus Leafiani kevyempänä tuskin olisi suurempi.

• Oletetaan, että autossa on ensimmäiselle ratalähdölle lähtiessä akku ehtinyt täyttyä 100% asti, eli akussa on 40 kWh energiaa.
• Ensimmäisen ratalähdön jälkeen akussa on 22 kWh energiaa jäljellä.
• 40 minuutin tauolla akkuun ehtii latautua 14 kWh lisää energiaa, eli akussa on seuraavalle ajovuorolle lähtiessä 36 kWh energiaa.
• Akku siis vajunee 4 kWh jokaisella tunnilla
• eli akku ja taukolataukset riittäisivät kymmenen tunnin ratapäivään.
• Mutta sitten viimeisen ratavuoron jälkeen pitää malttaa ladata sen aikaa, että pääsee jatkamaan matkaa kotia kohti.

Entä miten Volkswagen eGolfin 35,8 kWh akulla varustettu  sähkauto voisi toimia ratapäivällä? Autossa on kahta vaihetta hyödyntävä 7,2 kW:n tehoinen AC-laturi ja 40 kW:n tehoa enimmillän hyödyntää DC-laturi.

• Jälleen olettamus, että akku on täysi ensimmäiselle ajovuorolle lähtiessä, eli akussa on 35,8 kWh enerigaa.
• Ensimmäisen ajovuoron jälkeen akussa on energiaa 17,8 kW
• 40 minuutin tauolla akkuun ehtii latautua 4,8 kWh, eli akussa on seuraavalle ajovuorolle lähtiessä 22,6 kWh energiaa.
• Akku siis vajunee 13,2 kWh jokaisella tunnilla.
• Volkkarilla pystyisi siis ajamaan vain noin kolme lähtöä jonka jälkeen pitäisi pitää pidempi lataus ja saada mielellään DC-latauksella akku mahdollisimman täyteen.

Rata-ajoon tarkoitetussa harrastesähköautossa olisi siis varmaan hyvä olla 22 kW:n tehoinen AC-lataus.

Kannustaisin myös ratayrittäjiä investoimaan jo muutamiin 3x32A Type2-rasiallisiin latauslaitteisiin. Niihin taitaisi edelleen saada investointitukeakin.

Tehokas DC-pikalataus on jo niin kallis investointi, että siihen pitäisi varmasti saada jos sitten muuta tulovirtaa asiakkaiden mukana. Toisaalta on olemassa myös tuntuvasti edullisempia DC-latureita, joista saisi juuri sopivasti tehoa ratakäyttöön.

Valtava yhtäaikaisen latauksen tarve

Jos oletetaan, että täysi ratapäivä tarkoittaisi vaikka 10 autoa kerrallaan radalla, eli kolmessa vuorossa yhteensä 30 autoa, niin kerrallaan olisi aina 20 autoa latautumassa. Lähtökohtaolettamuksena olisi syytä pitää, että kaikki lataisivat 22 kW:n teholla. Tuo siis tarkoittaisi 440 kW:n yhtäaikaista tehontarvetta, joka käsittääkseni taasen tarkoittaisi pelkästään latauskäyttöön noin 3 x 640 Ampeerin pääsulakkeita ja sisääntulokaapeleita. Siihen sitten toki vielä latauksen häviöt ja muu sähkön kulutus päälle. En tunne sähkötekniikkaan niin hyvin, että osaisin ottaa mitään kantaa tuon toteutuksen mahdollisuuksiin.

Sähköajoneuvot tulevat radalle

Vielä jonkin aikaa kuluu radoilla pääosin pakoputken pärinää kuunnellen. Pidän kuitenkin hyvin todennäköisenä, että noin kymmenen vuoden kuluessa tullaan näkemään sähköautojen ja sähkömoottoripyörien ryntäys moottoriradoille. Radalla ajaminen kuluttaa paljon sähköä ja sitä enemmän, mitä painavammasta ajoneuvosta on kyse. Moottoripyörillä varmasti kuluu vähemmän sähköä radallakin.

Minun olisi helppo kuvitella, että kilpaluokkiin autoihin tulee vastaavia käytäntöjä kuin on Formula E:ssä, eli koko auto vaihdetaan kilpailun keskivaiheilla täydellä akulla varustettuun. Kilpaluokissa ratalähdötkin voivat olla lyhyempiä sähköajoneuvoilla.

Akkutekniikka myös kehittyy koko ajan. Vuoden 2015 Leafissani oli 21,4 kWh käytettävissä olevaa energiaa ja vain kolme vuotta myöhemmin 2018 vuoden Leafissani on melko tarkoin saman painoinen ja kokoinen akku, jossa on noin 38 kWh käytettävissä olevaa energiaa. Pidän todennäköisenä myös sitä, että jopa autoissa voidaan nähdä radalla vaihtoakkutekniikoita akkujen energiatiheyden parantuessa. Moottoripyörissä tämä on jo nyt helppo toteutus.

Kiitos vielä loppuun sähköautoilijoiden rata-autopäivästä Alastaron radan Terolle ja järjestelyistä vatanneille Kirsille sekä Petrille. Mielenkiintoinen ja ajatuksia herättävä tapahtuma, vaikka oma Leaf ei tosiaan odotusten mukaisesti rata-autoksi kuoriutunutkaan, niin tulen kyllä uudestaan jos saadaan toteutumaan ensi kesänäkin.

Jälkikirjoitus: miten sähköautoiluni ympäristöarvot sopivat rata-ajoon?

Olen kyllä jatkuvasti enenevässä määrin sitä mieltä, että kaikki turha ajaminen pitää loppua ja jäljelle jäävästäkin ajosta kannattaa harkita tarvetta sekä millä se kannattaa tehdä.

Rata-ajolla on kuitenkin useita hyötyjä, joiden toivoisin säilyvän ympäristöarvoista huolimatta ja kehittäyvän ympäristöä merkittävästi vähemmän rasittaviin tekniikoihin.

Kautta aikojen autokilpailut ovat tuoneet useita merkittäviä edistysaskelia siviiliautojen turvallisuuteen sekä käytettävyyteen. Rata-ajo on myös erittäin hyvä harrastus useille nuorille. Tunnen itsekin useita ihmisiä, jotka ovat pysyneet nuoruudessaan parhaiten kaidalla tiellä, kun heille on mahdollistunut moottoriurheilun harrastaminen. Lajejahan on pilvin pimein, mutta nuoria niissä kiinnostaa tekniikka, virittäminen, oman kehittymisen kokeminen sekä useilla myös kilpailuvietti ja monet muut asiat.

Moottoriurheilu on myös oikeasti urheilua. Nyt tämänkertainen ratakäyntini ei minun kuntoani koitellut eikä kehittänyt, mutta aiemmat kokemukset moottoripyörällä radalla ajosta ovat opettaneet, että sekin on todella rankka laji fyysisesti. Vaikka en koskaan ole ajanut oikeaa rata-autoa, niin minun on helppo uskoa, että se on aivan yhtä raskasta kuin moottoripyörällä radalla omien rajojen hakeminen.

Rata-ajolla on myös hyvä harjoitella keskittymistä. Näin aikuisiällä tuo keskittyminen on ollut se suurin syy miksi olen kokenut rata-ajopäivät niin mielekkäiksi. Tein niitä muutaminan kesinä jopa omana työviretoimintanani. Kun on pyörällä radalla ja vetää polvi maassa omaa täyttä, niin kypärän sisään ei kertakaikkiaan mahdu mitään muuta ajatusta, kuin se ajaminen. Ja se kaiken muun unohtaminen on usein ns ajattelutyötä tekevälle ainakin todella terapeuttista.

Rata-ajolla on myös liikenneturvallisuutta edistävä vaikutus. Nuoret pitäisi mielestäni lähes puolipakottaa kokeilemaan rajojaan turvallisilla rata-autoilla turvallisille radoille, jolloin selviäisi konkreettisesti, että mitä tapahtuu, kun tilannenopeutta vain on liikaa. Rata-ajoon kannattaa yhdistää myös ennakoivan ajon koulutusta sekä rata-ajon opetusta. Näillä on myös suora siviiliajon turvalliuutta henkilötasolla parantava vaikutus.

Onnea ja menestystä kaikille ratoja ylläpitäville, ratapäiviä järjestäville sekä kilpailussa millä tahansa tavalla mukana oleville.

kuva alla: vaikka ajoin turvallisuus edellä ja mutkiin ajoissa sopivaa nopeutta hakien, kuumenivat jarrut nopeasti, mutta eivät vielä mitenkään hälyttävälle tasolle, eikä jarrujen häipymistä ilmennyt.