Fysikaalinen ekovihje, osa 2

Edellinen kertomukseni kertoi hienosta fysiikan sovelluksesta eli lämpökamerasta, ja miten sen avulla voidaan määrittää talon kuin talon lämmöneristyksen kunto, sekä välttää turhaa remontointia. Nyt sitten kävikin niin, että Turusen Pasi innostui asiasta ja tilasi talolleen lämpökuvauksen. Kuvauksessa kävikin juuri kuten ounastelin noin 1,5 viikkoa sitten, ja selkeimmät tulokset ovat nähtävissä hänen blogissaan. Tulokset eivät siis poikkea esittelemistäni kuvauksen vaikutuksista, ja olen Pasin kanssa samaa mieltä: kuvauksen hinta, 200-300e, on murto-osa mahdollisen turhan remontoinnin kuluttamasta rahasta.

On erittäin hyvä, että tekniikan tehokkuus on tuttavapiirissä nyt todettu kokeellisesti, ja tulokset ovat hyviä. Silti täytyy ihmetellä, miksi kuvauksia suorittavat yritykset eivät pidä enemmän ääntä palvelustaan? Toistan mielipiteeni: kuvauspalvelusta tulisi varmasti suosittu, mikäli tekniikasta kerrottaisiin ymmärrettävällä tavalla. Se ei ole sci-fia.

Kuulin männä viikolla myös, että mikäli asut Kuopion alueella ja tahdot teetättää lämpökuvauksen kodillesi, ainakin Savonia-ammattikorkeakoulun tekniikan osasto suorittaa sellaisia. Tekulla hinta on kaupallisia yrityksiä edullisempi, koska oppilaitokset eivät lain mukaan saa tehdä voittoa toiminnallaan. Kaupallisen yrityksen kuvaus tosin järjestyy vaikka seuraavaksi päiväksi, ja tekijä on varmasti ammattilainen, mutta hinta on vastaavasti korkeampi. Toisaalta täytyy muistaa, ettei tässä maailmassa mikään ole ainakaan ilmaista.

Toinen ympäristölle ja omalle lompakolle edullinen ajatukseni on suunnattu autoilijoille, ja se liittyy enemmälti tekniikkaan. Autoiluahan pidetään ympäristön tarpeettomana kuormittajana, mitä se tietyissä tilanteissa onkin. Silti asumme maailmanlaajuisesti harvimpien väestötiheyksien maassa, joten kaikenkattavaa joukkoliikennettä on yhdellä sanalla sanoen mahdotonta järjestää kannattavaksi. Suuressa osassa maata on siis pakko liikkua omalla autolla. Tätä pohtiessani päätin näin savolaisittain räknätä, miten auton aiheuttamaa ympäristökuormitusta voisi yksinkertaisin toimin pienentää; toki samalla säästää selvää rahaa ja kone kestää pidempään ehjänä.

Käytän tästä eteenpäin sanaa keskivertoautoilija, jonka määrittelen vuodessa 20 000 km ajavana autoilijana. Esilämmitystä käsittelevän osion esimerkkinä on yleisellä 600 W lohkolämmittimellä varustettu auto; sisätilanlämmittimien tehot vaihtelevat välillä 700–2100 W, joten sellaista käytettäessä sähkönkulutuksen ja kustannuksien laskeminen onnistuu kertomalla esimerkkien luvut 2,2–4,5:llä, riippuen sisälämmittimen tehosta. Yleisimmin henkilöautojen sisätilanlämmittimet ovat teholtaan 700–1500 W. Bensiinin litrahintana on käytetty 1,35€ ja dieselin 1,05€ eli lukuja, jotka kirjoitushetkellä helottavat Kuopion asemien tolpissa.

Aloittaakseni yksinkertaisesti, tärkeintä on pitää auto kunnossa. Moottori on jo autotehtaalla suunniteltu toimimaan mahdollisimman optimaalisesti käyttötarkoituksessaan, joten kaikki sen toimintaa haittaavat tekijät vaikuttavat mainitsemiini seikkoihin. Esimerkiksi tukossa pihisevä ilmanpuhdistin estää riittävän paloilman saamisen, mikä aiheuttaa polttoaineen vain osittaista palamista ja siten lisää päästöjä. Samoin moottoriin joudutaan syöttämään enemmän polttoainetta (läheskään) vastaavan tehon saamiseksi, joten tukkoinen ilmansuodatin lisää myös polttoaineen kulutusta. Toinen esimerkki voisivat olla bensiiniauton sytytystulpat: viimeisiään vetelevät tulpat eivät sytytä polttoainetta kunnolla, joten vaikutus on aivan täysin sama kuin tukkeutuneella ilmansuodattimella. Tällaisen huollon suorittamatta jättäminen voi hyvinkin nostaa keskikulutusta mitättömältä tuntuvat 3 desilitraa sadalle kilometrille, mutta keskivertoautoilijan tapauksessa polttoainetta kuluu hukkaan vuodessa 60 litraa eli tankillinen. 141 ylimääräisen hiilidioksidikilon (diesel 160 kg) lisäksi tämä siis tarkoittaa vajaan 90 euron (diesel 63€) lisälaskua, jolla saa jo useamman satsin uusia tulppia bensiinimoottoria varten tai aika suuren läjän ilmansuodattimia.

Näin kylmien säiden vallitessa moottorin esilämmityksellä on merkittävä vaikutus niin päästöjen muodostumiselle, polttoainekuluihin, ajomukavuuteen kuin koneen käyttöikäänkin. Motiva onkin tiedotellut jo puoli vuosikymmentä sitten, miten asianmukainen lämmitys voi säästää talvikauden aikana noin 80 litraa polttoainetta, joka käytännössä tarkoittaa seuraavaa (bensiini/diesel): hiilidioksidissa 188/213 kg ja euroissa 108/84€, mikä tietysti vaihtelee suuresti moottorityypistä riippuen. Miten lämmitys sitten hyödyttää?

Moottorin normaali käyttölämpötila on 70–90 ^oC, eli -20 ^oC ulkolämpötilassa lämpötilaero on yön tai työpäivän yli seisseessä koneessa jopa sata Celsiusta käyttölämpötilaan nähden. Kylmäkäynnistyksen yhteydessä tärkeintä on onnistunut käynnistys, eli moottoriin syötetään vähintään riittävästi polttoainetta ensimmäisen minuutin-parin ajan. Lienee sanomattakin selvää, että varmuuden saavuttamiseksi kylmempään koneeseen tarvitaan enemmän polttoainetta. Onnistuneen kylmäkäynnistyksen jälkeen polttoaineen sisältämää energiaa tarvitaan sekä mekaaniseksi energiaksi eli auton liikuttamiseen, että moottorin lämmittämiseen käyttölämpötilaansa. Näistä jälkimmäisen vaikutusta voi havainnollistaa omatoimisesti saunassa: kylmän kiukaan päälle kytkemisen yhteydessä saunatilan ilma ei ala lämmetä merkittävästi, ennen kuin kiuaskivet ovat saavuttaneet ”käyttölämpötilansa”. Paikasta A paikkaan B pääsee siis sekä kylmällä että lämpimällä moottorilla, mutta matkalla lämpimän moottorin lämmittämiseen ei kulu ylimääräistä energiaa.

600 W lohkolämmitin lämmittää moottorin tehokkaasti noin +5 Celsius-asteeseen, sillä pakkaskeleillä sitä lämpimämpi moottori säteilee lämpöenergiaa ulos voimakkaammin, kuin mitä lämmitin siihen ehtii tuoda. Tämä +5 astetta on jo paljon enemmän kuin esimerkkinä käyttämäni -20, eli moottorin lämmittämiseen kuluu enää paljon vähemmän polttoainetta kuin kylmän koneen tapauksessa. Motivan laskelman mukaiset käyttöajat ovat mainiot tyypilliselle henkilöauton moottorille ainakin omien kokemusteni mukaan, joten lasken esimerkkini kahden tunnin lämmitysajan perusteella. Tämä ei siis tarkoita, että kiireen sattuessa jo puolen tunnin lämmitys siperialaismallin pakkasessa olisi hukkaan heitetty vaiva.

Kahden tunnin lämmitys kuluttaa sähköä 1,2 kWh, joka sähkön keskihinnan (0,1€/kWh) mukaan tarkoittaa 12c kulunkia, jolla saa ostettua bensiiniä 0,09 litraa ja dieseliäkin vain 0,11 litraa. Tämä yksi desilitra kuluu tuplana jo ensimmäisen minuutin aikana kylmän moottorin käynnin varmistamiseen, minkä jälkeinen ”lämmityskäynti” kuluttaa enemmän jo ensimmäisen ajokilometrin aikana. Vaikka uskon Motivan laskelmien olevan hyviä keskiarvioita, voisi peukalosääntönä ajatella lämmittämättömän moottorin kulutuksen -20 ^oC olevan litra kilometrille eli 100 l/100km ensimmäisellä ajokilometrillä, tai puolet tästä ensimmäisellä kahdella ajokilometrillä. Kaksi päivittäin toistuvaa kahden tunnin lämmitysjaksoa (esimerkiksi töihin lähdön ja sieltä paluun yhteydessä) aiheuttaa kustannuksia 29e marras-helmikuun aikana: mikäli onnistut säästämään lämmityksellä kaksi desiä polttoainetta jokaisella käynnistyskerralla, olet kuitannut lämmityskustannukset takaisin jo vuodenvaihteen tietämillä - eikä moottoria tietenkään aina tarvitse lämmittää täyttä kahta tuntia säästön saavuttamiseksi.

Rahan ja ympäristöasioiden lisäksi tärkeitä esilämmityksen tuomia etuja ovat käynnistysvarmuus, moottorin käyttöikä ja ajomukavuus. Esilämmitys parantaa etenkin dieselmoottorin käynnistysvarmuutta huomattavasti, koska siinä ei ole erillistä sytytysjärjestelmää. Lämmitetyssä koneessa polttoaineen syttyminen on todennäköisempää, minkä jokainen dieselauton paukkupakkasessa käynnistynyt tietää jo korvakuulon perusteella. Toimintavarmuuden ohella lämmitys vaikuttaa myös moottorin käyttöikään: pakkasessa kylmästartti kuluttaa moottoria saman verran kuin 1000–1500 km normaaliajoa lämpimällä koneella, mikä johtuu öljyn valumisesta pois voideltavilta pinnoilta ja lämpölaajenemisen aiheuttamista rasituksista. Moottorin voitelusta vastaava öljy on seisotuksen jälkeen luonnollisesti samassa lämpötilassa kuin muukin moottori, ja pakkaslukemissa moottoriöljy on huomattavasti jähmeämpää kuin plussan puolella: kovassa pakkasessa lämmittämätön moottori saattaa hyvinkin käydä 1-3 min vailla minkäänlaista voitelua, kun jähmeä öljy ei ehdi voitelukohteisiin. Erään tunnetun öljynvalmistajan mainoslause kertonee totuuden: aina, kun metalli koskettaa metallia, moottori kuluu. Esilämmityksen tuloksena myös moottoriöljy lämpenee, pääsee nopeammin kiertoon ja moottori käy vähemmän aikaa ilman voitelua. Samoin lämpölaajenemisen aiheuttamat rasitukset pienenevät, koska lämpölaajenemisen määrä on suoraan verrannollinen lämpötilan muutokseen.

Kuten totesinkin, Motivan laskemat lohkolämmittimen käyttöajat ovat omien kokemusteni mukaan mainiot. Vaikka pakkasta olisi 50 astetta, ei yli 2–3 h lämmittäminen muuta käynnistystilannetta miksikään: lämmitin on teholtaan vain noin 600 W, eli moottoria ei saa viittä Celsiusta lämpimämmäksi viikonkaan jatkuvalla lämmityksellä. Ainoiksi vaikutuksiksi jäävät siis sähkölaskun kasvu, turha energiankulutus ja lämmitinelementin käyttöiän kuluminen. Moottoriöljyn ja jäähdytinnesteen käyttöikään jatkuvakaan lämmitys ei vaikuta merkittävästi vaihtovälin aikana, joten tärkeimmät haittavaikutukset ovat juuri ensiksi mainitut. Mikäli tarvitsette varmuutta äkkilähtöihin kovilla pakkasilla, suosittelen jatkuvan lämmityksen sijaan soveltamaan itse käyttämääni menetelmää: se sisältää tavallisen kellokytkimen ohjelmoinnin siten, että ensin 1–2 h lämmitystä, tunnin tauko, jälleen tunti-pari lämmitystä jne. Tällöin moottori pysyy lämpimänä sen tuomine etuineen, mutta sähköä kuluu huomattavasti vähemmän ja lämmitinelementti ei rasitu turhaan.

Käyttämällä lohkolämmitintä asianmukaisesti säästät siis autoasi, polttoainetta, rahaa ja ympäristöäsi. Mikäli ulkoilu piuhan kytkemisen muodossa ½–2 h ennen suunniteltua lähtöä ei huvita varsinkaan vapaapäivinä, voitte tuoda elämään pientä luksusta hankkimalla kauko-ohjattavan kytkimen lämmittimelle ja ohjaamalla lämmitystä siten (kunhan muistaa kytkeä piuhan kiinni aina kotiin palatessaan). Hankintahintakaan ei vaadi pääministerin kuukausituloja…

Viimeisenä näkemyksenäni polttoaineen ja ympäristön säästämiseksi esittelen ikivanhan keinon, jota jo isoisäni käytti ajaessaan kuorma-autoa 1950-luvulla. Siihen aikaan oli yleistä peitellä auton jäähdyttimen etuosa tai koko maski talvisaikaan kankaalla, muovilla tai mitä saatavilla sattui olemaan. Nykyään ranskalaisissa autoissa on vakiovarusteena etusäleikön muovisuojus, jota ohjeistetaan käyttämään talvikuukausina; vastaavia suojia olen nähnyt valmistetun ainakin kanttimallin Volvoihin. ”Viimapahvin” asentaminen maskin ja jäähdyttimen väliin tosin piilottaa sen kätevästi ulkopuolelta: suojan valmistamiseen ei tarvita kvanttifysiikan tohtorin tutkintoa ja kalliita erikoismateriaaleja, vaan saksilla ja joutilaalla pahvilaatikolla pääsee hyvin alkuun. Vaikutus perustuu moottoria jäähdyttävän ajoviiman heikentämiseen, jolloin moottori lämpenee helpommin käyttölämpötilaansa ja siten myös ohjaamoon saadaan lämmintä nopeammin. Samoin lyhytaikaisen pysäköinnin (esim. kaupassa käynnin) aikana lämpöä säteilee ulkoilmaan vähemmän, joten moottori jäähtyy hitaammin. Kokemusteni mukaan paras ratkaisu on peittää jäähdyttimen etupuolesta noin 70 % pakkasen laskiessa kymmenen miinusasteen tuntumaan ja siitä alaspäin: tällöin ainakaan 1,6-litraiseni ei nosta lämpöjä liian korkealle pitkässäkään maantieajossa, mikä voisi hyvin tapahtua koko jäähdyttimen peittämisen seurauksena. Suojan valmistaminen ja käyttö edellyttävät hieman viitseliäisyyttä, ja se on muistettava ottaa pois kelien lämmetessä.

Tässä olivat itse käyttämäni keinot vähentää auton polttoaineen kulutusta ja käyttökustannuksia sekä parantaa auton käyttövarmuutta ja mukavuutta näin kylmien säiden vallitessa. Samoin moottorin hiilidioksidi-, hiilivety-, häkä- ja pienhiukkaspäästöt pienenevät. Toivottavasti savolaisista räknäilyistä oli jollekulle iloa. Palataan jälleen keväämmällä.