Sähköajoneuvo: määritelmä, historia ja nykyaikainen käyttö

On epäselvää, kuka oli ensimmäinen keksijä, mutta unkarilainen Ányos Jedlik rakensi pienen mallin toimivasta sähköautosta vuonna 1828. Skotlantilainen Robert Anderson, hollantilainen professori Stratingh ja vermonttilainen seppä Thomas Davenport rakensivat kaikki sähköautoja 1830-luvulla. Davenportin sanotaan olevan tasavirtasähkömoottorin keksijä. Vuonna 1865 ranskalainen Gaston Plante valmisti paremman akun. Vuonna 1886 Connecticutissa asuva keksijä Frank Sprague teki merkittäviä muutoksia sähkömoottoriin.

Iso-Britannia ja Ranska olivat varhaisia edelläkävijöitä parempien sähköautojen valmistuksessa. Kiinnostus sähköautoa kohtaan kasvoi Yhdysvalloissa vuoden 1891 jälkeen, kun A. L. Ryker rakensi kolmipyöräisen sähköauton ja William Morrison kuuden matkustajan vaunun.

Vuodet 1899 ja 1900 olivat sähköautojen parhaat vuodet Amerikassa, sillä ne ylittivät kaikkien muiden autotyyppien (höyry-, bensiini- ja dieselautot) myyntimäärät. Yksi esimerkki oli chicagolaisen Woods Motor Vehicle Companyn vuonna 1902 valmistama Phaeton, jonka toimintasäde oli 18 mailia ja huippunopeus 14 mailia tunnissa ja joka maksoi 2000 dollaria. (Tuohon aikaan kaupunkien välillä oli vain vähän hyviä teitä, joten suurin osa ajoista oli lyhyitä matkoja). Sähköautot pystyivät kulkemaan yhtä pitkälle kuin höyrykäyttöiset autot, eikä niiden käynnistäminen kestänyt 30-40 minuuttia. Bensiinimoottorit olivat haisevia ja meluisia.

Mutta sitten polttomoottorit (jotka käyttivät bensiiniä ja dieseliä) kehittyivät huomattavasti, ja näitä moottoreita käyttävät autot pystyivät kulkemaan paljon pidemmälle ja nopeammin kuin muut autot.

Jotkut ihmiset tekivät sähköautoja autotalleissaan poistamalla moottorin ja asentamalla siihen sähkömoottorin ja akut, mutta pitkään aikaan yksikään suuri autonvalmistaja ei valmistanut sähköautoa. Vasta 1990-luvun lopulla suuret autoyhtiöt alkoivat jälleen valmistaa sähköautoja. Tunnetuin oli GM:n EV-1. Nyt kiinnostus vaihtoehtoisia polttoaineita käyttäviä ajoneuvoja kohtaan kasvaa.

Puhtaat sähköautot

Tämäntyyppisissä autoissa ei ole minkäänlaista polttomoottoria, vaan ne saavat käyttövoimansa kokonaan sähkömoottoreilla, jotka saavat voimansa eri tavoin kuin moottori.

• Polttokenno tuottaa sähköä vedystä. Vety on hyvin yleistä, mutta sitä on vaikea varastoida. Sitä voidaan valmistaa vedestä, mutta yleensä sitä valmistetaan maakaasusta. Nämä autot ovat hyvin harvinaisia, koska vetyä voi tankata vain harvoissa paikoissa, joten niitä ei valmisteta kovin montaa. Yksi harvoista polttokennoautoja valmistavista yrityksistä on Toyota, jolla on Mirai.
• Aurinkokenno varastoi auringosta saatavan energian sähköksi, joka saa auton kulkemaan. Aurinkosähköautoon osuva auringonvalo ei kuitenkaan riitä saamaan täysikokoista autoa liikkumaan kovin nopeasti, eikä se voi toimia yöllä, ellei se varastoi energiaa jonnekin. Joka vuosi järjestetään kilpailu siitä, kuka pystyy tekemään auton, joka kulkee pisimmälle pelkällä aurinkoenergialla.
• Akkusähköauto (BEV) varastoi sähköenergiaa auton sisällä olevaan suureen akkuun. Akut saavat energiansa auton ulkopuolella olevasta sähköverkosta, yleensä pistorasiasta, kuten talossa. Se on nykyisin yleisin sähköauto. Monet hallitukset eri puolilla maailmaa kannustavat julkisia paikkoja asentamaan latausasemia, joissa on pistoke, jolla voi ladata useimpia pistokkeella varustettuja autoja. BEV-autoja valmistavia yrityksiä ovat muun muassa Nissan, jolla on Leaf, ja Mitsubishi Motors, joka valmistaa i-miEV:tä. Amerikkalainen yritys Tesla on kuuluisa siitä, että se valmistaa erittäin nopeasti latautuvia BEV-autoja, kuten Roadster (urheiluauto) ja viime aikoina Model S -malli.

Hybridiautot

Hybridi on kahden asian yhdistelmä. Tässä tapauksessa se on sähkömoottori ja toisenlainen voimanlähde, kuten moottori. Tämän vuoksi hybridiajoneuvot eivät ole todellisia sähköajoneuvoja.

• Hybridisähköajoneuvossa (HEV) on sekä polttomoottori että sähkömoottori, joka käyttää pyöriä. Yleensä sähkömoottoria käytetään, kun auto liikkuu alhaisilla nopeuksilla, ja polttomoottorin tehoa käytetään, kun auto kulkee nopeammin. Moottori saa voimansa bensiinistä, dieselistä tai muusta polttoaineesta, ja se voi tuottaa sähköä, joka varastoidaan akkuihin käytettäväksi myöhemmin sähkömoottorin avulla. Akku on paljon pienempi kuin puhtaassa sähköautossa, ja vaikka auto voi kulkea käynnistämättä kaasumoottoria, se ei voi kulkea kovin pitkälle ennen kuin akun energia loppuu ja kaasumoottori on käynnistettävä. Toyota Prius on kaikkien aikojen myydyin HEV-auto, mutta myös monet muut yritykset ympäri maailmaa, kuten Honda (Clarity), BMW (i3) ja Ford (Focus), valmistavat hybridiautoja, joista joistakin, kuten Honda Civicistä ja Toyota Camrysta, on sekä pelkkää kaasua että hybridiautoja. Hybridiversio on yleensä kalliimpi, koska siinä on enemmän osia.
• Plug-in-hybridisähköajoneuvo (PHEV) on tavallisen hybridisähköajoneuvon kaltainen ajoneuvo, jossa on sekä polttomoottori että sähkömoottori. Erona on se, että PHEV-ajoneuvossa on suurempi akku, joka voidaan ladata pistorasiasta pistokkeella, aivan kuten akkusähköautossa. Tämän ansiosta auto voi ajaa pidemmälle pelkällä sähköllä kuin HEV, ennen kuin kaasumoottoria on käytettävä. Akku on kuitenkin edelleen melko pieni, joten PHEV ei useimmiten pääse yhtä pitkälle kuin BEV pelkällä sähköllä. General Motorsin Chevrolet Volt ja Hyundain Sonata ovat vain kaksi esimerkkiä pistokehybrideistä, ja Toyota valmistaa myös pistokeversiota Priuksestaan, samoin Honda Claritynsä.
• Yksinkertaisimmillaan sähköinen hybridiajoneuvo on polkupyörään asennettu akku ja moottori. Twike on katettu ajoneuvo, johon mahtuu kaksi ihmistä. Sitä voidaan polkea, käyttää akulla tai molemmilla.

Muut ajoneuvot

Sähköajoneuvoja on monenlaisia muitakin. Johdinautobussi (jota kutsutaan myös raiteettomaksi johdinautoksi) käyttää voimanlähteenä ilmajohtoja. Monissa junissa käytetään rautatiesähköistystä virran syöttämiseen. Muutamat suurnopeusjunaradat käyttävät radassa olevia magneetteja junan liikuttamiseen järjestelmässä, jota kutsutaan mag-leviksi (magneettiseksi leijumiseksi). On olemassa sähköpolkupyöriä ja -moottoripyöriä sekä joitakin kolmipyöriä (trike), kuten Corbin Motors Sparrow, joka nähtiin myös Austin Powers -elokuvassa Goldmember.

Suurin osa tavarajunista on dieselsähköisiä. Veturissa on dieselmoottori, joka tuottaa sähköä, ja sähkömoottori, joka saa pyörät pyörimään. Viime vuosina on kuitenkin tullut markkinoille busseja ja junia, jotka varastoivat sähkönsä akkuun tai käyttävät jotain muuta lähdettä, kuten polttokennoja. Tällaiset ajoneuvot eivät tarvitse johtoja.

Edut: Nämä ajoneuvot käyttävät sähkömoottoria, joten ne ovat erittäin hiljaisia, eivät haise eivätkä pakokaasut saastuta. Niitä voidaan käyttää jopa sisätiloissa. Bensiinin ja dieselin raaka-aineena käytettävä öljy on rajallinen luonnonvara - se ei riitä ikuisesti, ja se kallistuu. Jos akkusähköauton sähkö tulee uusiutuvasta energialähteestä, kuten tuulimyllystä, aurinkokennoista, maalämmöstä tai vesivoimasta, se ei tuota niin paljon ilmaston lämpenemistä aiheuttavia kaasuja.

Haitat: Ne ovat suuria ja painavia, joten ajoneuvot eivät yleensä pääse kovin pitkälle. Akun lataaminen kestää kauan, joskus useita tunteja. Hyvät akut voivat olla hyvin kalliita, ja kaikki akut on vaihdettava jonkin ajan kuluttua. Suurin osa Yhdysvaltojen sähköstä on peräisin hiilestä tai maakaasusta, joten sähköajoneuvo, joka saa käyttövoimansa jostakin näistä laitoksista peräisin olevalla sähköllä, lisää edelleen ilmaston lämpenemistä aiheuttavia kaasuja.