Lyijyakku hitaan sähkömoottoriveneen energiavarastona

Abstract

Valtioneuvosto on asettanut tavoitteeksi puolittaa liikenteen kasvihuonepäästöt vuoteen 2030 mennessä. Vuonna 2018 liikennepäästöistä 4 % oli vesiliikenteen tuottamaa. Huviveneily oli vesiliikenteen suurin häkä- ja hiilivetypäästöjen tuottaja ja toiseksi suurin hiilidioksidipäästöjen tuottaja. Näitä päästöjä on mahdollista pienentää sähköistämällä huviveneilyä. Litiumakkujen ollessa kalliita ja litiumin riittävyyden kyseenalaisuuden takia on tärkeää tarkastella muita vaihtoehtoja litiumakuille.

Tämä kandidaatintutkielma on kirjallisuuskatsaus, jossa selvitetään, onko lyijyakkujen käyttö hitaan sähkömoottoriveneen energiavarastona halvempaa kuin litiumakkujen. Työssä myös selvitetään mikä lyijyakkutyyppi sopii parhaiten veneen energiavarastoksi, mitä turvallisuuteen liittyviä riskejä on lyijyakun käytössä ja miten aurinkopaneelit tulisi ottaa huomioon akuston kannalta. Tutkimusaineistona käytetään alan kirjallisuutta, tieteellisiä julkaisuja ja verkkoaineistoa.

Lyijyakuista koostuvat akustot ovat huomattavasti halvempia kuin litiumakut, hintaeron ollessa jopa vajaat 1 000 €/kWh. Lyijyakkujen varjopuolen on puolestaan niiden massa. Lyijyakuston massa voi olla jopa yli 450 kg enemmän kuin vastaavan litiumakuista koostuvan akuston massa, riippuen lyijyakkutyypistä. Lyijyakkuihin liittyy myös turvallisuusriskejä. Niistä vapautuvat vetykaasut ovat palo- ja räjähdysturvallisuusriski, ellei akut pääse tuulettumaan. Avoimia lyijyakkuja käytettäessä akun elektrolyytin läikkyminen on myös yksi turvallisuusriski.

The Finnish government has set a goal to halve the greenhouse gas emissions by 2030. In 2018 4 % of the greenhouse gas emissions released by traffic were created by water traffic. Leisure boating created the most carbon monoxide and hydrocarbon emissions. It is possible to reduce these emissions by electrifying leisure boating. It is important to examine other options to lithium batteries because they are expensive, and the availability of lithium is questionable.

This bachelor’s thesis is a literature review to find out if lead-acid batteries are cheaper than lithium batteries as an energy storage for low-velocity electric boats. It is also examined which type of lead-acid battery fits a low-velocity electric boat the best, what kinds of hazards there are related to using lead-acid batteries as energy storage in a boat and what considerations there are related to solar panels from the batteries’ perspective.

It was found out that lead-acid batteries are significantly cheaper than lithium batteries with price difference being almost 1 000 €\kWh for certain types of lead-acid batteries. On the bad side lead-acid batteries are heavier than lithium batteries. The mass of an equivalent lead-acid battery can be over 450 kg depending on the type of lead-acid battery used. There are also hazards related to lead-acid batteries. Hydrogen gasses released from the batteries cause a fire or even explosive hazard unless the batteries can be vented. When using open lead-acid batteries there is also the danger of spilling acidic electrolyte.