Sähköauton kulutuksia on erilaisia ja ne kaikki ovat oikeita eri tilanteissa

Facebookin sähköautojen merkki- tai mallikohtaisissa ryhmissä nousi jälleen keskusteluun sähköautojen kulutukset sekä lataushäviöt ja niissä ilmeni, että monille lataushäviö sekä kulutuksen eri lukemat ovat edelleen mysteerisiä. Kirjoitan siksi tähän blogikirjoitukseen hieman sähköauton kulutuksia ja lataushäviötä auki.

Alkuun muutama sana- ja lyhenneselitys

• kWh = kilowattitunti = on energian yksikkö, kun puhutaan esim, paljonko auton akun kapasiteetti on.
• kWh/100 km = sähköauton kulutus ilmoitetaan kilowattituntia sadalle kilometrille (tai Wh/km).
• WLTP = Worldwide harmonized Light vehicles Test procedure = päästömittausmenetelmä, jota mm Euroopassa käytetään. (USA:ssa käytetään EPA-mittaustapaa)
• AC-lataus = peruslataus = type2-lataus tai sukolataus jne. AC-sähkö on vaihtovirtaa, jota saa esimerkiksi kodin pistorasiasta lamppuun. Sähköauton AC-latauksessa käytetään aina auton sisäistä AC-laturia.

WLTP-kulutus

WLTP-kulutus on Euroopassa kerrottavaksi määrätty henkilöautojen kulutustieto. WLTP-kulutus lasketaan kaikille autoille ajetun lenkin jälkeen ladatusta sähköstä, eli pitää sisällään lataushäviön. 

WLTP testilenkki on normaalissa liikenteessä 20 minuutin aikana ajettu 23,25 km pitkä testilenkki, jonka aikana keskinopeus toteutuu 46,5 km/h ja suurin ajonopeus on 131 km/h. Ajolenkki pitää sisällään kaupunkiajoa sekä muuta ajoa ja tulos korjataan vastaamaan +14°C keliä. Ajolenkin aikana ei pidetä päällä lämmitystä, ilmastointia tai muita vastaavia kulutusta lisääviä asioita.

Esimerkki: oman ID.4 Pro Performance MAX 77 kWh -sähköautoni WLTP-kulutus on 17 kWh/100 km.

WLTP-kulutus on mahdollista alittaa sähköautolla esimerkiksi kesän optimaalisella ajokelilä maaseututiellä, jossa nopeudet vaihtelevat hiljalleen 60 - 80 km/h välillä, jolloin lämmitykseen tai jäähdytykseen ei kulu energiaa. WLTP-kulutus on hyvä vertailutieto autojen välisiä kulutuksia vertaillessa, mutta siitä pitää ymmärtää, että se toteutuu vain optimiolosuhteissa.

Auton ajotietokoneen kulutus

Auton ajotietokone näyttää ajonaikaista kulutusta. Lähtökohtaisesti luotan, että tuohon kulutukseen kertyvät ajonaikaiset lämmityksen, jäähdytyksen ja muiden varusteiden kulutukset. Näin on myös osoittautunut käytännössä kaikissa autoissa tapahtuvan.

Sähköauton ajon aikainen kulutus muodostuu pääosin auton ilman- ja vierintävastuksista sekä sisätilan ja akuston lämmityksestä.

Lämmittämisen osalta kulutuksen nousu noudattaa melko tarkoin ilman lämpötilan laskua ja kulutus lähtee kasvamaan jo noin +20°C asteesta alaspäin. 

Autolla on valmistajan muotoilun kautta muodostunut ilmanvastukerroin sekä otsapinta-ala, joihin kuljettaja ei kovin paljoa voi vaikuttaa, mutta ajonopeuteen voi. Ilmanvastus kasvaa nopeuden neliössä, joten on ymmärrettävää, että akustosta liikenne-energiaksi erittäin hyvän enegiatehokkuuden omaavan sähköauton kulutus kasvaa voimakkaasti ilmanvastuksen kasvaessa. Tarkemmin sanoen, kesäinen moottoritie 120 km/h rajoituksia noudattaen kuluttaa tuntuvasti enemmän sähköä, kuin 80 km/h maaseututie.

Käytännön esimerkki: oman ID.4 -sähköautoni kulutus Helsinki - Tampere moottoritiellä on vaihdellut 21..28 kWh/100 km/h välillä. Kesäinen ajolenkki maaseututiellä taasen kulutti 15,2 kWh/100 km. 

Ajotietokoneen näyttämällä kulutuksella on sähköautoilijalle merkitys siinä, että ajonaikainen, eli ajotietokoneen näyttämä kulutus ratkaisee kuinka paljon akussa olevalla energiamäärällä pääsee. Esimerkiksi jos oman autoni akussa on jäljellä 52 kWh energiaa, pääsen sillä 18,5 kWh/100 km keskikulutuksella 281 kilometriä. Uskon, että tämä on suurimmalle osalle sähköautoilijoista merkittävin kulutustieto. Oman kokemukseni mukaan sähköautojen ajotietokoneiden kulutuslukemiin pystyy luottamaan hyvin. Leafissa pientä eroa tuli lähinnä siitä, että kesä- ja talvirenkaiden vierintäkehässä oli harmillisen suuri ero.

Ladatusta energiasta mitattu kulutus ja latauksen hyötysuhde

Olisi hyvä, että kaikki sähköautoa suunnittelevat saati jo sellaisen omistavat ymmärtäisivät myös, että sähköauton lataamisessa on aina häviötä. Eli jos auton akkuun ladataan esimerkiksi 52 kWh lisää sähköä, näyttää mitattu energia latauslaitteesta tai laturista enemmän.

Sähköauton lataamisessa syntyy häviötä useammassa eri kohdassa. Energian häviö ilmenee jossain kohtaa lämpiämisenä. Esimerkiksi AC-latauksessa auton sisäinen laturi lämpiää. Auton akustossa on sisäistä vastusta, joka aiheuttaa myös akuston lämpiämistä ladattaessa. Myös latauskaapeli lämpiää, koska siinäkin aiheutuu sisäisen vastuksen myötä pientä häviötä.

Olen mitannut omien sähköautojeni AC-lataamisen hyötysuhteita. Nissan Leafilla lataamisen hyötysuhde oli noin 84 %. Peugeot e-208 lataamisen hyötysuhde oli noin 87 %. ID.4:n hyötysuhde oli noin 90 %. Kaikkien näiden mittausten osumatarkkuus jättää spekulaatioille varaa ja toistoja tarvittaisiin runsaasti, jotta voisin muodostaa tarkempaa kuvaa.

Olennaista on ymmärtää, että noin 10 - 15 % lataamisessa käytetystä sähköstä katoaa lataushäviönä ennen kuin päätyy auton akkuun.

Lataushäviön ymmärtämisellä ja ladatun sähkön kautta lasketun kulutuksen tiedostamisella on merkitystä, kun sähköautoilija haluaa laskea realistisia ajamisen liikenne-energian kuluja. Eli sähköautolla ajamiseen käytetyn liikenne-energian kuluja laskiessa on aina syytä katsoa todelliset ladatut kWh:t tarkistetusta mittarista tai osata laskea auton näyttämään ajotietokoneen kulutukseen 10..15 % lisää. Kirjoitan myös oman mielipiteeni, että tämä ladatusta energiasta kulutuksen laskeminen olisi myös ainoa oikea tapa toteuttaa tällä hetkellä sähköautojen taloudellisuusajoja. 

WLTP-toimintamatka ja WLTP:n kautta laskennallinen lataamisen hyötysuhde

Selvyyden vuoksi otan vielä käsittelyyn WLTP-toimintamatkan. Se mitataan kyseisellä aiemmin kuvaamallani WLTP-testilenkillä ja lasketaan ajamisen aikana kuluneen kulutuksen mukaan. Eli se ei pidä sisällään lataushäviötä, kuten WLTP-kulutustieto. Tästä johtuen esimerkiksi oman autoni WLTP-toimintamatka on 518 km ja se toteutuu autoni 77 kWh akulla noin 14,9 kWh/100 km keskikulutuksella. Ja siis autoni WLTP-kulutus oli 17 kWh/100km. 

Saan siis tuosta laskettua, että WLTP-mittausolosuhteissa autoni lataamisen hyötysuhde on ollut noin 87 %. Olen omissa testeissäni päätynyt aavistuksen parempaan tasoon.

Yhteenveto

Kaikki nämä kulutukset, WLTP, ajonaikainen ajotietokoneen näyttämä ja ladatusta energiasta laskettu ovat useimmiten siis eri suuruisia, mutta ne voivat olla kaikki myös yhtä oikeellisia. Niiden käyttämisessä vain on syytä ymmärtää, mitä kulutusta mihinkin tarkoitukseen käyttää.

Tämän kirjoituksen julkaisun jälkeen sain useita hyviä kommentteja FB:ssä. Tätä kirjoitusta voisi laajentaa runsaasti esimerkiksi kattamaan eri lämpötiloissa syntyvän lataushäviön eroavuuksiin tai lataustehon ja häviön määrän suuhteeseen. En kuitenkaan nyt lähde tähän, vaan totean, että olennaista on ymmärtää lataushäviön olemassa oleminen.

Lisään kuitenkin, että itse mieluiten kytken auton aina latautumaan heti ajon jälkeen, jolloin akku on vähintään ajolämmin. Poikkeuksen on tehnyt tämä kuluva talvi, jolloin olen välttänyt lataamasta pörssisähkön kalleimpien tuntien aikana, vaikka en pörssisähköllä lataakaan. En ole kuitenkaan havainnut merkittävää latauksen hidastumista tai hävikin kasvua näin toimiessani omassa 1x8A sukolatauksessani.