Järki-lehti

Hyvin löydetty!

Järki-lehti on uusi järkevien ihmisten aikakauslehti. Järki-lehti keskittyy ottamaan asioista selvää ja tarjoamaan faktat faktoina. Järki-lehti ei ole kenenkään äänitorvi, vaan pyrkii ideologioiden ja valmiiden vastauksien sijaan tarjoamaan mielenkiintoista ja ajatuksiaherättävää luettavaa kenelle tahansa.

Open Close

Myytti sähkösyöpöstä laturista – laturin tyhjäkäyntiteho lähes nolla

Uusi Suomi uutisoi suomalaisesta laturikeksinnöstä, jonka tyhjäkäyntiteho on pyöreä nolla. Laite säästää sähköä ja pienentää tulipaloriskiä. Keksijä Asmo Saloranta keräsi tuotannon aloittamiseen rahaa Kickstarter-joukkorahoituspalvelussa, mutta projekti ei saanut määräaikaan mennessä riittävää rahoitusta kokoon.

ASMO-laturi ei saanut tarpeeksi joukkorahoitusta.

Hakkuritekniikka on jo pudottanut energiankulutusta

Vielä 2000-luvun alussa suuri osa latureista oli toteutettu perinteisellä lineaaritekniikalla: verkkojännite muunnettiin pienoisjännitteeksi levypakkamuuntajalla, tasasuunnattiin diodisillalla, suodatettiin kondensaattorilla ja tasattiin regulaattorilla. Tällaiset laturit kuluttivat tyhjäkäyntitehoa tyypillisesti yhden watin tai enemmän, muuntajan ensiökäämissä kun kulkee virta vaikka kuormaa ei olisikaan.

Nykyaikaiset laturit puolestaan perustuvat hakkuritekniikkaan, ja ovat huomattavasti taloudellisempia kuin perinteiset levypakkamuuntajalla varustetut laturit, jotka tuntuvat jo hävinneen markkinoilta.

Hakkurilaturin tunnistaa painosta: siinä missä perinteisellä muuntajalla varustettu laturi tuntuu olevan täynnä rautaa (mitä se käytännössä onkin), hakkurilaturi ei ole juuri töpseliä suurempi, ja painon perusteella koko koteloa voisi luulla jopa tyhjäksi.

Energiasyöpön laturin tunnistaa kädellä kokeilemalla

Oman laturin – tai minkä tahansa vastaavankokoisen laitteen – “sähkösyöppöys” on helppo selvittää ilman mittariakin yksinkertaisella tavalla: mikäli vehje lämpenee tyhjäkäynnillä niin, että sen erottaa kädellä koittamalla selvästi huoneenlämpötilaa lämpimämmäksi, laite kuluttaa tehoa vajaan watin tai enemmän. Jos taas laite tuntuu yhtä viileältä kuin viereinen seinäkin, hukkateho on kymmeniä tai korkeintaan parisataa milliwattia.

Nykylaturit ovatkin hyvin virtapihejä: kaikki kotoa löytyvät laturit tuntuivat täysin kylmiltä.

Paljonko laturit sitten kuluttavat?

Haasteena asian kotitutkimukselle on, että kotikäyttöön myytävien tehomittarien tarkkuus ei riitä. Nykyaikaisten laturien tyhjäkäyntikulutus on kymmeniä tai korkeintaan muutamia satoja milliwatteja. Mittari, jonka resoluutio on yksi watti, näyttää nollaa niin kauan kun teho on alle puoli wattia eli alle 500 milliwattia.

Valmistajat ilmoittavat harvoin tarkkaa tyhjäkäyntitehoa. Esimerkiksi Salcomp ilmoittaa monen tuotteen kohdalla, että tyhjäkäyntiteho on “alle 150 mW”. Elektroniikkaharrastajat mittailivat jo vuonna 2006 latureiden tyhjäkäyntitehoja päätyen kymmeniin milliwatteihin.

Mielenkiintoinen yksityiskohta on, että Salcomp ilmoitti neljä vuotta sitten tuovansa markkinoille Twist-laturiperheen, jonka virransyöttö katkeaa kääntämällä laturin runkoa. Harva käyttäjä tällaista jaksanee tehdä, ja tuon pörssitiedotteen lisäksi en muista ko. laturityypistä kuulleeni.

Mitä tyhjäkäyntiteho maksaa?

Sata milliwattia eli 0,0001 kilowattia tyhjäkäyntitehoa kuluttava laturi kuluttaa vuodessa energiaa 0,0001 kW x 24 h x 365 vrk = 0,876 kilowattituntia. Jos sähkö maksaa 12 senttiä kilowattitunnilta, tästä koituu kustannuksia 10,5 senttiä vuodessa eli vajaa sentti kuukaudessa. Samalla logiikalla yhden watin jatkuva teho maksaa 1,05 euroa vuodessa, ja kymmenen watin jatkuva teho 10,50 euroa vuodessa.

Kymppi vuodessa onkin jo tuntuva hukkasumma. Monen halvan tai vanhan laitteen tyhjäkäyntiteho voi ollakin muutama kymmenen wattia.

Lämmityskauden aikana hukkatehoa ei voi laskea suoraan kuluksi sellaisenaan – sähkölämmitteisessä asunnossa on käytännössä yksi ja sama, tuleeko murto-osa asunnon lämmitystehosta digiboksista vai lämmittimestä.

Hyötysuhde vai tyhjäkäyntikulutus?

Jokainen käytössäni oleva laturi lämpenee – tai jopa kuumenee – silloin kun laite on siinä latauksessa. Pienten hakkuriteholähteiden hyötysuhde on mallista riippuen yleensä haarukassa 60–75 %. Suurilla tehoilla päästään huomattavasti yli yhdeksänkymmenen prosentin.

Hyötysuhde tarkoittaa laitteesta hyötykäyttöön saatavan tehon suhdetta laitteen kuluttamaan tehoon. Esimerkiksi jos polttomoottorin hyötysuhde on 30 %, saadaan bensiinilitran sisältämästä energiasta 30 % mekaanisena tehona kampiakselilta, ja loppu 70 % muuttuu lämmöksi.

Esimerkiksi 70 % hyötysuhde tavallisessa 5 watin laturissa tarkoittaa, että kun laturi syöttää tehoa kännykkään 5 wattia, se ottaa sähköverkosta 5/0,7=7,1 wattia tehoa. Otto- ja antotehon erotus, 2,1 wattia, muuttuu lämmöksi.

Nykyisten matkapuhelinten latureiden tyhjäkäyntikulutus on lähinnä nimellistä. Toisin on monien muiden laitteiden kohdalla. Kuva: Simon Steinberger

Asian voi ajatella niin, että energiankulutuksen kannalta suunnittelijan kannattaa suunnitella laturi, joka kuluttaa 100 mW tyhjäkäyntitehoa, mutta jonka lataushyötysuhde on parempi kuin 70 %, sen sijaan että hän suunnittelisi laturin, jonka lataushyötysuhde on 63 % ja tyhjäkäyntikulutus pyöreä nolla.

Suuren tyhjäkäyntikulutuksen syynä suunnittelijan laiskuus

Matkapuhelinlatureiden tyhjäkäyntikulutukset ovat mitättömiä, mutta monen muun kodinkoneen eivät.

Miksi sitten digiboksi tai televisio kuluttaa muutamia kymmeniä watteja tyhjäkäyntitehoa? Syynä on yksinkertaisesti se, että laitteen suunnittelija ei ole pannut tikkua ristiin tyhjäkäyntitehon karsimiseksi. Esimerkiksi televisiosta saatetaan sammuttaa ainoastaan näyttö, ja kaikki muu elektroniikka jää päälle vain sen takia, että voidaan kuunnella kaukosäätimeltä saapuvaa käynnistymiskäskyä.

Pienellä vaivalla lähes laite kuin laite on mahdollista suunnitella niin, että standy-teho on vain muutamia tai muutamia kymmeniä milliwatteja. Television tapauksessa tämä pitää sisällään laitteen hakkuriteholähteen tyhjäkäyntitehon sekä kaukosäädintä kuuntelevan infrapunavastaanottimen tehon.

Joka myyntipakkaukseen?

Keksijä kertoo Ylen haastattelussa, että jos kaikki maailman kahdeksan miljardia laturia vaihdettaisiin vastaavaan, säästyisi sähköä arviolta kahden ydinvoimalan verran. Samassa uutisessa hän kertoo haluavansa Asmo-laturin jokaiseen myyntipakkaukseen.

Tavallaan hieno ajatus, mutta itse näkisin tulevaisuudessa, että yhtään minkäänlaista laturia ei tungeta puhelimen myyntipakkaukseen, vaan sellaisen voi tarvittaessa ostaa erikseen. Ei ole lainkaan tavatonta, että kotona pyörii viisi tai useampi toimiva laturi ja kaksi käytössä olevaa älypuhelinta. Latureiden tekniikka on yksinkertaista, ja ne toimivat vielä vuosikymmenen sen jälkeen, kun älypuhelin on vaihdettu trendikkäämpään malliin.

Lisäksi on muistettava, että latureiden valmistaminen kuluttaa energiaa. Tyhjäkäyntitehon pudottaminen nollaan toteutetaan katkaisemalla sähkönsyöttö releellä, joka saa herätteensä, kun kännykkä rupeaa kyselemään laturinjohdolta, mitä johdon toisessa päässä on. Releen – joka on liikkuvia osia sisältävä komponentti – lisääminen lisää myös laturin vikaantumisherkkyyttä. Releen valmistaminenkin kuluttaa energiaa. Entäpä jos tyhjäkäyntitehossa tapahtuva säästö palaa hukkaan, kun latureiden elinikä lyhenee, ja niissä tarvitaan muutama komponentti lisää?

Releen voi toki korvata puolijohdekytkimellä, mutta tämä pitkälti romuttaa paloturvallisuusaspektin.

Kännykkälaturin energiankulutus on hyvä suhteuttaa myös muuhun energiankulutukseen. Käynnissäkin oleva laturi kuluttaa vuorokaudessa saman verran energiaa kuin autolla ajo sekunnissa.

Summa summarum: sähkönsyötön katkaisevan releen lisääminen laturiin pienentää tulipaloriskiä, mutta energiansäästönäkökulma on kyseenalainen tai vaatisi vähintään rinnalleen laskelmia nykylaturien tarkasta tehonkulutuksesta sekä lisäkomponenttien ekologisesta selkärepusta. Monessa muussa laitteessa tyhjäkäyntiteho taas on selvä ongelma ja voi tuottaa useiden kymmenien eurojen turhan sähkölaskun laitteen eliniän aikana.

Harvassa kodin sähkö- tai elektroniikkalaitteessa on teknistä syytä kuluttaa yli 100 milliwatin tyhjäkäyntitehoa, ja lainsäädäntöä asian tiimoilta onkin tiukennettu 2000-luvulla. ASMO-laturi on tervetullut tuote nostamaan nämä asiat keskusteluun. Laitteiden syömä tyhjäkäyntiteho olisi vähintäänkin kohtuullista merkitä laitteen myyntipakkaukseen.

Vesa Linja-Aho

Kirjoittaja on sähköalan diplomi-insinööri ja opettaja.

 

Kirjoittajasta: Avustaja

Järki-lehteä avustava kirjoittaja.

1 comment

  1. Ajattelija says:

    Jos joku lukee kommentteihin asti, hyvä mainita, että tietotekniikassa varsinkin virtalähteiden kanssa voi tuhlata paljon.

    Esim. raspberry pi:n uusi versio kuluttaa 30% vähemmän sähköä kuin vanha, koska osissa säästettiin aluksi ehkä noin euro, mistä oli paljon muutakin vaivaa.

    Kotikoneissa ja toimistoissa on usein liian tehokkaat virtalähteet. Koneissa on tätä nykyä jo 500-700W virtalähteitä. Katsoin vähän aikaa sitten, mitä oma palvelin kuluttaa. Koneessa 5 levyä raidissa, ecc-muistia ja palvelinemolevy. Virrankulutus oli mykistyttävät 52W koneen idlatessa ja 70W “täydellä kuormalla”. Käynnistyksessä levyt vetivät noin 100W hetkellisesti. Koneessa on picopsu, joka toimii 94% tehokkaasti tuolla kuormalla sekä ~96% tehokas 12V hakkurimötikkä tuolla täyskuormalla. Yhteensä hyötysuhde 90%. Huonossa hakkurissa voi olla 70% hyötysuhde idlenä. Palvelin on päällä 24/7, joten se 20W vaatisi lisää tuuletusta sekä tuntuisi reilun parin kympin lisälaskuna.

Jätä kommentti

Comment form

Kaikki tähdellä(*) merkityt kentät ovat pakollisia