Vaihtoehtoiset polttoaineet raskaassa liikenteessä

Vertailemme hiukan raskaan liikenteen uusia käyttövoimia ja selvitämme, minkälaisia askeleita lähitulevaisuudessa on odotettavissa erilaisten voimalinjaratkaisujen suhteen.

Tutkimme hiukan esimerkkejä eri vaihtoehtojen edustajista, käyttövoimien hyviä ja huonoja puolia sekä mahdollisuuksia Pohjoismaiden teillä. Vaihtoehdot on asetettu tiettyyn järjestykseen tällä hetkellä utopistisimmista realistisimpiin. Käsittelyssä ovat täyssähkö, vety, dieselhybridi, kaasu ja biodiesel/bioetanoli.

Mainos (teksti jatkuu alla)

Mainos päättyy

Täyssähkö

Kokonaan akkusähköllä toimivasta kuorma-autosta on viime aikoina nähty monenlaisia erilaisia näkemyksiä. Osa niistä on selkeästi enemmän tuotantovalmiita kuin toiset. Myös tulokulmat sähkökuorma-autojen maailmaan ovat valmistajilla erilaiset: Jotkut lähtevät heti raskaisiin rekanvetäjiin, toiset taas sähköistävät mieluummin jakeluautoja.

Raskaimpien puolella varmasti eniten julkisuutta on saanut Tesla Semi, joka on varsin futuristisen näköinen ja kätkee sisäänsä Teslalle tyypillisiä teknologisia ratkaisuja. Tuotannon aloitusta oli kaavailtu viime vuoden puolelle, mutta sitä on lykätty vuodella, silloinkin rajoitetusti. Tilauksia on Semille tullut maailmalta reilut kaksi tuhatta, mikä on sähkörekkaveturille jopa kohtuullisen paljon.

Teslalla on myös suoria kilpailijoita. Esimerkiksi Daimlerin omistama Freightliner on tosissaan esitellyt Pohjois-Amerikan markkinoille eCascadian, joka on USA:n myydyimmän raskaan rekkaveturin, Freightliner Cascadian, sähköversio. Tuotannon on tarkoitus alkaa vuonna 2021. Daimler on nostanut itsensä sähkökuorma-autojen ykköseksi ainakin mallien määrässä, kun Mercedes-Benz eActros saapuu Euroopan liikenteeseen. Freightlinerin tavoin pyörää ei ole lähdetty keksimään uudelleen, vaan sähköversio rakennetaan polttomoottori-Actrosin perustalle. Testikäytössä oleva eActros on kevyempi kuin amerikkalainen veljensä, mutta toimii yhtä hyvin umpikaappina kuin puoliperävaunun vetäjänä lähinnä paikallisliikenteessä.

Jakeluautojen puolella sähkökuorma-autoja on tarjolla runsaammin. Mercedeksen eActrosin lisäksi eurooppalaisia vaihtoehtoja ovat esimerkiksi Renaultin D-sarja sekä sen konsernikumppani Volvon FE-sarjan jo tuotannossa oleva sähköversio. Hollantilainen Emoss tekee muun muassa DAF-autoista sähköversioita. Myös Pohjois-Amerikan puolella useat valmistajat, kuten Freightliner, Peterbilt ja Navistar ovat esitelleet omansa.

Suurimmat haasteet: Sähkökuorma-autot luonnollisesti jakavat haasteensa vastaavien henkilöautojen kanssa, mutta ongelmat vain kasvavat koon mukana. Suurimmat haasteet liittyvät totta kai toimintamatkaan ja lataamisen hitauteen. Rekkavetureilla ajetaan tyypillisesti jopa satojen kilometrien siivuja tiukoilla aikatauluilla. Puhdin pitäisi siis riittää pidemmällekin, eikä laturissa ole aikaa viettää tuntikausia. Erilaisia superlatureita on tarjottu, mutta laajamittaisina ne vaatisivat hurjia panostuksia infrastruktuuriin. Määräänsä enempää kun ei voida akkujakaan asentaa, sillä paino nousee ja se on aina pois kapasiteetista. Akkujen valmistaminen ei missään nimessä ole päästötöntä ja mineraalien louhimiseen liittyy humanitaarisia ongelmia. Sähköenergiakin pitää aina jotenkin tuottaa ja siirtää.

Suurimmat vahvuudet: Sähköllä toimiva ajoneuvo on huomattavan hiljainen ja paikallisesti myös täysin päästötön. Nämä ominaisuudet ovat parhaimmillaan kaupunkien keskustoissa. Sähkömoottori itsessään ei suorituskyvyllään häpeä dieselille, vaan esimerkiksi huippuvääntö on välittömästi käytettävissä liikkeellelähtöihin. Valtavia kaivosdumppereita on jo Suomessakin käytössä täyssähköisinä. Periaatteessa toimivan kuuloisena ratkaisuna akkuongelmaan on esitetty johdinlankoja valtateille. Scania ja Siemens ovat tällaista testanneet yleisillä teillä Ruotsissa ja Saksassa. Eittämättä tämänkin laajamittainen käyttöönotto tuntuu vielä kaukaiselta.

Lähitulevaisuuden mahdollisuudet: Täyssähköiset raskaat kaukoliikenneautot ovat tällä hetkellä utopialistan kärkipaikalla. Katse kannattaakin oitis siirtää astetta kevyempään sarjaan. Täyssähköisiä jakeluautoja liikkuu Suomessa tälläkin hetkellä useita. Esimerkiksi jäteautot toimivat erittäin hyvin sähköisinä ja tällä ratkaisulla on realistiset mahdollisuudet yleistyä hyvinkin nopeasti. Myös kertaalleen mainitut kaivosautot voivat sähköistyä laajemminkin.

Pärjääminen Pohjolassa: Akut eivät erityisemmin pidä pakkasesta, vaan kapasiteetti pienenee ilmojen kylmetessä. Tähän täytyy vielä yhdistää Pohjoismaille tyypilliset pitkät välimatkat. Meillä ei myöskään ole varsinkaan talvella käytössä juuri nimeksikään uusiutuvia energianlähteitä, ja sähköinen rekkaliikenne pitäisi Suomessa taata tuontienergialla. Toisaalta sähkömoottorin ominaisuudet sopisivat raskaille rekoille vaikeisiin liukkaan kelin liikkeellelähtöihin.

Vety

Kuluneella vuosikymmenellä herättiin vetyautoilun mahdollisuuksiin. Raskaan liikenteen puolella saavutettiin ainakin tarjonnassa jopa enemmän kuin henkilöautoissa. Toyota on vetyliikenteen pioneereja, siispä amerikkalainen Kenworth on lyönyt hynttyyt yhteen japanilaisvalmistajan kanssa ja luonut polttokennorekkaveturin, Kenworth T680 FCEV:n.

Monin verroin suurempaa medianäkyvyyttä on puolestaan saanut niin ikään yhdysvaltalainen start-up-yritys Nikola Motor, joka on lanseerannut vetyrekkakonsepteja ja kantaa korttaan kekoon vedynjakeluverkoston parantamisessa Pohjois-Amerikassa. Sen tavoitteena on avata vuoteen 2028 mennessä 700 tankkausasemaa ympäri USA:ta ja Kanadaa. Konsepteista olisi tarkoitus päästä pian tuotannon asteelle, siinä auttaa italialaisen Ivecon kanssa hiljattain solmittu yhteistyösopimus. Pohjois-Amerikan markkinoille suunnattujen Nikola Onen ja Twon lisäksi onkin julkistettu Tre, joka yhdistää italialaisen tyylikkyyden eli uuden Iveco S-Wayn Nikolan vetytekniikkaan. Samalla meille on siis tulossa eurooppalaisiin standardeihin sopiva vetykuorma-auto.

Ivecon kanssa yhteistyössä tehty Nikola Tre on vetypolttokennojen vastaus Tesla Semin julkisuudelle.

Eurooppaan päin suuntautuu myös Hyundai H2 XCient. Se on Hyundain vetypanostuksen, Hyundai Hydrogen Mobilityn, näkemys polttokennokuorma-autosta. XCient on ensimmäinen sarjatuotantoinen lajissaan ja kansainvälisen Innovation Truck Award -palkinnon voittaja. Korealaismerkin vety-crossover Nexo lainaa polttokennonsa kuorma-autolle, kuitenkin kaksin kappalein. Hyundai Hydrogen Mobility panostaa Eurooppaan ja pyrkii kasvattamaan vedynjakelua sekä vetyautojen määrää.

Myös Scanialla on Norjassa neljän auton vetypolttokennohanke yhteistyössä päivittäistavarakauppa ASKO:n kanssa.

Suurimmat haasteet: Kaiken vetyautoilun suurimpana haasteena tuntuu tällä hetkellä olevan yleinen uskon puute, jota seuraa se kuuluisa muna-kana-ongelma. Eli kun ei ole tankkausasemia, ei ole autoja ja kun ei ole autoja, ei ole myöskään tankkausasemia. Ongelman ratkaisuun vaaditaan poliittisia päätöksiä tai yritysten jättikokoisia investointeja. Itse vedyn tuotannon voi niin ikään laskea haasteeksi. Vetyä ei ole luonnossa vapaana, joten sitä täytyy jostakin tehdä. Tapoja on monia, mutta oikeastaan vain täysin puhtaasti tuotetulla sähköllä vedestä hajotettu vety on ajossa täysin päästötöntä. Myös vedyn järkevä varastointi vaatii joko suurta painetta tai hyvin alhaista lämpötilaa. Tekniikka on tällä hetkellä kallista, joten autojen hankintahinnat ovat aluksi kuljetusyrittäjille korkeita.

Suurimmat vahvuudet: Teknisesti polttokennoauto on kuin sähköauto sillä erotuksella, että siinä energia varastoidaan akuston sijasta vetykaasuun ja muutetaan sitten polttokennolla sähköksi, mikä on monilta osin energiatehokkaampi menetelmä. Lisäksi tankkaamiseen ei kulu kuin muutama minuutti ja toimintamatka on keskimäärin pidempi, useimpiin tehtäviin aivan riittävä. Voimalinja on siis sähköinen, mikä tarkoittaa äänetöntä ja päästötöntä menoa. Prosessissa syntyy sivutuotteena vain vettä. Myös sähkömoottorin hyvät puolet suorituskyvyssä ovat kuljettajan käytössä.

Hyundain vetypolttokennotutkielma H2 XCent.

Lähitulevaisuuden mahdollisuudet: Kun valmistajat saavat vetykuormurinsa kunnolla tuotantoon ja vetyasemia alkaa teiden varsille ilmaantua, alkaa vetykuorma-autoja varmasti näkyä liikenteessä. Keski-Euroopassa, Pohjois-Amerikassa ja Kaukoidässä polttokennorekat kolkuttavat jo ovella ja alkavat maltillisesti valtaamaan markkina-alueita. Ainakin tällä hetkellä vety näyttää sopivan polttoaineeksi parhaiten lyhyempien ja keskipitkien matkojen kuljetustehtäviin.

Pärjääminen Pohjolassa: Suomessa vetyliikenteen kehitys näyttää menevän takapakkia, sillä maamme yksi ja ainoa vetytankkausasema Helsingin Vuosaaressa lakkautettiin. Ruotsissa ja Norjassa asemia on muutamia. Vetyrekka ei kärsisi Pohjolan talvesta ollenkaan niin paljon kuin täyssähköinen, ja säilyttäisi kuitenkin sähkömoottorin mainittuja hyviä puolia. Vedyn tuottaminen vaatii sähköä, mutta se olisi joka tapauksessa energiaviisaampaa kuin akkujen lataaminen keskellä talvea.

Dieselhybridi

Henkilöautopuolella erilaisia poltto- ja sähkömoottorin yhdistelmiä tulee jo ovista ja ikkunoista, mutta kuorma-autoissa mitään varsinaista rynnistystä ei ole havaittavissa. Silti hybridikuorma-autoista löytyy mielenkiintoisia esimerkkejä.
Ensimmäinen niistä on kotimainen, Sisu Polar Hybrid. Ideana on, että raskaaseen puu- tai maansiirtoautoon saadaan lisävoimaa sähkömoottorista dieseliä säästäen. Polar Hybrid latautuu ottamalla kondensaattorilla talteen energiaa jarrutuksesta ja rullauksesta. Moottoreita voi käyttää yhdessä tai erikseen. Tekniikka on Sisun oman kehitystyön tulosta.

Kevyemmän sarjan hybrideitä edustaa puolestaan Scania Hybrid-mallisto. Ruotsalaisvalmistaja tarjoaa sähköavustusta pienemmän pään G- ja P-sarjojen sekä matalahyttiseen L-sarjan yhteyteen. Ne ovat kotonaan kaupunki- ja seutuliikenteessä, jakelu- tai vaikkapa jäteautoina. Scanian hybridiratkaisu on Sisun tavoin itselataava eli se perustuu tehokkaaseen moottorijarrutukseen, mutta myös PHEV-lataushybridivaihtoehto on tarjolla. Polttomoottori on suoraviitonen ja se käy myös parafiinisella dieselillä. Kaupunkiajoa voi ajaa pelkällä sähköllä korkeintaan 45 km/h.

Myös Pohjois-Amerikassa nähdään hybridikuorma-autoja, ei tosin valmistajien omia, vaan jälkiasennettavia järjestelmiä. Esimerkiksi raskaisiin, sikäläisen luokan 8 rekkavetureihin taka-akselille sijoitettavaa sähkömoottoria ja muita parannuksia tarjoaa Hyliion Inc. Myös Bosch on esitellyt vastaavaa ratkaisua.

Suurimmat haasteet: Laajemman yleistymisen esteeksi voidaan nähdä ainakin se, ettei hybridi ole missään nimessä kotonaan maantiellä, kun ajetaan pidempiä siivuja tasaisella nopeudella tasaista tietä. Jarrutusenergian talteenotto, kuten myöskään pienten nopeuksien sähköajomahdollisuus, eivät siten pääse lainkaan oikeuksiinsa. Hybridijärjestelmä nostaa osaltaan auton painoa sekä hankintahintaa, tosin nämä saadaan käytön aikana säästöinä takaisin. Pistokehybridi vaatii lisäjärjestelyjä lataustarpeen muodossa.

Suurimmat vahvuudet: Se mikä maantiellä menetetään, saadaan taajamassa takaisin. Siellä kiihdyttely ja jarruttelu on jatkuvaa ja nopeudet sopivia sähköajoon. Kaupungissa paikallisesta päästöttömyydestä ja hiljaisuudesta on eniten hyötyä. Kahden moottorin yhteistyö väkevöittää kuorma-autoa runsaasti. Kestävyyden voi laskea niin ikään hybridikuorma-auton valttikortiksi. Henkilöautopuolella Toyota Prius ja kumppanit ovat osoittaneet lujuutensa, mistä voi päätellä, että myös raskaan liikenteen puolella on luvassa melko lailla huolettomia kilometrejä. Pienemmän polttoaineenkulutuksen ohella säästöjä syntyy esimerkiksi sellaisista kulutusosista kuin kytkin ja jarrut.

Lähitulevaisuuden mahdollisuudet: Hybridikuorma-autojen potentiaali kiteytyy yllä esitettyihin esimerkkeihin: Sähkömoottori on hyvä ja kulutuksen kannalta edullinen lisävoima vaikkapa maansiirtoon. Kaupunkien jakeluliikenne on toinen merkittävä potentiaali. Suomessakin käytetään jo hybrideitä näissä tehtävissä.

Pärjääminen Pohjolassa: Hybridivoimalinja pärjää talvessa yleisesti ottaen erittäin hyvin. Esimerkiksi mäkisillä metsäautoteillä tukkikuormaa hakeva puuauto saa mukavaa lisätukea liikkeellelähtöihin sähkömoottorista. Itselataava hybridi ei myöskään vaadi kuljetusyrittäjältä eikä tavaran vastaanottajilta minkäänlaisia lisäinvestointeja tai -järjestelyjä. Kaupunkien keskustoissa sähköajomahdollisuus parantaa osaltaan pakkaspäivien huonoa ilmanlaatua.

Mainos (teksti jatkuu alla)

Mainos päättyy

Kaasu

Bio- ja maakaasu (metaani) on vaihtoehtoisena käyttövoimana kuorma-autoissa huomattavasti aikaisemmin esiteltyjä yleisempi sekä myös pidempään käytössä ollut. Niistä löytyykin paljon esimerkkejä, joista käymme muutaman läpi.

Italia on yksi kaasuautoilun kärkimaista ja Ivecolla on ollut merkittävä markkinaosuus kaasukuorma-autoissa jo pitkän aikaa. Tällä hetkellä se tarjoaa raskaamman puolen kaasuvaihtoehdot jakeluauto Eurocargosta, maansiirtoauto X-Waysta sekä kaukoliikennepuolen S-Waysta. Iveco Natural Power-rekkavetureita on 12 vuoden aikana mennyt kaupaksi jo 10 000 kappaletta. Jotta maakaasun saisi järkevästi pakattua tankkiin, on se joko puristettava tiiviiksi (CNG) tai nesteytettävä jäädyttämällä (LNG). Biokaasupuolella vastaavat ovat CBG ja LBG. Iveco tarjoaa mallistossaan molempia vaihtoehtoja.

Lidlin käyttämä CNG-versio Iveco Straliksesta.

Scanian kaasuautotarjonta on niin ikään laaja. Bio- ja maakaasulla käyvien moottoreiden tehohaarukka on 280 – 410 hevosvoimaa. Versioita on moniin eri käyttötarkoituksiin. Scania on Suomessa vaihtoehtoisten polttoaineiden osalta ylivoimainen markkinajohtaja ja valmistajan mukaan suurin osa 38 luovutetusta yksilöstä kävi nimenomaan biokaasulla.

AB Volvo -konserniin kuuluvat Volvo Trucks ja Renault Trucks ovat myös esitelleet omat näkemyksensä ja tarjonta on heilläkin laajaa. Malliston kruununa Volvolla on LNG:tä nielevä 460-hevosvoimainen FH-rekanvetäjä.

Venäjän puolella on myös herätty kaasun mahdollisuuksiin raskaassa liikenteessä, onhan maa maailman suurimpia maakaasun tuottajia. Esimerkiksi sellaiset nimekkäät valmistajat, kuin GAZ ja KamAZ, ovat asentaneet autoihinsa kaasutoimisia voimanlähteitä.

Suurimmat haasteet: Jos uusiutuvista polttoaineista ja päästöttömyydestä puhutaan, ei maakaasu ole oikeastaan edes ratkaisu. Maakaasu on ehtyvä fossiilinen polttoaine, joka palaessaan tuottaa hiilidioksidia, ei tosin yhtä paljon kuin vaikkapa vastaavasti diesel. Kaasun varastointiin liittyy jonkin verran haasteita. Biokaasua tuottavat lähituotantona varsinkin maaseudulla monet yksityiset toimijat, mikä on erittäin ekologista. Harmiksi kuitenkin valmistajat vaativat usein korkeiden standardien polttoaineita tankattavaksi. Näitä eivät pientoimijat pysty täyttämään, vaikka laatu olisikin tasaisen hyvää.

Suurimmat vahvuudet: Päinvastoin kuin maakaasu, biokaasu on uusiutuvaa. Sitä saadaan esimerkiksi jätteitä mädättämällä. Samaan autoon voi tankata kumpaakin versiota metaanista. Toimintamatka on hyvin riittävä, LNG:llä jopa 1 000 kilometrin raja rikkoutuu. Hankintahinnaltaan ja suorituskyvyltään kaasuautot ovat vähintään hyvin lähellä vastaavia dieselkäyttöisiä, kuten myös huollettavuus. Polttoaineena metaani on edullista ja sitä on hyvin saatavilla. Vaikka hiilidioksidia jonkin verran syntyykin, on kaasun polttaminen monilta muilta osin Euro 6 -dieseliäkin puhtaampaa.

Lähitulevaisuuden mahdollisuudet: Kaasukäyttöisillä kuorma-autoilla on paljon mahdollisuuksia markkinoilla. Ne pystyvät lähes yhtä moniin tehtäviin kuin dieselkalustokin ja tulevat varmasti yleistymään lähitulevaisuudessa.

Pärjääminen Pohjolassa: Kaasulla toimiva kuorma-auto pärjää talvessa siinä missä dieselautokin. Biokaasua on saatavilla kotimaisista lähteistä, mutta maakaasu pitää tuoda tänne ulkomailta, useimmiten Siperiasta, aivan kuten muutkin fossiiliset polttoaineet. Kaasutankkausverkosto on Etelä-Suomessa verrattain jo melko tiheä, mutta idässä ja pohjoisessa pitää ajaa jopa satoja kilometrejä metaanin perässä. Se onkin monelle kuljetusyrittäjälle ainoa syy jättää kaasuauto hankkimatta.

Biodiesel/bioetanoli

Dieselistä ehti 2010-luvulla muodostua varsinkin henkilöautoissa melkoinen kirosana, mutta todellisuudessa sillä pidetään Suomen ja käytännössä kaikkien muidenkin maiden pyörät pyörimässä. Euroopassa tilanne on senkin osalta hyvä, että täkäläiset Euro 6 -päästönormit ovat hyvin tiukat ja nykyiset dieselkuorma-autot päästelevät esimerkiksi hiukkasia vain murto-osia vaikkapa 15 vuoden takaisesta.

Dieseliähän saadaan tislaamalla raakaöljystä, mutta myös esimerkiksi kasviöljystä ja jätteistä. Etanoli on myös uusiutuvista lähteistä peräisin.

Neste Myn kaltaista jätteistä valmistettavaa toisen sukupolven uusiutuvaa HVO-dieseliä voi periaatteessa tankata mihin tahansa dieselkäyttöiseen kuorma-autoon. Niin kutsuttu FAME-biodiesel kuitenkin tarvitsee moottoriin erillisen valmiuden. Tätä FAME:a myydään esimerkiksi useilla maatiloilla ympäri Suomea.

Liikkuvaksi esimerkiksi otamme Scanian vaihtoehtoisten polttoaineiden valikoiman. Biodieselvalmius on saatavilla aina 580-hevosvoimaiseen V8-versioon saakka, ED95-etanolilla käy 13-litrainen ja HVO:ta voi tankata mihin tahansa diesel-Scaniaan.

Suurimmat haasteet: Biodieseliä ja -etanolia piinaa sama ongelma kuin metaania: Se ei ole ajossakaan hiilidoksidivapaata. Kyseessä ei siis ole esimerkiksi polttokennoauton kaltainen pitkän aikavälin ratkaisu energiaongelmaan. Biopolttoaineet ovat kalliimpia kuin fossiiliset vastaavat, joten niiden käyttöä pitäisi tukea valtion taholta. Maatiloilta myytävä, erittäin ekologisesti tuotettava biodiesel ei käy läheskään kaikkiin moottoreihin, mikä on sääli. Dieselin tapaisesti palavaa ED95-etanolia ei ole kovin yleisesti saatavilla. Suomeen on rekisteröity vain yksi etanoli-Scania. Lisäksi sen energiasisältö on dieseliä huonompi, joten sitä kuluu enemmän.

Suurimmat vahvuudet: Ylivoimainen enemmistö kuorma-autoista käy tällä hetkellä dieselillä, joten uusiutuvista lähteistä saatava ja hiiltä sitova HVO on hyvä ja tehokas ratkaisu vähentää päästöjä tässä ja nyt. Biodieseliä voidaan käyttää kaiken kokoisissa kuormureissa, eikä se vaadi kaluston uusimista tai muitakaan kalliita toimenpiteitä. Kuten todettua, nykyaikainen Euro 6-normit täyttävä dieselmoottori käy erittäin puhtaasti. Ainakin väitetysti biodiesel on myös itse moottorille fossiilista vastaavaa terveellisempää.

Lähitulevaisuuden mahdollisuudet: Helppoutensa ansiosta biopohjaiset dieselit ja etanoli ovat toimivia lähitulevaisuuden ratkaisuja. Polttoaineita pitää kuitenkin saada tarjolle enemmän ja laajemmin, samoin kuin niitä kelpuuttavia autoja.
Pärjääminen Pohjolassa: Polttoaineen erilainen alkuperä ei muuta sen talviominaisuuksia, siksi biodieselillä pärjää Pohjolassa aivan yhtä hyvin kuin tavallisellakin dieselillä. Suomalaiset ovat kärkipäässä kehittämässä biopolttoaineita ja olisi huoltovarmuuden kannalta erinomaista, että maan pyörät pidettäisiin pyörimässä itse tuotetulla polttoaineella.

Teksti: Benjamin Helander Lähteet: Auto, tekniikka ja kuljetus, Freightliner, Scania, Sisu, Iveco, Nikola, Trucks.com, Gasum Kuvat: valmistajat