“Vielä viisi vuotta sitten mietittiin, onko raskaan liikenteen laajamittainen sähköistäminen edes mahdollista. Nyt lähes kaikilla rekkavalmistajilla on oma sähkörekkamallinsa. Itse uskon, että jo viiden vuoden kuluttua maailma on raskaan liikenteen suhteen ainakin länsimaissa aivan toisen näköinen kuin nyt”, toteaa LUTin sähköisen liikenteen professori Lassi Aarniovuori.
Sähkörekka vaatii akulta suurta kapasiteettia
Sähköisen raskaan liikenteen kehitys on siis ollut nopeaa, mutta ei täysin mutkatonta. Puutteita on ollut niin akkuteknologiassa kuin tehoelektroniikassa.
Aarniovuoren mukaan esimerkiksi akkujen energiatiheys on ollut raskaalle liikenteelle riittämätön, minkä takia akut eivät ole pystyneet varastoimaan tarpeeksi energiaa järkevään tilaan.
”Mitä suurempaa massaa liikutetaan, sitä enemmän energiaa siihen tarvitaan. Esimerkiksi sähköpyörien akut ovat todella pieniä, mutta ison rekan sähköistäminen olisi vielä hetki sitten vaatinut yhden puoliperävaunun pelkästään akuille”, Aarniovuori kertoo.
Raskaan liikenteen käyttämät akut vaativat myös suuremman jännitteen, mikä asettaa vaatimuksia johtimille. Tarpeeksi korkean jännitetason puolijohdekomponentteja ei vielä joitain vuosia sitten ollut saatavilla.
Raskaan liikenteen sähköistäminen
- Kehitys on varhaisessa vaiheessa, mutta etenee vauhdilla.
- Akkukäyttöisillä sähkörekoilla voi (mallista riippuen) ajaa tällä hetkellä 240–800 kilometriä.
- Suurimpia haasteita ovat puuttuva latausverkosto ja kehittyvä latausteknologia.
- Myös akkuteknologiassa haasteita muun muassa kapasiteetissa, kuormanhallinnassa ja akun hyötysuhteen säilyttämisessä kylmissä olosuhteissa.
- Raskaan liikenteen sähköistämisessä voi käyttää myös vetyteknologiaa. Sitä rajoittavat kuitenkin vielä infrastruktuurin puuttuminen ja vetypolttoaineen saatavuus.
Tilaa Curious People -uutiskirje
Latausverkosto sähköistämisen suurin haaste
Vuoden 2024 alussa LUTissa julkaistun kandidaatintyön mukaan akkukäyttöisillä sähkörekoilla voi ajaa tällä hetkellä 240–800 kilometriä, mikä on selvästi perinteisiä dieselrekkoja vähemmän. Tämä kertoo, että kaikkia haasteita ei akkuteknologian saralla ole vielä ratkottu.
Aarniovuoren mukaan tämän hetken keskeisin haaste ei kuitenkaan ole enää akkuteknologia, vaan latausverkoston puutteellisuus. Suomessa on vain yksi virallinen raskaan liikenteen latauspiste. Vakavasti otettavaan sähköistämiseen niitä tarvitaan selvästi enemmän.
”Meillä on olemassa tekniikka, jonka avulla sähkörekka saadaan ladattua kuljettajan lakisääteisten lepoaikojen puitteissa. Latausasemien lisäksi meiltä puuttuu kuitenkin niiden ympärille tarvittavat järjestelmät ja palvelut.”
Tällä Aarniovuori viittaa sekä latauskenttien rakenteisiin että logistiikkatoimijoiden ja latausasemien vuorovaikutukseen. Tämä tarkoittaa esimerkiksi latausasemien varausjärjestelmää ja latauskenttien yhteyteen tarvittavia palveluja, kuten kuljettajille tarkoitettuja tiloja peseytymiseen, lepäämiseen ja ruokailuun.
”Tällaisia palvelukonsepteja ei ole vielä olemassa.”
LUT tutkii raskaan liikenteen latausjärjestelmiä
LUT tutkii ja kehittää raskaan liikenteen latausjärjestelmiä yhdessä suomalaisen latauslaitevalmistaja Kempowerin kanssa. Yhteistyön ytimessä on Lahden kampuksella toimiva Electric Mobility Research Center -hanke. Helmikuussa 2024 Kempower sai Business Finlandilta Veturi-yrityksen statuksen ja merkittävän rahoituksen juuri raskaan liikenteen sähköistämiseen liittyen.
”Raskaan liikenteen sähköistäminen tulee olemaan Kempowerin pääfokus seuraavien viiden vuoden ajan ja nyt olemme perustamassa useita tutkimushankkeita siihen liittyen”, Aarniovuori kertoo.
LUT on mukana myös vuoden 2024 alusta käynnistyneessä Ilmastoratkaisujen vauhdittaja (ACE) -hankkeessa, jossa pilotoidaan sähkörekkaa ja latausinfrastruktuuria arktisissa oloissa. EU-rahoitteista hanketta koordinoi Suomen ympäristökeskus.
Sähkörekkojen akut voisivat tukea koko sähköverkkoa
Lisäksi LUTissa tutkitaan esimerkiksi akunvaihtotekniikkaa, jonka avulla sähkörekkaa ei tarvitsisi ladata sen kantaman päättyessä, vaan siihen vaihdettaisiin täysi akku tyhjän tilalle. Tekniikkaa käytetään jo laajemmin Kiinassa, missä valtio kontrolloi akkujen yhdenmukaisuutta. Länsimaissa tekniikka voisi Aarniovuoren mukaan toimia suljetussa järjestelmässä esimerkiksi yhden maansiirtoyrityksen sisällä.
”Akunvaihtotekniikka liittyy laajempaan energiavarastojen tutkimukseen, joka on nyt paljon tapetilla. LUTissa tutkitaan myös sitä, voisiko sähköisessä liikenteessä käytettävillä akuilla olla useita funktioita.”
Raskaan liikenteen akuilla voisi olla roolinsa huoltovarmuudessa, sillä latauskenttien kautta niistä pystytään tarvittaessa syöttämään energiaa sähköverkkoon. Akulla voisi osallistua myös sähköverkon tukitoimintoihin, kuten sähkön kulutuksen ja tuotannon tasapainon säätelyyn.
Myös vetypolttokennot ovat raskaan liikenteen tulevaisuutta
Suoran sähköistämisen lisäksi LUTissa tutkitaan vetyä. Sen hyödyntämistä polttokennoteknologian avulla pidetään yhtenä mahdollisuutena pidentää raskaan liikenteen kantamaa päästöttömästi.
Vetypolttokennolla toimivat rekat ovat käytännössä sähkörekkoja, joissa sähkö tuotetaan rekan tankissa olevalla vedyllä.
”Vetypolttokennoajoneuvoja on pilotoitu jo yli kymmenen vuotta ja teknologia niiden toteuttamiseen on ollut olemassa ainakin 30 vuotta. Iso ongelma niiden suhteen on kuitenkin jakeluverkoston puuttuminen.”
Aarniovuoren mukaan vetypolttokennoilla on osansa tulevaisuuden raskaan liikenteen käyttövoimana. Hän uskoo, että polttokennoja käytetään osana hybridityyppisiä ratkaisuja. Niissä suoralla sähkövirralla ladattu akku toimisi varavoimana samaan tapaan kuin kaasuautojen pieni bensiinitankki. Varavoimaa otettaisiin käyttöön ensisijaisen polttoaineen syystä tai toisesta loppuessa.
Kaasusta liikenteen käyttövoimana sen sijaan luovuttaneen tulevaisuudessa. Vähäpäästöisen biokaasun tuotantopotentiaali ei riitä Suomen koko autokannalle. Siksi biokaasun käyttö on järkevää rajata sovellutuksiin, joissa sille on todella tarvetta.
Lisätietoja:
