Raskaan reittiliikenteen ajoneuvot sähköistyvät tulevaisuudessa ja muuttavat liikennöintiä, arvioivat konetekniikan professorit Juho Könnö ja Emil Kurvinen
Selkeyttä liikenteen investointeihin kaivataan, ja professorien mukaan lähitulevaisuudessa selkeästi erottuvaa etua on tarjolla aikataulutetun raskaan liikenteen sähköistämisessä reitti- ja jakeluliikenteessä tietynpituisilla matkoilla, etenkin edullisen ja vähähiilisen sähkön saatavuusalueilla, kuten Suomessa ja muissa Pohjoismaissa. Hyötyajoneuvojen sähköistämisellä myös EU:n tavoittelemat raskaiden ajoneuvojen päästövähennykset olisivat huomattavia.
Emil Kurvinen ja Juho Könnö tutkivat koneensuunnittelun ja ajoneuvotekniikan tutkimusryhmässä esimerkiksi simuloinnin keinoin raskaan liikenteen sähköistymistä, tulevaisuuden polttoaineita ja käyttövoimaratkaisuja. Noin 40 hengen tutkimusryhmä on osa Oulun yliopiston materiaali- ja konetekniikan tutkimusyksikköä.
Raskaan liikenteen kuorma-autojen, bussien ja pakettiautojen sähköistäminen vaatii muutoksia myös liikennöintiin ja reittiliikenteen toimintatapoihin laajemmin. ”Ei kannata vain laittaa sähkökuorma-autoa liikenteeseen, vaan on oltava valmis muokkaamaan tai pohtimaan loppukäyttäjän roolia, esimerkiksi mahdollisia ajojen joustoja sekä aikataulutusta”, painottaa Kurvinen.
”Sähköistämisen myötä autoihin on tullut ominaisuuksia, joihin mukautumalla on saatavissa taloudellista hyötyä esimerkiksi polttoainesäästöissä. Matka-aika ei välttämättä pitene, kun ennakoiden suunnitellaan, miten sähkökuorma-auto pysähtelee ladattavaksi muiden toimintojen ohessa.” Kurvinen muistuttaa myös, että nykyisin asiakkaat vaativat hiilijalanjäljen pienentämistä ja puhtautta logistiselta ketjulta, esimerkiksihuonekalujen kuljetuksissa, yritysten sisäisessä logistiikassa tai kaupunkien lähiliikenteessä. Raskaan ajoneuvon sähköisissä akseleissa jo pienikin sähköavusteisuus voi tehostaa suorituskykyä.
Sähkörekkojen takaisinmaksuaika lyhenee – liikkuvilla energiavarastoilla voi olla rooli sähköverkon toiminnassa
Professorien mukaan polttoainesäästöt, joita saavutetaan sähkökuorma-autolla, voivat olla suuria. ”Riippuen matkojen pituuksista ja ajosuoritteesta rahtiliikenteessä, jossa kilometrejä tulee autoon tarpeeksi, voi säästää polttoainekuluissa kymmeniä tuhansia euroja vuodessa”, arvioi Könnö.
Raskaan liikenteen sähköistäminen on vielä vähäistä. ”Jotta selkeä rahallinen motiivi investointiin muodostuu, on säästöä verrattava ajoneuvon takaisinmaksuaikaan. Ruotsista on jo useita esimerkkejä, että kannattaa hankkia lähes kolme kertaa kalliimpi sähkökuorma-auto, koska takaisinmaksuaika lyhenee polttoainekuluilla tietynpituisilla matkoilla”, Könnö vertaa. Professorit uskovat myös, että sähkötekniikan ja ajoneuvotuotannon kehittyessä sähkökuorma-autojen hinnat tulevat lähivuosina laskemaan. Myös käytetyille akuille alkaa löytyä markkinoita esimerkiksi maatilojen varavirtalähteinä.
Myös tien päällä liikkuva akkukapasiteetti kasvaa sähköistymisen myötä. ”Jos osan voisi käyttää sähköverkon tukemiseen, siitä voisi olla paikallisesti merkittävää hyötyä.” Professorit kuvaavat ajatusta havainnollistavalla, karkealla laskelmalla: Vuonna 2024 uusia yli 16 tonnin painoluokan kuorma-autoa rekisteröitiin Suomessa noin 2600 kappaletta. Jos niistä 10 prosenttia olisi sähköisiä, ja joka autossa akkukapasiteettia olisi noin puoli megawattituntia, liikenteessä liikkuisi akkukapasiteettia noin 130 megawattituntia. Yhden raskaan sähkökuorma-auton akkuun mahtuu karkeasti suomalaisen omakotitalon viikossa käyttämä energia talviaikana.
Tulevaisuudessa tarvitaan useita eri käyttövoiman lähteitä
Globaalin energiantarpeen on arvioitu edelleen kasvavan seuraavan 25 vuoden aikana noin 11–18 prosenttia eri skenaarioiden mukaan.
”Jatkossa kevyempi kuljetuskalusto todennäköisesti sähköistyy, mutta isommissa ja tiettömän tien takana tai merillä kulkevien laitteiden ja työkoneiden käyttövoimavalikoimassa tulee olemaan sähkön ja uusien, usein vetypohjaisten polttoaineiden yhdistelmiä”, professorit arvioivat ja muistuttavat myös pohjoisten olosuhteiden vaatimuksista käyttövoimalle.
Oulu testataan pian myös vetyrekkaa. Vetypolttokennolla toimivat rekat ovat käytännössä sähkörekkoja, joissa sähkö tuotetaan rekan tankissa olevalla vedyllä, mikä pidentää päästöttömästi raskaan liikenteen matkoja. ”Toisaalta nykyteknologian polttokennojen hyötysuhde on noin 50 prosenttia, jolloin puolet energiasta muuntuu lämmöksi ja puolet sähkövoimalinjalle. Jotta prosessi olisi tehokas, tulisi tämä lämpöenergia kyetä hyödyntämään tehokkaasti”, Kurvinen laskee.
Suurten laitteiden osalta tutkimus pyörii vetypohjaisten polttoaineiden ympärillä. Polttoainevaihtoehtoja on paljon, mutta tuotantokustannukset ovat vielä korkeita. ”Tällä hetkellä on vaikea tietää, mihin tulevaisuuden käyttövoimaan kannattaa esimerkiksi laivanrakennuksessa investoida, joten laitevalmistajat tekevät helposti uusille polttoaineilla muunnettavia moottoreita, joissa eri polttoaineita ja niiden sekoituksia voidaan käyttää yhtä aikaa”, Könnö summaa.
Oulun yliopiston materiaali- ja konetekniikan tutkimusyksikössä tulevaisuuden polttoaineita ja käyttövoimaa tutkitaan monipuolisesti eri projekteissa yhteistyössä kotimaisten ja kansainvälisten tutkimuslaitosten ja kotimaisen koneteollisuuden yrityskumppanien kanssa.
Lue lisää
Pienikin sähköavusteisuus voi tehostaa suorituskykyä.
Vety-argon-kierron käyttö energiantuotannossa (englanniksi)
Uuden sukupolven logistiikkaa rakennetaan Oulussa – Suomeen ensimmäinen vetyrekka
Oulun yliopiston koneensuunnittelu- ja ajoneuvoryhmä on mukana Älykkäiden työkoneiden tohtorikoulutuspilotissa kuuden väitöskirjatutkijan voimin. Lisäksi professori Emil Kurvinen ja Juho Könnö edustavat Oulun yliopistoa Mobile Work Machine Academic Fellows -ryhmässä.