Ajan edellä

Ajan edellä

Luo: 10/19/2009 - 02:54

Kun autoteollisuus valmistautuu tulevaisuuteen, mielikuvitus käy kierroksilla.


Aika käy vähiin. Maailman öljyvarojen huvetessa maaöljyn hinta nousee sietämättömän kalliiksi arviosta riippuen 40–60 vuodessa. Pula öljystä voi tulla jo paljon aikaisemmin. ”Uskomme, että vuoden 2020 jälkeen tarjonta ei enää riitä tyydyttämään kysyntää”, geotieteiden tutkija Hilmar Rempel sanoo. Ja se on vasta ongelman taloudellinen puoli.

Autoilijoita on jo satoja miljoonia, ja Intian ja Kiinan huikea talouskasvu lisää määrää entisestään. Autot saastuttavat, ja niiden valmistaminen ja käyttäminen kuluttavat energiaa. Meidän on valittava: voimme pilata ilmakehän tai vähentää autojen ympäristöhaittoja.

Vuonna 1998 Euroopan autoteollisuus otti asiakseen vähentää ajoneuvojensa hiilidioksidipäästöt keskimäärin 140 grammaan kilometriä kohti vuoteen 2008 mennessä. Viime joulukuussa Euroopan parlamentti hyväksyi säädöksen, jolla kaikkia autojen valmistajia sitovaksi keskiarvoksi asetettiin 130 grammaa vuoteen 2015 mennessä, ja sitä pitemmän ajan tavoite laskettiin 95 grammaan. Nykyään päästölukema on 160 gramman tienoilla. Niinpä teollisuudessa on tartuttu rivakasti toimeen. Tutkimus- ja kehitysosastot ovat alkaneet suoltaa runsain määrin uusia ratkaisuja.

Auto kuluttaa enemmän energiaa kuin tuottaa kolmen fysikaalisen ilmiön vuoksi: inertian eli hitauden, ilmanvastuksen ja vierimiskitkan. Ensimmäiseen näistä auttaa autojen keventäminen. Ensi kertaa kolmeenkymmeneen vuoteen autot ovat lakanneet käymästä aina vain painavammiksi mallisukupolvien vaihtuessa. Uusi Ford Fiesta painaa viitisenkymmentä kiloa edeltäjäänsä vähemmän, ja Mercedes-Benzin C-luokan uusimpia versioita on niin ikään kevennetty roimasti.

Painoa voidaan vähentää entisestään käyttämällä alumiinia ja uusia korirakenteiden valmistusmenetelmiä sekä lentokoneiden ja kilpa-autojen rakentamista varten kehitettyjä hiilikuitukomposiitteja. Hiilikuitu on yhä hyvin kallista, mutta Mercedes-Benzin tutkimusjohtaja Herbert Kohler uskoo sen käytön lisääntyvän. ”Arvelemme hiilimateriaalien hinnan asettuvan tasolle, joka kasvattaa niiden suosiota massatuotannossa”, hän sanoo. Autojen valmistajat saattavat myös ryhtyä käyttämään halvempia ratkaisuja tietyissä autonkorin kohdissa. Renault on jo kauan tehnyt puskurinsa muovista, ja muut valmistajat ovat alkaneet noudattaa esimerkkiä.

Ilmanvastus puolestaan riippuu auton etupinnan alasta ja muotokertoimesta, niin sanotusta Cd-arvosta. Etupintaa voidaan pienentää tekemällä autoista kapeampia ja matalampia. Cd-arvoa parannetaan korin muotoilulla, esimerkiksi suipentamalla perä fastback-malliseksi. Tulevaisuudessa autoilijat saattavat joutua sopeutumaan siihen, että takaistuimelle mahtuu vain kaksi matkustajaa.

Auton renkaat vaikuttavat ratkaisevasti kolmanteen ilmiöön, vierintävastukseen. Pyörimisliike ja hankaus panevat renkaat värähtelemään, ja näin syntyvä muotovääristymä kuluttaa energiaa. Uusilla rakenneosilla ja uudenlaisella muotoilulla voidaan vähentää huomattavasti tätä energiahukkaa turvallisuudesta tinkimättä. ”Renkaiden tehokkuutta voidaan kehittää vielä paljon”, sanoo Saksan Michelin-tehtaiden testaus- ja tekniikkaosaston johtaja Helge Hofmann.

Vähentääkseen riippuvuutta öljyntuonnista Volkswagen, Opel ja monet muutkin valmistajat tarjoavat maakaasulla käyviä automalleja. Maakaasu on kuitenkin öljyn tavoin fossiilinen polttoaine ja siis rajallinen luonnonvara. Taannoinen venäläisen kaasuntoimittajan Gazpromin ja Ukrainan välinen kiista osoitti, miten heikoissa kantimissa toimitukset voivat olla, jos suurin osa Eurooppaa on riippuvainen muutamasta kaasuputkesta, jotka voidaan poliittisten riitojen viritessä sulkea.

Hyvä hyötysuhde ja riippumattomuus öljystä tekevät sähköautoista kiinnostavan vaihtoehdon. Autojen valmistajat ovat edistyneet merkittävästi hankkeissaan sen jälkeen, kun keksittiin litiumioniakut, jollaisia nykyään käytämme melkein kaikissa sylimikroissa ja matkapuhelimissa. Tonnin painoinen auto tarvitsee kuitenkin voimanlähteekseen tuhansia akkukennoja. ”Sähköautossa pelkästään akkutekniikka korottaa hintaa kymmenellätuhannella eurolla”, sanoo tiedottaja Thomas Knoll, jonka edustama Bosch-yhtiö on maailman suurin autonosien toimittaja. Akkujen rasitteena on lisäksi sellaisia sitkeitä ongelmia kuin lyhytikäisyys, kalleus ja tulenarkuus pahoissa liikenneturmissa. Kehittäjät uskovat silti, että hybridi- ja sähkömoottorit ovat parhaimmillaan kaupunkiliikenteessä. Maailman väkiluku kasvaa kaiken aikaa, joten tulevina vuosina asutuskeskusten liikenne saattaa vilkastua huomattavasti.

Autojen valmistajilla on vireillä monia suuntaa hakevia kokeiluhankkeita. Esimerkiksi Mercedes ja BMW ovat aloittaneet sähköautojen käyttökokeet. Mercedes kehittää sähkökäyttöistä Smart Mercedestä yhteistyössä sähköä toimittavan RWE-energiayhtiön kanssa, ja BMW:n kumppanina sähkökäyttöisen Minin kehittämishankkeessa on ruotsalainen Vattenfall. Greenpeacen liikenneasiantuntija Marc Specowius syyttää kuitenkin molempia yhtiöitä ympäristöhaittojen tuottamisesta. ”Tämä ei ole muuta kuin ympäristönsuojelullinen viikunanlehti”, hän sanoo. Hänen näkemyksensä mukaan autoteollisuuden toimet ovat liian hitaita ja vähäpätöisiä.

Autoa ostavat suhtautuvat sähköautoihin epäillen, koska niillä uskotaan olevan lyhyempi toimintasäde kuin tavallisilla autoilla. Nykyään sähköautoilla voi yleensä ajaa yhtäjaksoisesti enintään parisataa kilometriä, ja akkujen lataaminen kestää 4–8 tuntia. Missään ei ole vielä innostuttu kehittämään edelleen ajatusta sellaisten ”tankkausasemien” perustamisesta, joista saisi täysiä akkuyksiköitä tyhjentyneiden tilalle. Sitä varten kaikkien valmistajien pitäisi sopia yhdestä yhteisestä teknisestä ratkaisusta, ja sähköyhtiöiden täytyisi rakentaa taaja vaihtoasemien verkko. Ennen kuin siihen päästään, täytyy kuitenkin ratkaista erinäisiä paljon syvällisempiä kiistakysymyksiä. Ellei sähköautojen liikuttamiseen tarvittava sähkö tule uusiutuvista energialähteistä, ne saattavat tuottaa haittaa ympäristölle.

Hyödyntääkseen kummankin tekniikan parhaat puolet useimmat autoteollisuusyhtiöt kehittävät hybridiratkaisuja. Hybridiautot ovat nyt muotia. Leonardo DiCaprion kaltaiset Hollywoodin tähdetkin hehkuttavat halukkaasti ympäristötietoisuuttaan ajamalla Toyota Priusta (katso sivu 97). Hybridien puoltajien väitteet ovat kuitenkin kiistanalaisia. Pääongelmana on autoissa tarvittavien raskaiden akkujen tuoma painonlisä. Kiihdytyksissä ja moottoritienopeuksissa ne hidastavat menoa ja lisäävät energian kulutusta. ”Kulutuksen ja päästöjen osalta bensiinihybrideillä ei ole mitään etuja, kun niitä vertaa suorituskyvyltään samanlaisiin dieselmoottoreihin”, Boschin tiedottaja Thomas Knoll sanoo.

Toyota Priuksen kaltainen täyshybridi on kuitenkin vain yksi tarjolla olevista vaihtoehdoista. Prius käyttää pelkästään sähköä verkkaisessa ajossa, lataa akkuja jarrutusenergialla ja antaa sähkömoottorilla lisäpotkua kiihdytyksiin. Esimerkiksi Hondan käyttämässä niin sanotussa kevythybridissä pieni sähkömoottori antaa lisätehoa.

Yksi sähköautojen ajomatkan pidentämiseen tähtäävä ratkaisu on sarjahybridi. Siinä pieni polttomoottori pyörittää generaattoria, jonka tuottama sähkö muutetaan sähkömoottorissa liikkeeksi tai varastoidaan akkuun. Polttomoottorilla ei ole suoraa yhteyttä voimansiirtoon. Ranskalainen PSA-yhtymä on kaavaillut vielä yhtä vaihtoehtoista ratkaisua. Peugeotin ja Citroënin eräisiin malleihin asennetaan sähköiset napamoottorit takapyöriin tavanomaisen polttomoottorin ja etuvedon lisäksi. ”Näin asiakas saa samalla nelipyörävedon”, sanoo Citroënin tiedottaja Thomas Albrecht.

Kutkuttavasta ajatuksesta huolimatta täytyy pitää mielessä, että näillä näkymin sähköautot jäävät vain kapeahkoon markkinarakoon sopivaksi ratkaisuksi. ”Vuonna 2015 arvioidaan myytävän 85–90 miljoonaa autoa”, Knoll sanoo. ”Arvioimme, että niistä kolme ja puoli miljoonaa on hybridejä ja enintään puoli miljoonaa sähköautoja.”

Polttokenno ei ole huikean alkuinnostuksen jälkeen saanut julkisuudessa osakseen paljonkaan huomiota. Idea oli houkutteleva: pantaisiin vety ja happi reagoimaan niin, että saataisiin käyttöön paljon energiaa lykkäämättä pakoputkesta ulos muuta kuin vesihöyryä. Erittäin helposti räjähtävän kaasun paneminen turvallisesti autoon ja varastoiminen säiliössä suuren paineen alaisena on vaikeaa. Sitä paitsi puhtaan vedyn valmistaminen vaatii paljon energiaa, joka puolestaan täytyy tuottaa jollakin tavalla.

Kuluu vielä aikaa, ennen kuin äänettömät ja päästöttömät autot alkavat lipua teillämme. ”Polttomoottori tulee olemaan tärkeässä asemassa myös seuraavan 10–20 vuoden ajan”, Mercedes-Benzin tutkimusjohtaja Herbert Kohler sanoo. Autoteollisuusyhtiöt keskittyvätkin lähitulevaisuuteen. Syyskuusta lähtien liikenteeseen pääsee vain sellaisia uusia dieselmoottoreita, joissa on hiukkassuodatin. Nykyään uusimmissa dieselmoottoreissa on erikoiskatalysaattori, joka vähentää hiilidioksidipäästöjä ja on Euro 6 -normin mukainen, vaikka normi astuu voimaan vasta vuonna 2014.

Jonkin aikaa näytti siltä, että nykyaikaista ruiskutustekniikkaa käyttävä ahdettu diesel syrjäyttäisi täysin ottomoottorin. Bensiinimoottori on kuitenkin nousemassa uuteen kukoistukseen. Siitä on kiittäminen laitetta, jota pidettiin vuosikymmenien ajan bensajuoppouden huippuna: turboahdinta. Kaikki autojen valmistajat näyttävät pyrkivän moottorin koon pienentämiseen. Se merkitsee suuritehoisten vapaasti hengittävien moottoreiden korvaamista pienemmillä ahdetuilla versioilla.

Greenpeacen väki hymähtää halveksivasti uudelle suuntaukselle. Kolmetoista vuotta sitten nämä ympäristöaktivistit esittelivät pienitehoisella turbomoottorilla varustetun prototyypin, jonka polttoaineenkulutuksen luvattiin alittavan kolme litraa sadalla kilometrillä. SmILE ei kuitenkaan edennyt sarjatuotantoon. Mikään autoteollisuusyhtiö ei halunnut ryhtyä valmistamaan sitä. ”Mekin rakensimme kolme litraa kuluttavan auton kymmenen vuotta sitten”, Volkswagenin moottoreita kehittävä Hermann Middendorf sanoo. ”Valitettavasti vain harvat asiakkaat ostivat Lupon, sillä se oli aikaansa edellä.”

Bensiinin suoran ruiskutuksen yhteydessä käytettynä turbo voi olla erittäin taloudellinen, ellei siitä oteta ihan kaikkea irti. Tällaisella autolla ajaminen on silti hauskaa. ”Ahdetussa 1,4 litran moottorissamme on vääntöä 240 newtonmetriä eli saman verran kuin kilpailevassa 2,5-litraisessa”, Middendorf sanoo.

Kulutusta ja siitä seuraavia saaste- ja hiilidioksidipäästöjä voidaan vähentää ilman pitkäaikaisia tutkimushankkeitakin. BMW:n uusi EfficientDynamics-ohjelma on saanut paljon jäljittelijöitä kilpailevien autonvalmistajien keskuudesta. Tavallisissa polttomoottoriautoissa ei enää oteta tarpeettoman tuhlaavaisesti lukuisten pumppujen käyttövoimaa moottorista, vaan niitä käytetään sähköllä. Kun auto pysähtyy, moottori sammuu automaattisesti. Ellei tarvita täyttä jäähdytystehoa, ilmanottoaukot sulkeutuvat, mikä lisää virtaviivaisuutta. Jarrutusenergiaa ei turhaan hukata, vaan se otetaan talteen generaattoreilla ja ladataan akkuihin.

Tällaisilla muutoksilla polttoaineen kulutus saadaan neljänneksen pienemmäksi. EfficientDynamics-järjestelmä on nykyään vakiovarusteena melkein kaikissa BMW:n malleissa, eivätkä hinnat ole silti nousseet.

Volkswagenin samantapainen Blue Motion -ohjelma ei lähtenyt liikkeelle yhtä liukkaasti, mutta valmistaja on muita edellä toisessa lajissa. Uuden tekniikan sekä Daimlerin ja saksilaisen Choren-yhtiön kanssa tehdyn yhteistyön ansiosta biopolttoaine on noussut tärkeään asemaan Volkswagenin suunnitelmissa. Nykyään autojen moottoreissa poltettava etanoli valmistetaan brasilialaisesta sokeriruo’osta, mutta uuden järjestelmän käyttämän raaka-aineen tuottamiseen ei tarvita valtavia maa-alueita, sillä SunDieseliä voi tehdä maatalousjätteestä.

Vaikka kehittäjien mielikuvitus lentäisi kuinka korkealla, on kuitenkin olemassa yksi sata vuotta muuttumattomana pysynyt perustekijä, joka heidän on aina muistettava: Loppujen lopuksi auton kuluttaman energian määrä riippuu siitä, kuinka kovaa kuljettaja painaa kaasua.

Osallistu keskusteluun!