Elektrikli arabaların geleceği ve elektrik altyapısına etkisi

Petrol, yüzyıllardır ulaşım dünyasının kralı olmak gibi ele geçirilmez bir konumun sahibi görünüyordu. Ancak 21.yy ile birlikte artan fiyatlar ve fiyat belirsizliklerinden dolayı, insanlar petrolün tacını daha ne kadar başında taşıyabileceğini ya da taşımak zorunda olduklarını sorgulamaya başladılar.

1948 yılında bir öğleden sonra, Haagen Smit temiz hava almak ve biraz dinlenmek için laboratuvarından dışarıya çıktı. Ama dışarıda beklediği temiz havayı bulamadı. Tersine şu sözlerle tanımladığı bir ortamda bulmuştu kendini; “Her öğleden sonra tüm görüş alanını kaplayan şu kirli hava…” Akciğerleri sanki saldırıya uğramış gibiydi. Bu kirli havanın, artık yaşadığı şehrin bir parçası olduğunu düşündü. Ve aslında hava kirliliğinin birden fazla nedeni olduğunu, bu nedenlerden birinin de fosil yakıtlı araçlardan çıkan ve tamamen yanmayan araç yakıtı benzinin salgıladığı gazlar ve depolama tankları ile oto benzin tanklarından çıkan gazlar olduğunu açıklığa kavuşturdu. Haagen Smit bu keşfiyle birlikte, daha sonra hava kirliliğiyle ilgili yaptığı çalışmalarından ötürü de “hava kirliliğinin bulucusu” unvanı almıştır.

Petrol, yüzyıllardır ulaşım dünyasının kralı olmak gibi ele geçirilmez bir konumun sahibi görünüyordu. Ancak 21.yy ile birlikte artan fiyatlar ve fiyat belirsizliklerinden dolayı, insanlar petrolün tacını daha ne kadar başında taşıyabileceğini ya da taşımak zorunda olduklarını sorgulamaya başladılar. İki binli yılların başlarına gelindiğinde elektrikli arabalar bu tartışmanın en uzak noktasında idi. Ne var ki sonrasında kısa bir sürede elektrikli arabalar işin tam doğru merkezine ilerlemeye başladı.

Elektrikli araçları destekleyenler, petrol ihraç eden ülkelerdeki çalkantılardan, kartel oluşumu içinde olan ülkelerden kaynaklanan pompa fiyatlarındaki ani değişimlerden kurtararak, petrolün ulaşım üzerindeki ağırlığının kırılacağını söylediler. İklim değişikliğini tetikleyen karbon salınımını ve kirliliği azaltmaya yardımcı olabilirdi. Elektrikli arabalar için gerekli olan enerji, petrolün dışında çok sayıda farklı enerji kaynağından üretebilecek elektrikten sağlanabilir.

ELEKTRİKLİ ARAÇLARA YÖNELİŞ VE BATARYALAR

Aslında bakıldığında elektrikli araçların özü bataryadır. Elektrikli arabaya doğru gidiş, batarya teknolojisinde büyük ilerlemeyi gerektirmektedir. Temel olarak kullanılan kurşun asitli pilin geçmişi 19.yy’ın ikinci yarısına kadar uzanmaktadır. Araştırmacılar en hafif metal olan lityumun yeni bir şarj edilebilir pile zemin oluşturabileceğini saptadılar. 1991 yılında lityum iyon pilleri tüketici elektroniğine girmeye başladı. Bu daha küçük ve etkin piller, dizüstü bilgisayarların daha hızlı ve her şarjda daha uzun süreli çalışmasını sağladı. Ve lityum piller başka bir alanda daha kullanılmaya başladı, bu piller aynı zamanda cep telefonlarında kullanılarak cep telefonlarının boyutunda da küçülme olanağı sundu. Lityum pillerin artan yoğunluğu ve fiyatlarının ucuzlamasıyla birlikte, elektrikli arabalar için daha iyi bir gelecek vaat eden ve rekabet gücü daha yüksek – gerek ilk hibrid araçlarda kullanılan nikel, metal (NİMH) bataryalardan, gerekse bugün arabalarda kullanılan kurşun asitli bataryalardan daha iyi – bir batarya yapılabilir noktaya gelinmiş oldu.

İlk olarak elektrikli araç üretebilme çabalarında, çoğu Kaliforniya’da yer alan mucitler, girişimciler ve küçük elektrikli araba tutkunu bir grup vardı. Bunlar yapacakları elektrikli arabaya, alternatif akım fikrini bulan, benim de hayatını ve binden fazla icatlarını okuyan biri olarak hayranlık duyduğum, mucit, fizikçi ve elektro fizik uzmanı eksantrik dâhiye atfen Tesla ismin koydular. Aslında elektrikli araç Tesla’nın yapımı hiç de kolay görünmüyordu. Kullanıma hazır yedi bin adet lityum-iyon dizüstü bilgisayar pilinin eritilerek devasa bir batarya haline getirilmesi gerekiyordu. Bu yeni arabanın mühendislik ve tasarım sorunları muazzam boyutlardaydı ve arka arkaya birçok kilometre taşı hızlıca geçiliyordu. Nihayet, Tesla 2008 yılında araba piyasasına çıktı ve sıfır-dört saniyede 60 mil hıza (yaklaşık 96 km) çıkıyordu. Başlangıç fiyatı ise yaklaşık 110 bin dolar civarında idi (devlet teşvikleri hariç). En önemli ayrıntı ise, aracı 110 Voltta şarj etmek yaklaşık olarak 32 saat sürüyordu. 220 Voltta ise özel bir düzenek yardımıyla şarj süresi yaklaşık 4,5 saate iniyordu. Oysa elektrikli araçlarda hızlı şarj her zaman vaat edilen özelliklerden biriydi (fosil yakıtlı araçlar için, her bölgedeki yakıt istasyonlarından yakıt alma süresi birkaç dakikada biten bir iş, elektrikli araçlarda ise saatler sürüyordu).

Tesla markalı araçların, nihai ticari geleceği belli değilse de, kayda değer bir iş başardığı kesindi. Ancak batarya (piller) denklemin sadece bir yarısı; denklemin öteki yarısı ise bu pillerin şarj süresi idi. Elektriğin, araca güvenilir, hızlı ve uygun güvenlikle yüklenmesi oldukça önemlidir. Hatta Japonya’da şirketler, ismi ‘’Hiç olmazsa bir çayımızı almaz mıydınız’’ anlamına gelen bir sanayii konsorsiyumu oluşturdular. Burada anlatılmak istenen, şarj süresinin bir bardak çay içmeye bile zaman kalmayacak kadar hızlandırılmasıdır. Yani elektrikli araçların şarj edilme süresi, fosil yakıtların dolum süresi kadar olması bu pazar için olmazsa olmaz nihai hedeftir.

PEKİ, ARAÇLARIN ŞARJI İÇİN ELEKTRİK HANGİ ENERJİ ALT YAPISINDAN KARŞILANABİLECEK?

Güncel elektrikli araba kuramına göre, araçlarda şarj işlemi genel elektrik talebinin en az olduğu gece saatlerinden sabaha kadar olan zaman içerisinde olmasıdır. Bu durum elektrik şirketlerine yeni bir elektrik pazarı açacak ve yük dengeleme olanağı sunacaktır. Üstelik bunun çok yoğunluklu bir pazar olacağı kesindir. Bir elektrikli arabayı gece sabaha kadar şarj edince, iki evin 24 saatte kullandığı miktarınca elektrik harcar. Başka bir söyleyişle, elektrik enerjisinin, konutlara sattığı elektrik yükü fiilen iki katına çıkmış olacaktır. Fosil yakıtlı araba sistemi, yıllardır kullanılan benzin istasyonları ağı olmadan ayakta duramaz. Devasa bir elektrikli araç talebi oluşmaya başlarsa, bunun gibi hızla büyüyen bir araç şarj istasyonlarına ihtiyaç duyacaktır. Genelde geceleri kullanılmayan elektrik üretme kapasitesinin koca bir elektrikli araba filosunu kolaylıkla besleyebileceği sanılır. Bu doğru olabilir ama eğer talep edilen elektrikli arabaların sayısı ciddi ölçüde artarsa, elektrik enerjisi üretme ve iletim hatları üzerine ciddi bir ek yük bineceği açıktır. Yani insanlar geceleri şarj etmezse, çok sayıda kişi aracını aynı anda (tam talebin zirve yaptığı pik saatlerde) şarj etmeye başlarsa, enerji alt yapı sistemi ne hale gelir?

Geçtiğimiz günlerde Teknopark’ta elektrikli araçlardan 2 tanesini (500 BG ve 250 BG olan) kullanma şansım oldu. (Şekil 3) Araçta kullanılan tüm piller, yazılımlar sayesinde uzaktan ölçülüyor. Pillerde Voltaj (V), akım düzeyi (A), direnç düzeyi (R), bataryaların ısı durumu her an ölçülebiliyor, aracın anlık yer bildirimi, pillerin durumu (V, A, R, doluluk oranı ve ısı durumu) ölçülebilmektedir ve bu bilgiler yazılım ile merkezi serverda depolanmaktadır.( bir nevi kara kutu)

Bu araçlar bu bilgilerin depolanmasından dolayı, uzaktan erişim ile istenen şekilde yön verilebilmektedir. Yani yerli yazılımlar ve aracın beyni size aitse, her türlü kontrol de/yaptırım da size ait olabiliyor. Bunu bir de yapay zeka ile yönetebilirseniz aracın tüm işlevlerini, arıza öncesi durumlarda proaktif davranışlar sergilenebilir.

TEHAD (Türkiye elektrikli ve hibrid araçlar platformu) verilerine göre 2016 yılında 338 elektrikli ve hibrid araç satışı olmuş. 2017 yılında ilk 9 ayında ise 2 bin 763 adet elektrikli ve hibrid araç satışı olmuştur.

İleriki yıllarda elektrikli araçlar ile fosil yakıtlı araçlar arasında ciddi bir yarış gündemde. Yüzyıl önceki son yarışta içten yanmalı motorlar hiç zorlanmadan galip gelmişti; maliyet, kullanım kolaylığı, performans ve menzil yönünden oldukça önde oldukları görülmektedir. Ama bu kez tek galip olmayabilir, onun yerine farklı amaçlara yönelik elektrikli araçlar işin merkezine doğru gelmiştir. Eğer maliyet, süreklilik ve menzil meseleleri elektrikli araçlarda denetim altına alınabilirse ve fosil yakıtlılara göre avantaj sunabilirse, çevresel faktörlerden dolayı, otomotiv ulaşımının çoğunda itici güç olarak petrol türevli araçları devre dışı bırakabilir.