Sähköautot vs. vaihtoehdot: kustannukset

Tämä jatkaa siitä mihin viime viikkolla jäin.Viimeksi käsittelin sähköautoilla saavutettavia päästövähennyksiä ja nyt teemana on autoilun kustannukset kuten myös päästövähennysten kustannukset.  Vertaan tavallista autoa sähköautoon, joka vastaa aika tarkasti Nissan Leafiä. Tämä on keskeinen rajaus. Vieläkin naurattaa se UBS investointipankin läpyskä, jossa he kertoivat onnelliselle seurakunnalle kuinka sähköauton hinta on nyt kilpailukykyinen tavallisen auton kanssa. Tavalliseksi autoksi investointipankkiirit olivat häpeilemättä valinneet Audi A7:n. LOL. Sähköauton hinnaksi oletan siis 35000 €. Lyhyt listaus muista käytetyistä oletuksista löytyy postauksen lopusta. (En viitsi edes verrata Teslaan, koska sen suuret akut, suuri koko ja korkea hinta tarkoittavat sen nostavan päästöjä kaikille muille paitsi niille joiden päästöt olivat kohtuuttoman korkeat jo valmiiksi. Tällekin väestönryhmälle päästövähennyksen hinta olisi naurettava.)

Lasken päästövähennyksen kuten edellisessä kirjoituksessani. Kustannukset lasken kuten laskisimme esimerkiksi LCOE:n (levelized cost of electricity) sähkölle. Toisin sanoen diskonttaamme pääomakustannuksia, summailemme käyttökustannuksia ja jaamme tuloksen toimitetulla tuotteella (muista diskonttaus), joka on tässä tapauksessa ajetut kilometrit. Oletan kaikelle 10 vuoden “taloudellisen eliniän” ja käytän 5% korkoa. (Laskin myös 1% korolla, mutta en selvyyden vuoksi lisää niitä tuloksia tähän. Eivät muuta peruspointia.) Lasken mukaan autoverot yms. jotta voin tarkastella myös tilannetta, jossa niitä ei ole. Sivuutan ajoneuvoveron ja vakuutukset, koska olen laiska ja toivon niiden kumoavan toisensa riittävällä tarkkuudella. En ota myöskään huomioon erilaisia käyttötapoja (esim. jos ajaa lähinnä kaupungissa voivat keskimääräiset päästöt olla aika erilaisia kuin keskimääräiset) ja oletan kaikkien huijaavan about yhtäläisesti kulutusluvuissaan.  Autojen hinnat poimin trafin sivuilta.  Jälleenmyyntiarvoja, kierrätyksiä yms. voi olla, mutta sivuutamme tämän matopurkin seuraavan kertaluvun korjauksena, joka luo liikaa savua ja liian vähän valoa.

Ymmärrän myös, että ihmiset toki ostavat autoja muistakin syistä kuin kustannuksia minimoidakseen. Suurempi auto voidaan haluta, jotta ne lastenrattaat saadaan kyytiin ja koska siihen on varaa. Kalliimpi auto ostetaan, koska se putputtaa paljon putputimmin kuin kilpaileva vaihtoehto (kirjoittaja ei ole järin kiinnostunut autoista, jos ette arvanneet), mukinpitimiä on juuri oikea määrä yms. olennaista… hohhoijaa…sivuutan nämä. Jos  joku haluaa tutustua yksityiskohtiin ja kenties metsästää bugeja, kehotan kahlaamaan käyttämäni (matlab) tiedostot läpi. Ne aukevat tekstieditorilla ja logiikka on toivottavasti riittävän selvää käännettäväksi toisiin työkaluihin. Suurin osa komennoista liittyy loppujen lopuksi kuvaajien yksityiskohtien nysväämiseen.

Let’s get started. Ensimmäinen kuva siirtää meidät kartalle näyttämällä tavallisella autolla ajetun kilometrin hinnan vuosittaisten ajomäärien ja auton hinnan funktiona.

Kuva 1: Tavallisella autolla ajetun kilometrin hinta vuosittaisen ajomäärän ja auton ostohinnan funktiona.

Huomaa muuten kuinka vähän ajavalle kilometri maksaa enemmän. Kaupungeissa julkinen liikenne ei ole ainoastaan helpompaa järjestää vaan yksityinen autoilu myös maksaa “enemmän”, koska kilometrejä joille pääomakustannukset jaetaan on vähemmän. Toki voi keskustella onko sen kilometrin arvo ajajalle sama maalla ja kaupungissa? Kilometri kaupungissa voi olla käyttäjälleen yhtä arvokas kuin 10 kilometriä maalla.

Seuraavaksi sähköautolla ajetun kilometrin hinta suhteessa tavalliseen autoon. Kuva 2 näyttää kuinka monta prosenttia kalliimmaksi sähköauto tulee.

Kuva 2: Kuinka monta prosenttia kalliimpi sähköautolla ajettu km on? Muutaman oikean auton hinta merkitty kuvaajaan.

Tyypillisesti sähköautolla ajettu kilometri on useita kymmeniä prosentteja kalliimpi. Vähän ajavalla sähköauto voi tarkoittaa kenties yli kaksinkertaista hintaa.Enemmän ajaville sähköauto on kilpailukykyisempi vaihtoehto etenkin, jos vaihtoehtoisen auton hinta olisi ollut noin 30000 euroa tai enemmän. Nämä erot ajetun kilometrin hinnassa olivat itselleni yllättävän pieniä.

Entä jos poistamme verot? Kuva 3 näyttää tuloksen.

Kuva 3: Kuinka monta prosenttia kalliimpi sähköautolla ajettu km on ilman veroja?

Nyt myös melko halvalla autolla noin 15000 km vuodessa ajava maksaisi sähköautolla ajetusta kilometristä noin kaksinkertaisen hinnan. Verotus suosii sähköautoja merkittävästi.

Sitten ilmastonäkökulmaan…kuinka paljon maksamme sähköautolla vältetystä hiilidioksiditonnista? Aikaisemmassa kirjoituksessani huomautin, että esimerkiksi omat liikkumistarpeeni ja -tapani ovat sellaisia, että päästöni nousisivat, jos vaihtaisin sähköautoon. Lasken nyt vain tilanteessa, jossa päästövähennyksiä voi saada eli kun “tavallinen” auto vaihdetaan sähköautoon, jossa on yksi 26.6 kWh akku. Kuva 5 näyttää tuloksen.

Kuva 5: Vältetystä hiilitonnista maksettu hinta. Punainen viiva vastaa 40 €/tonni hintaa eli “kahvikuppi” päivässä.

Halvan auton vaihtaminen sähköautoon voi tarkoittaa yli 2000 euron kustannusta hiilidioksiditonnista. Olettamalla kalliimman tavallisen auton hinta putoaa lopulta negatiiviseksi.  Merkitsin kuvaan punaisella viivalla 40€/tonni rajan. Tämä on esimerkiksi ilmastopaneelin professorin Lassi Linnasen arvio siitä kuinka paljon ilmastonmuutoksen torjunta maksaisi (“yhden kahvikupillisen verran päivässä”). Sähköautolla kustannukset olisivat valtavasti tuota korkeammat. (Mikä liikenteen dekarbonisointi maksaisi muuten noin vähän? Vaihtaminen julkiseen liikenteeseen ehkä, mutta se vaatisi elämäntapamuutoksia, joista “kaikki on helppoa ja kivaa” arvioissa ei juurikaan puhuta.)

Toisaalta tämä lasku oli verojen jälkeen eli toistetaan se vielä ilman veroja, jotta näemme arvion ilman “tukiaisia”.

Kuva 6: Vältetystä hiilitonnista maksettu hinta ilman veroja.

Vau! Kun verot poistettiin, saimme noin tuhannen euron kustannuksen hiilitonnista myös kalliimmalla autolla. Meidän verorakenteemme on itseasiassa sellainen, että meillä on jo autoilussa hyvin korkea “efektiivinen” hiilivero.  Tämä on minusta hyvä asia, mutta toisaalta se on taas asia joka tehtiin suurelta osin muista syistä kuin ilmastopolitiikan vuoksi. Tavallisen auton omistaja maksaa herkästi 10 vuoden aikana  5000-10000 euroa enemmän veroja kuin sähköauton omistaja. Huomattavaa on se, että tästä korkeasta hiiliverosta huolimatta polttomoottorit dominoivat. Korkea verotus on saanut eurooppalaiset suosimaan pienempiä autoja kuin amerikkalaiset, mutta se ei ole johtanut esimerkiksi liikenteen sähköistymiseen. Tämä antaa ymmärtää, että autoilun dekarbonisointi tulee olemaan vaikeaa ja tuskin onnistuu “kahvikupin” hinnalla.

Laitan vielä lopuksi hiukan positiivisemman tuloksen (tai siis negatiivisen). Jos vaihtaa sen tyypillisen auton pienempään 88g/km päästöiseen, voi säästää tuhansia euroja jokaista vältettyä hiilitonnia kohden. Vielä enemmän säästää luopumalla omasta autosta kokonaan mikä on monelle realistinen vaihtoehto kaupungeissa. Tämä tietenkin vaatii joitain elämäntapamuutoksia, jotka eivät ole kaikille helppoja.

Kuva 6: hiilitonnista maksettu hinta, kun normiauto vaihdetaan pieneen 88g/km tupruttavaan autoon. (Pikkuauton hinnaksi oletin 13800 €)

Summa summarum. Tänään on ilmastonmuutoksen torjunnan kannalta paljon tehokkaampaa suosia pienempiä autoja, kaupunkirakenteen tiivistämistä ja julkista liikennettä (ja sen sähköistämistä) kuin sähköautoja. Tämä ei kuitenkaan eliminoi autoilun päästöjä kokonaan eli pitkällä tähtäimellä tarvitsemme myös jäljellä olevan autoilun sähköistämistä. Sen aika ei kuitenkaan ole nyt. First things first. Saavutamme merkittävästi suuremmat päästövähennykset suuntaamalla resursseja muualle.

Oletuksia: sähkönhinta (sisältää verot ja siirtokustannukset) 11 senttiä/kWh, bensiinin hinta veroineen 1.3 €/litra, tavallisen auton huoltokustannukset 4.61 €/100km, sähköauton huoltokustannukset 1/3 tavallisen auton huoltokustannuksista (ensimmäinen luku, jonka löysin internetistä…on siis totta), autovero 17%, autovero sähköautolle 4.4%, bensiinistä veroja 58%, sähköstä veroja 30%, keskimääräisen auton päästöt 124 g/kWh, sähköauton kulutus 18.5 kWh/100km, sähköautossa yksi 26.6kWh akku.

Sähköautot vs. vaihtoehdot: päästöt

Minua alkoi kiinnostamaan millaiset päästöt sähköautoilu aiheuttaa verrattuna vaihtoehtoihin ja kuinka paljon mahdolliset päästövähennykset maksavat. Kokoan tähän ensimmäiseen osaan oppimaani lähinnä päästöistä ja toisen osan säästän kustannuksille. Vaikka sähköauto ei polta bensaa sen käyttämä sähkö on osin tuotettu fossiilisilla. Kuinka suuri tämä osuus on riippuu maan sähköntuotannosta. Sähköauton valmistus aiheuttaa ilmeisesti lähinnä pattereiden valmistuksessa suuremmat päästöt kuin tavallinen polttomoottoriauto. Esimerkiksi tässä raportissa arvioitiin, että polttomoottoriauton valmistus aiheuttaa noin 40 g CO₂ päästöjä ajetulle kilometrille, kun taas sähköauton valmistus aiheuttaa noin 70 g (elinkaaren aikana oletettiin ajettavan 200000 kilometriä). Ellingsen et al. arvioivat, että 26.6 kWh patterin valmistus aiheuttaa 4.6 tonnin hiilidioksidipäästöt. Toisaalta sähköauto aiheuttaa usein vähemmän päästöjä käytössä joten elinkaaren yli laskettuna päästövähennyksiä voi saada etenkin, jos autolla ajetaan paljon.

Kuva 1: Arvio sähköauton elinkaari hiilidioksidipäästöistä.

Mutta toisaalta tämä on itselleni liian abstraktia eikä suoraan relevanttia, koska arvioissa oletetaan itselleni täysin epärelevantti ajomäärä ja myös kilpaileva vaihtoehto. Tein siis arvion siitä miten paljon päästöissä on eroa kymmenen vuoden aikana ajomäärien ja polttomoottoriauton päästöjen funktiona. Rajasin ajan kymmeneen vuoteen, koska toisaalta yksilönä se olisi minulle relevantti aikaskaala ja toisaalta sähköautojen akkujen takuu ei taida sen kauemmas ulottua.

Seuraavat kuvat demonstroivat tuloksia. Merkitsin kuvaajaan pisteillä “itseni” ja “tyypillisen suomalaisen”. “Tyypillinen” suomalainen ajaa autollaan n. 15000 km vuodessa ja auton käyttö aiheuttaa päästöjä n. 124 g/km. Itse asun hyvien liikenneyhteyksien päässä lähellä työpaikkaa ja arvioin liikkumisen noin puoleen tyypillisestä. En omista autoa vaan liikun lähinnä bussilla tai junalla ja siksi laitoin päästötasoksi arvion bussin päästöistä per matkustaja eli 73 g/km.  Oletan ensin, että sähköautossa on yksi 26.6 kWh akku eli autolla ajaa ehkä korkeintaan hiukan alle 150 km latausten välillä.

Kuva 2: Päästöero sähköauton ja polttomoottoriauton välillä. Oletin sähköautoon yhden 26.6 kWh akun jolloin autolla voinee ajaa jonkin verran alle 150 km.

Jos itse vaihtaisin sähköautoon päästöni nousisivat selvästi, mutta jos keskimääräinen autonajaja vaihtaisi tuollaiseen sähköautoon päästöt voisisivat alentua 10 vuoden aikana noin 7 tonnia. Mutta toisaalta hän voisi päästä samaan lopputulokseen vaihtamalla pienempään vähemmän bensaa polttavaan autoon. Esim. pikku Peugeotilla voisi päästä 88 g/km päästötasoon, joilloin päästöt olisivat noin samat kuin sähköautossa.

Korkeintaan 150 km ajoa voi toisissa aiheuttaa huolta ja he haluavat sähköautolleen noin 300 km ajomatkan. Sitä varten tuplaamme akkujen määrän ja lopputulos on seuraavan kuvan mukainen.

Kuva 2: Muuten sama kuin edellinen, mutta 2×26.6 kWh akkuja.

Ylimääräisten akkujen aiheuttamat päästöt eliminoivat suurimman osan tyypillisen autoilijan aikaisemmista päästövähennyksistä. Jos ei ole autoton, niin se vähän kuluttava polttomoottoriauto olisi nyt merkittävästi parempi vaihtoehto ja sillä toki ajaa pidemmälle kuin 300 km. Toistetaan harjoitus vielä lopuksi saksalaisella sähköllä. Siellä sähköauto 26.6 kWh akulla aiheuttaisi kymmenen vuoden aikan suuremmat päästöt kuin keskimääräinen polttomoottoriauto.

Kuva 4: Sama kuin kuva 2, mutta saksalaisella sähköllä.

Mitä tästä opimme? Ehkä sen, että päästötase riippuu siitä kuinka paljon autoa oikeasti käyttää ja kuinka suuri akkujen käyttöaste on. Jos haluamme kannustaa suuriin päästövähennyksiin, olisi tehokkaampaa suosia julkista liikennettä ja sitä tukevaa kaupunkirakennetta. Sähköautot tulisi ehkä ensisijaisesti säästää niille, jotka ajavat paljon kuten esimerkiksi taksit. Ylisuuria akkuja tulisi välttää ja siinä mielessä hybridiauto pienellä akulla on viisaampi vaihtoehto kuin “puhdas” sähköauto. Jos haluaa ajaa pelkällä sähköllä, ehkä olisi syytä miettiä toimivia vuokraus- tai jakojärjestelmiä, jossa saa käyttöönsä toisen auton niitä harvoja kertoja varten, kun oikeasti tarvitsee sitä 300 km ajomatkaa.

Lisäys 9.10.2016: Suomen ekomodernistien Facebook sivulla on monia hyviä huomioita. Yksi huomio oli, että akkujen päästöt riippuvat jotenkin oletetusta sähkön päästötasosta. Ylläoleva arvio perustui noin maakaasua vastaavaan päästötasoon. Ellingsen et al. antavat myös muita arvioita. Dekarbonisoidulla sähköllä akkujen valmistus aiheuttaa hiukan alle 2 tonnin päästöt. Jos sähkö tuotetaan hiilellä (esim. Kiina), niin päästöt olisivat noin 6.5 tonnia per akku.