1-ELEKTRİKLİ ARAÇ NEDİR?

Elektrikli araçlar kısa tabirle elektrik enerjisini fosil yakıtların yerine kullanarak aracın hareket etmesini sağlayan araçlardır.

Motorlu taşıtların genel olarak fosil yakıt kullanarak çevreyi olabildiğince kirlettiğini düşünürsek elektrikli araçlar genel anlamda fosil yakıtla çalışan motorlarla karşılaştırıldığında daha temiz, daha güvenilir bir enerji bir motor türüdür.

Bu araçların oluşumu içten yanmalı motorlu araçların oluşumundan daha basittir. Elektrikli araç motorlarının iç yapımı batarya ve pil setlerinden oluşmaktadır.

Elektrikli araçların tarihsel sürecinden ayrı olarak bakacak olursak, günümüzde insanlar tarafından yeni yeni bilinmeye ve kullanılmaya başlanmışlardır. Büyük otomobil firmaları gelecek yıllarda içten yanmalı motor araçlarının üretimini kısıtlayıp elektrikli araçlara daha fazla ağırlık verecektir. Bundan ötürü günümüzde elektrikli araçların çok fazla modeli bulunmamaktadır. Günümüzde model olarak şunlar vardır:(1)

1- Hybrid (hibrit) araçlar

2- Plug-in hybrid araçlar

3- Bataryalı elektrikli araçlar

4- Yakıt hücresi araçlar

 

1- Hybrid araçlar:

Kelime anlamı “melez” olan bu kavram araçlarda şunu ifade etmektedir. Elektrik ve fosil yakıt enerjisini bir arada kullanarak aracı bu şekilde hareket ettirir. Motoru bu şekilde çalıştırır. Bu Hybrid hakkında genel olarak bilinen kısa bir açıklama iken geniş ve açıklayıcı bir tanımlama yapacak olursak Hybrid: Bu tarz araçların çalışma prensibi içten yanmalı bir motorun elektrik gücüyle çalışan bir motorla tamamlanması prensibine dayanır.Hybrid sistemde bulunan elektrik motoru içten yanmalı motora seri veya paralel olarak bağlıdır. Genel olarak görevi akü ve elektrik motoru arasında güç düzenleyicisi olarak bağ kurup güç kaynağını beslemektir. İçten yanmalı motorlarda ilk çalıştırılma ve çalıştırıldıktan sonra fosil yakıt tüketimi ve emilimi olurken Hybrid araçlarda ilk olarak elektrikli sistem devreye girer. Hybrid araç sektöründe bir numaraya koyabileceğimiz firma olan Toyota’nın Hybrid olarak çıkardığı aynı adı taşıyan bir aracı bulunmaktadır. Bu araçta tıpkı açıkladığımız gibi ilk olarak elektrikli sistem devreye girer ve belli bir kilometre hızına kadar elektrik enerjisinden beslenir. Belirlenen hızı geçtikten sonra fosil yakıttan enerji almaya başlar. Elektrik motoru bu araçlarda hybrid aküsü ile çalışır. Bunun yanında benzin motoru da aynı anda çalışabilir. Bu tip otomobilin en büyük avantajı herhangi bir şarj istasyonuna ihtiyaç duymadan kendi kendini şarj edebilmesidir.(2)

 

2- Plug-in hybrid araçlar:

Bu tarz araçların tamamen Hybrid olan araçlardan bir farkı yoktur. En temel farkı Hybrid araçlar gibi kendi kendini şarj edemez. Şarj edilebilir bataryalarını ya da varsa başka bir enerji depolama aygıtını dış bir elektrik kaynağına takarak şarj edebilen bir araç türüdür. Bir yandan hem normal bir Hybrid elektrikli aracın özelliklerini (çalışma ve motor prensibi) bir yandan da tamamen elektrikli bir aracın özelliklerini paylaşır (Şarj edilebilmek için dış bir elektrik kaynağına bağımlılık) (3)

3- Bataryalı elektrikli araçlar:

Yukarıdaki yazdığımız elektrikli araç türlerinden farklı olarak bataryalı elektrikli araçlar bildiğimiz şekilde olan elektrikli araçlardır. Bu araçlarda içten yanmalı motor bulunmaz yukarıda bahsettiğimiz araç türlerindeki gibi hareket sağlama için fosil yakıt veya yine içten yanmalı motor kullanılmaz. Bataryalı elektrikli araçlarda hareket enerjisini sağlayan güç temelleri aracın hareketi ve motor tahriki yapan pil paketleri yani bataryalarıdır. Tamamen elektrikli olan bu araçlar yine yukarıda bahsettiğimiz elektrikli araçlardan ilk başlarda geride kalmıştır. Bunun en temel sebebi başlangıçta batarya maliyetleri çok yüksek ve bataryanın ömrünün düşük bir menzilde tükenmesidir. İnsanlar bu gibi sebeplerden ve şarj istasyonlarının az olması sebebi ile bu araçları çok fazla tercih etmemiştir. Bu araçlar motor tahriki yani motorun çalışması için yakıta ihtiyaç duymaz bataryasında depolanan elektrik enerjisini kullanır. Bu araçlarda batarya motora verilecek elektrik akımının büyüklüğünü, yön kontrolünü bir kontrol ünitesi kullanarak gerçekleştirir. Elektrikli motor çıkış dönme hareketini diferansiyel kutusuna iletir. Bu kutunun temel görevi aracın dönüş hareketlerini sağlamasıdır. Bu araçlardaki batarya sistemini açıklayacak olursak bataryalar elektrik enerjisini kimyasal enerji olarak depolar. Tıpkı telefonlarımızda ve şarj edilebilir olan cihazlarımızda kullanıldığı gibi elektrikli araçlarda lityum iyon batarya kullanmaktadır. Bu bataryaların çalışma prensibi dışarıdan aldıkları (şarj istasyonları, vs.) enerjiyi kendi içinde kimyasal enerji olarak depolar bunu elektrik enerjisine dönüştürür. Paslanma veya yanma gibi tehlikeleri AR-GE çalışmalarıyla en düşük seviyeye indirilmiş ve bu sayede elektron akımı doğrudan yapılmaktadır. Bu sayede bataryalar daha yüksek enerji dönüşüm verimliliğine sahiptir. Bu araçlardaki bataryalar şarj edilebilir bataryalar ve şarj edilemeyen bataryalar olarak ikiye ayrılırlar. Birincil bataryalar şarj edilemeyen bataryalardır haliyle şarj edilebilen bataryalar ise ikincil bataryalardır. İkincil bataryalar deşarj olduktan sonra yeniden tam şarj edilerek kullanılan batarya türleridir. Lityum iyon, lityum iyon polimer, vb. olarak sınıflandırılır. Bu tip bataryaların en önemli özellikleri yüksek enerji yoğunluğuna sahip olmalarıdır.Bu elektrikli araçların normal bir içten yanmalı motor taşıyan veya içten yanmalı motor prensibiyle çalışan araçlarla (Plug-in Hybrid, Hybrid) rekabet edebilmesi için en kritik noktası bataryalar iken daha başka birçok etken vardır. Bu etkenleri ülkemizden  bakarak söyleyecek olursak ülkemizde bu tip elektrikli aracın Hybrid tarzı araçlardan daha az yaygın olmasının sebebi batarya maliyetinin yüksek olması, aracın hücre ve hammadde tedarikinin yüksek olması şarj dolum sürelerinin uzun olması, diğer araçların sahip olduğu gibi yetkili bir firmaya sahip olmaması ( batarya test merkezi ve güvenlik merkezlerinin bulunmaması) batarya ömrünün kısa olması şarj istasyonlarının yaygın olmaması garanti süreci aşamalarının da netleştirilmemiş olmamasıdır. Gelişen teknoloji sonucu elektrikli araçların batarya teknolojisi de gelişmiş buna ek olarak çevre etkenleri ve fosil yakıtların azalmasından dolayı fiyatının pahalanması günümüzde elektrikli araçları içten yanmalı motorlara sahip araçlarla rekabet edebilir hale getirmiştir. Ülkemizde ve dünyada yaygınlaşmasının en temel sebebi başlıca budur. Gelecek yıllarda elektrikli araçlar bu denli ilerlerse içten yanmalı motora sahip araçların tarihe karışması ve insanların ilk tercihinin elektrikli araçlardan yana olması eskisi gibi uzak görünmemektedir.(4)

4- Yakıt hücresi araçlar:

Bu elektrikli araç türü elektrikli araçların en son modelidir. Bu aracın çalışma prensibi elektrik motorunu çalıştırmak için bir yakıt hücresi, akü veya süper kapasitör kullanılan elektrikli otomobil türüdür. Yazdığımız yakıt hücresini açıklayacak olursak: Araçlarda bulunan yakıt hücreleri genellikle havadan oksijen ve sıkıştırılmış hidrojen kullanarak motora güç verip elektrik üretir çoğu yakıt hücreli araç, yalnızca su ve ısı yayan sıfır emisyonlu araçlar olarak tanımlanmaktadır. Bataryalı elektrikli araçların temizlik açısından şu anda bu tip araçlardan biraz daha öndedir. Bunun temel sebebi hidrojenin taşınması ve depolanması kirletici maddeler yaratabilir. Ticari olarak üretilen ilk hidrojen yakıt hücreli otomobil Hyundai firmasının Tucson FCEV modeli iken en fazla ses getiren Toyota firmasının Mirai modelidir. Japon devi olan firma 20 yıllık geliştirme çalışmasının sonucu olarak dünyanın ilk seri üretimli yakıt hücreli aracı olan bu modeli tasarlamıştır. Yakıt hücre sistemi oksijen ile hidrojenin kimyasal reaksiyonundan elektrik elde edip(FC Stack )araç içinde bulunan yüksek basınçlı hidrojen tanklarına aktarır. Benzinle çalışan araçlarla benzer özellikler taşıyan bu araç yaklaşık 650 km menzile sahip ve 3 dakikada yakıt ikmali sağlamaktadır. Asya pazarının geliştirdiği bu aracın model ismi Japonca da “Gelecek” anlamını taşımaktadır. Bu araçların çalışmasına bakacak olursak aracın hareket etmesi için gerekli enerji araçta bulunan yakıt hücrelerinin yakıt deposunda gaz kıvamında bulunan hidrojenin ve aracın çevresinde doğal olarak bulunan oksijenin kimyasal bir tepkimeye sokularak bu tepkimeden kazanılan elektrik enerjisinin aracın elektromotoruna iletilmesi ile elde ediliyor. (5)

 

ELEKTRİKLİ ARACIN TEMEL BİLEŞENLERİ:

Elektrikli araçların temel bileşenleri, içten yanmalı motorlara göre daha basit ve anlaşılırdır. Temel bileşenleri sırasıyla; akü, şarj portu, DC/DC dönüştürücü, elektrikli çekiş motoru, yerleşik şarj cihazı, güç elektroniği denetleyicisi, termal sistem (soğutma), çekiş pil takımı, şanzıman(elektrikli)

Batarya ünitesi:

Elektrikli tahrikli bir araçta , yardımcı akü araç aksesuarlarına güç sağlamak için elektrik üretir. Bu ünite bir elektrikli otomobil için en önemli bileşendir. Elektrikli otomobillerde genel olarak lityum iyon piller kullanılmaktadır. Elektrikli otomobillerin pilleri yüksek oranla Asya ülkelerinde üretilmektedir. Panasonic ve bunun yanında teknolojik cihaz üretiminden tanıdığımız dev firmalar olan Samsung ve LG en büyük pil üreticilerindendir. Elektrikli otomobil tasarımı ve üretiminde lider konumunda olan Tesla şirketi pil alımında Panasonic ile işbirliği içerisindedir. Fakat kendinin de Gigafactory adını verdiği fabrikalarda pil üretimi yapmaktadır. Tesla kendi araçlarında diğer otomobil firmalarından farklı olarak kalem boyutunda kullanılmaktadır. Elektrikli otomobillerde kullanılan bataryalar tıpkı cep telefonunda kullanılan bataryalar gibi performans sergiliyor. Yani kullandıkça kapasitesi düşüyor. Elektrikli otomobillerde piller genel olarak zemine döşenmektedir bunun sebebi bagajın daralmasının önüne geçmek ve aracın ağırlık merkezinin aşağıya çekilip aracın yol tutuşunun artırılmasıdır. (6)

Şarj portu:

Çekiş aküsü paketini şarj etmek için aracın harici bir güç kaynağına bağlanmasına izin verir. (7)

DC/DC dönüştürücü:

Bu cihaz çekiş aküsünden gelen yüksek voltajlı DC gücünü, araç aksesuarlarının çalıştırmak ve yardımcı aküyü şarj etmek için gereken düşük voltajlı DC gücüne dönüştürür. (7)

Elektrikli çekiş motoru:

Çekiş aküsünden gelen gücü kullanan bu motor, aracın tekerleklerini tahrik eder. Bazı araçlar hem sürüş hem de rejenerasyonişlevlerini yerine getiren motor jeneratörleri kullanır. (7)

Yerleşik şarj cihazı:

Şarj portu ile sağlanan AC elektriği alır ve çekiş aküsünü şarj etmek için DC gücüne dönüştürür. Ayrıca şarj ekipmanı ile iletişim kurar ve paketi şarj ederken voltaj, akım, sıcaklık ve şarj durumu gibi pil özelliklerini izler.(7)

Güç elektroniği denetleyicisi:

Bu birim çekiş aküsü tarafından sağlanan elektrik enerjisi akışını yöneterek elektrik çekiş motorunun hızını ve ürettiği tork’u kontrol eder. (7)

Termal sistem (soğutma):

Bu sistem motorun, elektrik motorunun, güç elektroniğinin ve diğer bileşenlerin uygun çalışma sıcaklığı aralığını korur. (7)

Çekiş pil takımı:

Elektrik çekiş motoru tarafından kullanılmak üzere elektriği depolar (7)

Şanzıman (elektrikli):

Tekerlekleri sürmek için elektrikli çekiş motorundan gelen mekanik gücü aktarır.(7)

 

ELEKTRİKLİ ARAÇLARIN AVANTAJLARI VE DEZAVANTAJLARI

Elektrikli araçların güçlü özelliklerine değinecek olursak içten yanmalı motorlara göre çok farklı teknolojilere sahiplerdir. Fakat içten yanmalı motorlu araçlara göre bazı avantajları ve dezavantajları vardır. İlk olarak avantajlarını yazacak olursak:

Yüksek torka sahip olması sebebiyle içten yanmalı motorlara göre hızlanma süresi çok daha kısadır. Bunun yanında sessiz çalışır. Aynı zamanda kullanırken elektrik tükettiği gibi elektrik de üretebilir. (Hybrid araçlar) Klasik olarak bir aracın içinde bulunan parçalar olan buji, enjektör, motor ve bağlantıları, marş motoru, yağlar, yağ ve yakıt filtreleri, benzin deposu, ateşleyiciler ve bağlantıları, aktarma organları, benzin ve egzoz boruları gibi birçok parça elektrikli araçlarda bulunmaz. Klasik içten yanmalı motora sahip araçlar gibi periyodik bakım giderleri yoktur. Bunun yanında içten yanmalı motorların çevreye yaydığı karbondioksite karşı elektrikli araçlar çevreye sıfır karbondioksit bırakır. Birçok ülkede ÖTV ve MTV gibi vergileri düşüktür ya da hiç yoktur. Norveç, Fransa, ABD gibi ülkeler elektrikli araç satın alımında 2500 Avro ila 7500 Avro’ ya kadar teşvik vermektedir. Klasik bir otomobile uyarlanabilir, bu şekilde melez (Hybrid) olur. Fosil yakıtların yakın gelecekte tükeneceğini düşünürsek elektrikli araçlar gelecek yıllarda daha fazla hayatımızda olacak. Çünkü petrol bitse bile elektrik kaynağı güneş sistemi var oldukça varlığını sürdürecektir.

Elektrikli araçları bu kadar övdükten sonra dezavantajlarından da bahsetmek gerekir. Dezavantaj dediğimizde ise aklımıza kötü sonuçlar gelmemelidir. Elektrikli araçlar da bazı olumsuzluklara sahip olsa da bu olumsuzluklar zaman içerisinde giderilebilmektedir. Kafanızdaki bu sorunu giderdikten sonra dezavantajlarını anlatmaya başlayabiliriz.

Bugün üretilen birçok modelde bu geçerli olmasa da elektrikli araçlarda su ve neme karşı etkili koruma ve yalıtım yapma zorunluluğu vardır. Öte yandan yine Hybrid ve Plug-in Hybrid araçlarda değil, tamamen elektrikli araçların şarj istasyonlarının azlığı nedeni ile uzun yol kullanımına uygun değildir. Bu durumun Hybrid ve Plug-in Hybrid araçlarda geçerli olmamasının sebebi bu tür araçların dediğimiz gibi kendi kendini şarj edebilmesidir. Diğer bir sorunu ise pil performansı sıcak ve soğuk iklim şartlarında az da olsa etkilenmektedir. Elektrikli araçların bir diğer sorunu maliyet bakımındandır. Piller halen yüksek maliyetli ve 7-10 yıl aralığında ömrü olması bakımından fiyat-performans karşılaştırılmasında zayıf kalması da dezavantajlarından biridir. İçten yanmalı motorlara göre dezavantajlarından birisi de şarj süresidir. İçten yanmalı motorlarda dolum noktalarının çok olması sebebiyle istediğimiz her zaman ve her yerde kısa bir sürede depomuzu doldurabilmekteyiz. Fakat elektrikli araçlarda ne yazık ki bu şu anlık mümkün değildir. Çünkü dolum noktaları yaygın değil, yaygın olsa bile şarj dolum süresi minimum 1 saatten başlamaktadır.

 

 

SONUÇ

Elektrikli araçlar artı ve eksi yönleriyle şu anki zamanda kafamızda soru işaretleri bıraksa da gelecek yılların elektrikli araçların zamanı olacağı kaçınılmazdır. Bunun en temel sebebi doğamızın git gide kirlenmeye başlaması ve bunun yanında içten yanmalı motorların enerji kaynağı olan fosil yakıtların yakın gelecekte tükeneceği veya tükenmeye başlayacağından ötürüdür. Artan dünya nüfusu ve nüfusun artmasıyla daha da artan hammadde ihtiyacı bu yüzden insanları yeni kaynak arayışına itmiştir. Bu yeni kaynak arayışının bizlere yansıyan en temel unsuru elektrik gibi yenilenebilir enerji kaynaklarıyla hayatımızı devam ettirme arayışıdır. Hayatımızı devam ettirme de elektriğin ön plana çıkmasının en temel sebebi yazımda yazmış olduğum gibi fosil yakıtlar yakın gelecekte tükense bile elektrik enerjisi güneşin olduğu her zaman varlığını sürdürecektir.

Gürsel AYAYDIN Ve Ensar AYGÖREN          

 

 

 

KAYNAKÇA:

www.toyotatr.com

www.ucsusa.org

bortecin.com/Yakıt_Hucreli_Otomobiller.pdf

afdc.energy.gov/vehicles/how-do-all-electric-cars-work

bilimteknik.tubitak.gov.tr/system/files/makale/28_elektrikli.pdf

www.tujom.org/index.php/1/article/view/19/25