Akkumateriaaleista huutava pula. Ja akkujen hinnat pilvissä.
Jokainen täysijärkinen ymmärtää ettei tällähetkellä missään akunvaihtoasemissa ole mitään järkeä.
Toki sitte asia eri jos akut olisivat puoli-ilmaisia, mitä tuskin tulee koskaan tapahtumaan.
Itse taas ajattelen, että vaihtoakut voisivat olla ratkaisu akkumateriaalipulaan.
Sähköautot varustetaan mutulla keskimäärin noin 70 kWh akulla (ainakin uudet). Sähköautoja on Suomessa liikenteessä arviolta 30 000 kpl. Kannan yhteiskapasiteetti olisi noin laskettuna 2,1 GWh.
Jos käytössä olisikin vaihtoakkusysteemi, niin ~90 % autoilijoista voisi hoitaa arkipörräykset (~0-25 kWh/0-200 km) 30 kWh akulla.
Vähän pidemmillä reissuilla (~30-45 kWh/100-300 km) voisi ottaa pienen pikalataustäydennyksen 30 kWh akkuun, jotta pääsee perille.
Vielä vähän pidemmällä/kiireisemmällä reissulla (~30-50 kWh/100-300 km) voisi napata yhden vaihtoakun.
Oikein pitkillä reissuilla voi ensin ajaa autossa olevan 30 kWh akun ja sitten napata vaihtoasemalta 2-3 kpl 30 kWh:n akkuja pohjaan. Näin käytettävissä on helposti 25 kWh + 3 * 25 kWh, millä ajaa jopa yli 500 km ja pysähdyksiä oli vain yksi ja sekin nopea akkuvaihto. Jos matka jatkuu tuonkin jälkeen, niin vaihtoasemalta otetaan tarpeen mukaan 1-3 * 30 kWh akkumoduulia.
Akkumoduulit (30 kWh per kpl) voisivat olla kooltaan 90 * 700 * 1400 mm (k * p * l). Niitä mahtuisi 2 kpl (yht. 60 kWh) A-C -segmentin autoihin (Up-Golf), ja suurempiin pidemmän akselivälin ansiosta 3 kpl (yht. 90 kWh). Akut liukuisivat pienien rullien varassa auton helmasta sivulle. Helma voisi olla saranoitu ja lukittuva. Vaihtoasemalla tuoreen akun voisi nostaa paineilmalla halutulle korkeudelle (matala/maasturi). Akun sivusuuntainenkin liike hoituisi paineilmatoimisella imukuppikouralla, jolla voi sekä vetää tyhjän akun pois että työntää täyden tilalle.
Palataan vielä siihen 30k auton yhteiskapasiteettiin. Nykysysteemillä akkuja tarvitaan 2,1 GWh:a (30000 * 70 kWh). Vaihtoakkusysteemissä autoissa olisi kiinni arviolta 0,90 * 30000 * 30 kWh + 0,05 * 30000 * 60 kWh + 0,05 * 30000 * 90 kWh = 1,035 GWh.
Nykysysteemiä vastaavalla 2,1 GWh:lla vaihtoakkuja voisi olla (2,1 GWh - 1,035 GWh) / 30 kWh = 35 500 kpl. Voidaan helposti nähdä, että määrä olisi aivan överi vs. 30k sähköautokanta. Tuosta kannasta 27k ajaisi yhdellä akulla. Ei 3 000 pitkänmatkalaista tarvitse 35 500 vaihtoakkua, koska ne vaihtoakutkin ehtivät latautua monta kertaa päivän aikana. Jos kuitenkin lasketaan jokaiselle pitkänmatkalaiselle kaksi vaihtoakkua, niin vaihtoakkujen määrä olisi 6 000 kpl. Tämä tarkoittaisi 300-600 vaihtoasemaa, jos yhdellä asemalla olisi 10-20 vaihtoakkua vaihdettavana ja pikalatautumassa. Hiljaisen kysynnän aikaan vaihtoakkuja voisi ladata hissukseen halvalla yösähköllä seuraavaa päivää varten. Nuo 6k akkua ovat yhteiskapaltaan 6 000 * 30 kWh = 0,18 GWh. Autoissa oli yhtaikaa kiinni 1,035 GWh.
Vaihtosysteemiin riittäisi 0,18 GWh + 1,035 GWh = 1,2 TWh vs. nykysysteemin 2,1 GWh. Rajallisia akkumateriaaleja tarvittaisiin siis vaihtoakkusysteemissä 42 % vähemmän.
Muita vähemmän tärkeitä hyötyjä mm:
-aseman sähköliittymän ei tarvitse olla niin järeä kuin nykyisillä HPC-latauspisteillä
-yksikään akku ei happane ikävuosien vaan käytön takia
-hitaampi ja viileämpi lataustapahtuma kasvattaa akusta elinkaaren aikana saatavaa energiamäärää
Lisäksi autot ovat keskimäärin keveämpiä, koska suurin osa ajoista tapahtuisi yhdellä 30 kWh akulla. Tästäkin seuraa monia hyötyjä:
-sähköä kuluu vähemmän
-renkaat ja tiet kuluvat vähemmän -> vähemmän pienhiukkasia
Tämä vaihtoakkusysteemi toimi jo 20 vuotta sitten Inexin varastolla. Keräyskoneita oli neljää erilaista (lattiat/akut eri korkeuksilla). Niiden akut painoivat 300-320 kg. Keräystrukki ajettiin numerotaulun mukaan käyttövuorossa olevan täyden akun luokse. Vaihdossa käytettiin apuna kiskoilla kulkevaa pumppukärryä, johon mahtui sekä tyhjä että täysi akku. Kahvasta pumpattiin kärryn rullat sopivalle korkeudelle vastaamaan trukin rullien korkeutta. Akkukansi auki, liitin irti, jonka jälkeen akku liukui rullien varassa kärryyn. Kärrystä liu'utettiin rullien varassa täysi akku trukkiin, jonka jälkeen liitin ja kansi kiinni. Tyhjä akku sujautettiin latautumaan samaan paikkaan, josta täysi oli otettu. Toimenpide vei aikaa noin minuutin ja se onnistui myös hennoilta 18v kesätytöiltä.
Työntömastotrukin akku oli suurempi, noin 700-730 kg. Siinä konetta ei ajettu valmiin akun kohdalle, vaan aina samaan paikkaan. Pumppukärryssä oli paineilmalla korkeussäätö sekä imukuppikoura. Kouralla tyhjä akku pois ja sitten käveltiin kärryä kiskoilla työntäen täyden akun luokse. Täysi pois ja tyhjä siihen samaan paikkaan latautumaan. Sitten trukin luokse ja paineilmakoura työnsi akun rullia pitkin koneeseen. Kouraan ohjattiin vivulla vasemmalle ja oikealle. Toisella vivulla säädettiin oikea korkeus trukille (työntömastojakin taisi olla neljää erilaista, Rocla/BT ja niiden eri vuosimallit). Kolmas vipu katkaisi/kytki imukuppiin paineen. Aikaa tämän suuren akun vaihtamiseen kului noin 2 min, koska kärryä piti työntää sopivan akun kohdalle ja lisäksi paineilma oli säädetty hitaammaksi kuin käsipeli.
Aika hassua, että Nion vaihtoasemilla vaihto kestää 5 min, kun jo 20 v sitten yli 700 kg akku vaihtui 18v tyttöseltä parissa minuutissa.
Kaiken huipuksi ensimmäinen maksanee luokkaa miltsin ja jälkimmäinen hoituu ruosteisella pumppukärryllä + kompura + ilmaletku + imukuppi + räkäisesti rautapalkeista hitsattu teline vaihtoakuille. Toki henkilöautokäytössä joku pesuhallin tyyppinen olisi hyvä olla, koska varkaudet ja talvi.