Sähköautot, joko?

Tuollaisessa patterissaon se etu että jos sen ansiosta voidaan jättää jokin puolimiljoonaa maksava lisäsiirtolinja tekemättä, niin se ei oikeastaan maksakaan yhtään mitään, ja se toimii kapasiteettipuskurin lisäksi myös varavoimana.

Varmasti tuo on kuitenkin laskettu johonkin uudentekniikan testibudjettiin, eikä sen ole tarkoituskaan olla taloudellisesti järkevä investointi.

Tuotekehitysversiot ovat aina kalliita, kuten nykyiset sähköautot. Kunhan päästään auto/minuutti -tasoon autojen valmistuslinjalla, niin hinnat putoaa. Samoin käy akuilla toteutettavan varavoiman kanssa.

Kolmen vuoden päästä täyssähköauto maksaa? Paljonko? Nissan Leaf taisi olla alussa sen 40 k€ ja nyt saman saa ID.4:na?

Helen hommasi akun joka maksoi puolimiljoonaa. Täyteen ladattuna sähkön arvo on joku 50 eur.

Ja jottei ihan menis puutaheinäksi niin laitteiston hinnasta itse akku on murto-osa.

https://www.helen.fi/helen-oy/vastuullisuus/ajankohtaista/blogi/2017/pohjoismaiden-suurin-sahkovarasto-taipuu-moneen

Sähkövarasto mielletään usein pelkäksi akuksi, johon voidaan ladata ja josta voidaan purkaa sähköä. Akusto edustaa kuitenkin vain puolikasta koko sähkövaraston laitteistosta ja noin yhtä kolmasosaa koko laitteiston hankintahinnasta.

Sähkövaraston sydän ja rahallisesti arvokkain osa on sen tehoelektroniikka, joka koostuu suurtehoisista inverttereistä ja niiden ohjauslogiikasta. Invertterit mahdollistavat akustoihin varastoidun sähkön purkamisen sähköverkon vaihtojännitteeseen ja sähköverkon vaihtojännitteen lataamisen akustoon.

Perustoimintonsa ohella modernit invertterit kykenevät myös samanaikaisesti poistamaan sähköverkosta haitallista loistehoa sekä säätämään sähkövaraston tehonsyöttöä millisekuntien nopeudella eri tarpeiden mukaisesti. Näiden älykkäiden toimintojen yhdistämisellä sähkövarasto voi korvata samanaikaisesti useita kalliita erillisiä sähköjärjestelmän tarvitsemia apulaitteistoja.

Pelkkänä kapasiteettina ilman muita reunaehtoja 600 kWh ei olisi kuin muutaman Teslan akut, jonnin verran jäis vajaaksi puolesta miljoonasta.

Ja sivuhuomiona: akun latausjärjestelmällä voidaan poistaa verkosta loistehoa. Sen sijaan että siihen hukuttaisiin.

Kuka osaa selittää loistehon kansanomaisesti - jotkut sähkölaitteet ei käytä koko aallonpituutta ja verkkoon jää jotain ei toivottua?

Kallis invertteri. Just ostin 100 kW invertterin joka maksoi noin 7000 eur. Helenin akusta siihen riittää kuudeksi tunniksi hönkää.

Jos metrot aiheuttaa ongelmia sähköverkkoon, niin mitenhän suuria ne häiriöt oli kun ajettiin kokopitkillä metroilla?

Kuka osaa selittää loistehon kansanomaisesti - jotkut sähkölaitteet ei käytä koko aallonpituutta ja verkkoon jää jotain ei toivottua?

Sähkössä kaksi komponenttia, jännite ja virta. Taajuus on sama (50Hz) mutta kulkevat eri tahdissa.

Kuka osaa selittää loistehon kansanomaisesti - jotkut sähkölaitteet ei käytä koko aallonpituutta ja verkkoon jää jotain ei toivottua?

Tämä on melko hankala kysymys, jos taustalla ei ole teoreettista sähkötekniikkaa. Yritetään.

Vastus, esimerkiksi auton lohkolämmitin, on virtaa rajoittava laite. Tämä esimerkiksi lämpenee, kun sen molempiin päihin tuodaan tehoa. Teho on ampeereja ja voltteja. Tämä elementti ei ole taajuudesta riippuvainen eli vastustaa aina samoin riippumatta jännitteen taajuudesta.

Muuntaja on induktiivinen eli todella monta kierrosta kierrettynä rautasydämmen ympäri. Tällainen kela muodostaa tietyllä taajuudella "induktiivisen" vastuksen.  Jos jännitteen taajuuttaa muutetaan, niin kelan vastus muuttuu erikokoiseksi. Ikäänkuin taajuudella säädettävä auton lohkolämmitin. Kun tällaisia keloja on paljon sähkölinjassa, niin siitä muodostuu vastusta, joka näkyy loistehona sähköverkossa.

Nämä uudet led-lamput taas aiheuttavat kapasitiivista vastusta ja sitä kautta tietyllä taajuudella muodostuu tälle oma vastus. Samalla tavoin kuin muuntajilla tämän kapasitiivinen vastus muuttuu taajuuden mukaan.

Saman kokoiset induktiiviset ja kapasitiiviset loistehot nollaantuvat ja kaikki on taas hyvin. Jos taas toinen on isompi, niin....

Nyt mennään matematiikan puolelle eli tämä loisteho ja lohkolämmittimen aiheuttama pätöteho muodostaa suorakulmaisen kolmion, jossa loisteho ja pätöteho ovat kateetteja ja "todellinen" teho on hypotenuusa. Mitä enemmän verkossa on loistehoa, niin sitä pidempi on hypotenuusa. Joskus asiakas maksaa tästä näennäistehosta eli esimerkiksi isoissa tehtaissa on sähkömoottorien vuoksi kompensointi. Isoissa muuntajissa on kondensaattorit, jotka kumoavat muuntajan kelojen aiheuttaman loistehon.

En tiedä oliko tästä apua, mutta aika hankala kysymys.

Tämä on melko hankala kysymys, jos taustalla ei ole teoreettista sähkötekniikkaa. Yritetään.

Vastus, esimerkiksi auton lohkolämmitin, on virtaa rajoittava laite. Tämä esimerkiksi lämpenee, kun sen molempiin päihin tuodaan tehoa. Teho on ampeereja ja voltteja. Tämä elementti ei ole taajuudesta riippuvainen eli vastustaa aina samoin riippumatta jännitteen taajuudesta.

Muuntaja on induktiivinen eli todella monta kierrosta kierrettynä rautasydämmen ympäri. Tällainen kela muodostaa tietyllä taajuudella "induktiivisen" vastuksen.  Jos jännitteen taajuuttaa muutetaan, niin kelan vastus muuttuu erikokoiseksi. Ikäänkuin taajuudella säädettävä auton lohkolämmitin. Kun tällaisia keloja on paljon sähkölinjassa, niin siitä muodostuu vastusta, joka näkyy loistehona sähköverkossa.

Nämä uudet led-lamput taas aiheuttavat kapasitiivista vastusta ja sitä kautta tietyllä taajuudella muodostuu tälle oma vastus. Samalla tavoin kuin muuntajilla tämän kapasitiivinen vastus muuttuu taajuuden mukaan.

Saman kokoiset induktiiviset ja kapasitiiviset loistehot nollaantuvat ja kaikki on taas hyvin. Jos taas toinen on isompi, niin....

Nyt mennään matematiikan puolelle eli tämä loisteho ja lohkolämmittimen aiheuttama pätöteho muodostaa suorakulmaisen kolmion, jossa loisteho ja pätöteho ovat kateetteja ja "todellinen" teho on hypotenuusa. Mitä enemmän verkossa on loistehoa, niin sitä pidempi on hypotenuusa. Joskus asiakas maksaa tästä näennäistehosta eli esimerkiksi isoissa tehtaissa on sähkömoottorien vuoksi kompensointi. Isoissa muuntajissa on kondensaattorit, jotka kumoavat muuntajan kelojen aiheuttaman loistehon.

En tiedä oliko tästä apua, mutta aika hankala kysymys.

Hieno kuvaus. Ainakin toinen insinööri oli ymmärtävinään, vaikka sähköä en ole lukenutkaan.

Minäkin ainakin luulen hahmottavani mistä on kyse - kiitos!

Sitten on vielä se hakkuripowereiden tasasuuntauksen tuoma loisteho.. Vai onko tuo nyt varsinaista loistehoa? Eräänlasita vinokuormaa kuitenkin.

Eli ensin nimellinen 230V vaihtosähkö tasasuunnataan, jollon siitä tulee sykkivää tasasähköä, edelleen se tehollisarvo on 230V mutta huippuarvo on 325V, kun tuohon laitetaan kondensaattori (eli pieni sähkövarasto) jolla siitä sykkivästä tasasähköstä saadaan tasasähköä, sen jännitteeksi muodostuu 325V. Oneglma on se että kun tuota aletaan kuormittamaan, ei sähköverkosta oteta virtaa kuin vain huippujännitteen aikana, joka saa aikaan sen että virta ei olekaan enää sinimuotoista vaan pieniä nyppylöitä aina sen jännitehuipun aikana.

Joskus tullut vastaan että 0-piuhassa on irrallisena 90 V maata vasten mitattuna. Ampeereja nolla ja tämän aiheuttanut just hakkurivirtalähde.

Kuka osaa selittää loistehon kansanomaisesti - jotkut sähkölaitteet ei käytä koko aallonpituutta ja verkkoon jää jotain ei toivottua?

Teho P = U × I eli jännitteen ja virran tulo. Toimii tasajännitteellä ja toimii vaihtojännitteellä, kun virta ja jännite vaihtelevat käsikynkässä.

Jos virta ei ole ihan synkassa jännitteen kanssa, esim laahaa vähän jännitteen vaihtelua perässä (induktiivinen kuorma), niin työtä tekee edelleen vain hetkellisen jännitteen ja virran tulo, ns. pätöteho.

Jos tällaisen laitteen tehon mittaa yleismittarilla, mittaamalla jännitteen ja virran erikseen ja kertomalla luvut, saa tulokseksi näennäistehon, joka on pätötehoa suurempi. Käytännössä tällä tavalla saa 100 % oikean arvon vain kun mitataan lämmitysvastusta tai hehkulamppua. Moottorit ja kaikki virtalähteen (muuntajan, hakkuri, diodisillan + kondensaattoreita) sisältävät laitteet antavat liian suuren arvon.

Nimim kokemusta on. Halpa pistorasiaan liitettävä "tehomittari" mittasi todellisuudessa näennäistehoa ja antoi ES lampuille reilusti yläkanttiin olevat arvot ja pesukoneelle 30 W, vaikka koneessa oli virta pois päältä. Tällöin mitattiin vain laitteen häiriönpoistokondensaattoria.

Mitä merkitystä tällä sitten on? No, jos jännite ja virta eivät ole täysin synkassa, niin virtaa kulkee myös jännitteen ollessa 0 V. Johtimien ja muuntajien kuormitus ja sen vuoksi tehohäviö ovat suuremmat kuin pelkän pätehon pohjalta voisi olettaa. Tätä ylimääräistä kuormitusta kutsutaan loistehoksi.

Jos sähkömoottorin teho on 1 kW sille ilmoitetaan tehokerroin 0,8, niin se tarkoittaa, että moottorin näennäisteho on 1/0,8 = 1,25 kVA. Periaatteessa pätöteho + loisteho = näennäisteho, mutta ei se ihan näin helposti mene, koska kyseessä ovat vektorisuureet.
https://fi.wikipedia.org/wiki/N%C3%A4enn%C3%A4isteho

Muuntajien ja muidenkin tehonlähteiden kapasiteetti ilmoitetaan yleensä VA eikä W muistutuksena juuri siitä, että niiden kuormitus määräytyy näennäistehon mukaan.

Jännitteen pätkiminen ja yliaallot vielä oma ongelmansa em. päälle. Periaatteessa minkä tahansa aaltomuodon voi esittää usean taajuudeltaan ja amplitudiltaan erilaisen siniaallon summana. Äärettömän monta aaltoa summaamalla saa aikaan jopa kanttiaaltoa.
https://fi.wikipedia.org/wiki/Fourier-muunnos

Eikä tämä ole pelkkää teoriaa - myös käytännössä nähdään, että sähköverkon siniaallon pätkiminen (esim. tyristorisäätimellä) tuottaa korkeampia (>50 Hz) taajuuksia ja tässähän kanssa tulee ongelmia

• virta ja jännite vähän epäsynkassa -> loistehoa ja siitä tulevaa kuormitusta
• monen laitteen toiminta perustuu jännitteen nollapisteen mulkkaamiseen (esim. kellot ja 0-pisteohjaukset, jotka pyrkivät kytkemään kuormat päälle/pois jännitteen ollessa nollassa) -> ylilmääräinen röpö haittaa tätäkin

Tuotteet valmiina? Pari hassua henkilöautomallia.

Suomessakin oli 2 vedyn tankkauasemaa. Ne on purettu ja myyty muualle, koska käyttöä ei ollut. Vetyautojakin on 2. Molemmat museossa.

Eniten näkyy vedystä innostuneen Saksa, jossa on 2/3 osaa koko Euroopan vedyn jakeluasemista. Vaan ei sielläkään ole touhu ottanut ilmaa siipien alle. 2 vuotta sitten vetyautoja oli 600 ja myynti jotain 400/vuosi. Nyt varmaan jo tonni rikki... mutta heillä oli tähtäin 60 000 autossa parin vuoden päästä, joten autoja on nyt 1/10 osa siitä, mitä lennokkaat suunnitelmat edellytti. Tankkausasemiakin piti olla jo viime vuonna 120, mutta alle 100 edelleen.

Miksi Saksa ja Japani innostuneet vedystä? No, katsokaa, miten Saksan liikenteen päästöt ovat vain kasvaneet viimeiset 10 vuotta. Siellä taisivat mennä autonvalmistajien normikulutusvedätykseen + eivät ole biopolttoaineiden ideaa hiffanneet. Tekevät kyllä biokaasua kohtuullisia määriä, mutta se syötetään maakaasuputkistoon ja poltetaan voimaloissa. Sitten voikin itkeä, ettei ole taloudellisesti kannatavaa.

Vetykäyttöisen auton CO2 päästö on nimellisesti nolla. Siksi nämä kiinnostavat. Vaan käytäntö....

Vety tehdään nyt maakaasusta höyryreformoinnilla. Sivutuotteena syntyy hiilidioksidia, mutta se on Jonkun Muun Ongelma (menee kait kemianteollisuuden tms. piikkiin). Siis oiva keino autoliikenteen "puhdistamiseen".

Vedystä hössöttäjien mielestä vety tullaan tekemään päästöttämällä sähköllä. Sitä odotellessa. Vetyauton kulutus on noin 1 kg/100 km ja vetykilon tuottaminen elektrolyysillä kuluttaa noin 50 kWh energiaa. Energiantarve kasvaa kovasti, jos vety pitää nesteyttää varastointia tai kuljetusta varten. Eli vetyauto kuluttaa sähköä yhtä paljon kuin 3 täyssähköautoa, jos vety tehdään eletrolyysillä.

Sekä Saksassa että Japanissa sähkötuontannon päästöt olivat 2017 liki 500 g/kWh. Tällaisella tuotantorakenteella kun tehdään vetyä, niin vetyauto aiheuttaa liki 250 g/km CO2 päästöt. 10 l/100 km bensaa tai 9 l/100 km dieseliä kuluttavan auton päästöt ovat niukasti pienemmät.

Japanilla on tavoitteena painaa sähköntuotannon päästö 370 grammaan/kWh 2030 mennessä. Saksa on jo päässyt tämän tason alle - ihan tuoreita lukuja en löytänyt, mutta varmaan 200 ja 300
 liikutaan.

Okei.
Sähkön puolesta puhujiakin voisi hössöttäjiksi kutsua..
Itse olen vaan lukenut Tekniikan maailmaa,sähköautoasioita,dn toki ihan näinä päivinä.
Metaani ei taida kuitenkaan olla niin "trendikäs",kuin Co2 sekä typpi.

Sähkön puolesta puhujiakin voisi hössöttäjiksi kutsua..
Itse olen vaan lukenut Tekniikan maailmaa,sähköautoasioita,

Siellähän se paras sähköauto-osaaminen onkin    Totaalinen naurunaihe sähköllä ajavien keskuudessa nuo TM:n seikkailut.

Siellähän se paras sähköauto-osaaminen onkin    Totaalinen naurunaihe sähköllä ajavien keskuudessa nuo TM:n seikkailut.

Toisaalta, tuovat kyllä hyvin esiin noita sähköautoilun haasteita.

Itse autoissahan ei mitään hirveitä puutteita enää ole vaan samalla lailla parempia ja huomompia autoja kuten polttiksetkin, mutta kyllähän tuo julkinen latausinfra on yksi helvetin sillisalaatti, jossa väkisin on lähdetty keksimään pyörää uudelleen (ts lataustägit), eikä niiden tekninen toimtavarmuus ole erityisen mairittelevalla tasolla.

Toisaalta, tuovat kyllä hyvin esiin noita sähköautoilun haasteita.

Itse autoissahan ei mitään hirveitä puutteita enää ole vaan samalla lailla parempia ja huomompia autoja kuten polttiksetkin, mutta kyllähän tuo julkinen latausinfra on yksi helvetin sillisalaatti, jossa väkisin on lähdetty keksimään pyörää uudelleen (ts lataustägit), eikä niiden tekninen toimtavarmuus ole erityisen mairittelevalla tasolla.

Kyllä, latauspisteiden toiminnassa ja varsinkin ristiintoiminnassa olisi paljon parantamisen varaa. TM kuitenkin kaivanut ihan itse itselleen kuoppaa noilla seikkailuillaan. Kuten että jos suunnitellusta latauspisteestä ei saakaan sähköä, ja auton ennuste jäljelläolevasta rangesta on 40 km, niin kokeillaanko 10 km sitten ohitettua paikkaa vai yritetäänkö sinnitellä 40 km eteenpäin? No tottakai ajetaan akku kuiviin.