Dünya üzerindeki hızlı nüfus artışının yanı sıra petrol rezervlerindeki azalış ve çevreye salınan gaz miktarındaki artışla birlikte insanlar elektrikli arabalara daha fazla talep göstermektedir. Bu talebin son 10 yılda daha da arttığı bilinse de elektrikli arabaların geçmişi 1800’lü yıllara kadar dayandığını söyleyebiliriz.
Elektrikli arabaların yaşadığımız yüzyıla kadar gelişmemesinin asıl nedeni; düşük menzillerde seyahat imkanı sunabilmesi ve batarya maliyetlerinden ötürü elektrikli arabaların satın alma fiyatının fazla olmasıdır. Yazımızın devamında elektrikli arabaların hangi yöntemlerle şarj edilebileceğini ve bataryaların ortalama maliyetinin ne kadar olduğuna değinilecektir.
Batarya Şarj Yöntemleri
- Kablolu Şarj Etme Yöntemi (Seviye 1, Seviye 2, Seviye 3)
- Kablosuz Şarj Etme Yöntemi
- Batarya Değiştirme Yöntemi (Quick Drop)
Kablolu Şarj Etme Yöntemi
Bu yöntemde istasyon türlerini 3 seviyeye ayırabiliriz.
Seviye 1
Ev ve işyerlerinde, araç park halindeyken yavaş şarj etme olarak tanımlanabilir. Elektrikli aracın yavaş şarj edilmesinden kaynaklı elektrik şebekesine de çok fazla yüklenilmemektedir.
Seviye 2
Şehirlerarası yollar ve otobanlarda olmaması koşuluyla istenilen her yere (havaalanı, üniversiteler vb.) kurulabilir. Orta hızda şarj imkânı sunar.
Seviye 3
Hızlı şarj etme yöntemi olarak bilinmektedir. Bu üniteler acil enerji ihtiyacının olduğu kısa süreli mola yerleri gibi noktalara montajlanarak bataryayı kısa sürede şarj etme imkanı sunmakta olup (Erhan ve ark., 2013) gelecekte benzin istasyonlarının yerini almaya aday gösterilen ünitelerdir (Anonim, 2014d). Hem AC hem de DC modeli vardır. Şarj ekipmanları AC modelinde araca montajlıyken DC modelde araç üzerinde değildir. AC veya DC modellerine bağlı olarak haberleşme ve ücretlendirme işlemlerinin yanı sıra batarya şarjı için gereken ekipmanlar da araç üzerinde veya istasyonda olabilmektedir [1]. Şarj istasyonu tipleri ve teknik özellikleri aşağıdaki tabloda verilmiştir.
| PARAMETRE | ŞARJ İSTASYONU TİPLERİ | |||
| Seviye 1 | Seviye 2 | Seviye 3 | Seviye 3 (DC) | |
| Gerilim Değeri | 120 – 220 VAC | 208 – 240 VAC | 208 – 240 VAC | 600 VDC |
| Güç Seviyesi, kW | 1.2 – 3.8 | 3.8 – 15 | >15 – 96 | > 15 – 240 |
| Akım Değeri, A | 15 – 20 | 20 – 80 A | > 85 A | |
| Şarj Süresi, h | 5 – 12 | 1 – 4 | 0.25 – 0.50 | |
Şarj istasyonu tipleri ve özellikleri [1]
Hızlı şarj ünitesi [2]
Kablosuz Şarj Etme Yöntemi
Bu teknik batarya şarjı konusunda kablo bağlantılı olanlara kıyasla daha uygun bir yöntemdir. Araç zemine montajlanan şarj yuvasının üstüne park edildiğinde şarj işlemi kendiliğinden başlamaktadır. Her hangi bir kablo bağlantısı olmadığından dolayı eskimiş kablolar, fişler, prizler ve araçlardan sarkan kablolar bulunmaz ve bu elemanlardan doğacak olan risk doğal olarak ortadan kalkmaktadır. Kablosuz şarj yöntemi bu özellikleri sayesinde geleneksel kablolu şarj yöntemlerine kıyasla dikkate değer bir alternatiftir [4].
Kablosuz şarj yöntemi [3]
Batarya Değiştirme Yöntemi (Quick Drop)
Elektrikli arabaların yapacağı yol, batarya kapasiteleriyle doğru orantılı olup İçten Yanmalı Motor’lara (İYM) göre daha kısa mesafelere kadar gidebilmektedir. İYM’ lara sahip arabalar yakıt ihtiyacını kısa süreler içerisinde karşılarken bu durum elektrikli arabalar için geçerli olamamaktadır. Bundan ötürü batarya değiştirme yöntemi (quick drop) geliştirilmiş ve bu zaruret ortadan kaldırılmaya çalışılmıştır. Bu yöntemle deşarj olmuş bir bataryayı tam dolu bir batarya ile batarya dolum istasyonlarında 90 saniye gibi kısa bir sürede değiştirebilmektedir [5].
Elektrikli Arabalarda Kullanılan Bataryaların Ortalama Maliyetleri
Yapılan çalışmalar sonucunda, elektrikli arabaların en pahalı parçasının, bataryaları olduğu görülmüştür. Aşağıdaki şekilde de görüldüğü üzere elektrikli arabalarda kullanılan bataryaların ortalama olarak maliyetleri; 2008 yılında 1000$/kWh, 2009’da 900$/kWh, 2010’da 780$/kWh, 2011’de 600$/kWh, 2012’de 420$/kWh, 2012′ de 420$/kWh, 2013’te 350$/kWh, 2014’de 350$/kWh, 2015’te 320$/kWh seviyelerine düşmüştür. 2020 yılında ise bu fiyatın ortalama 100$/kWh’a kadar düşeceği tahmin edilmektedir [6].
Elektrikli arabalarda ortalama batarya fiyatları [6]
Bunlara ilaveten, Japonya “yeni enerji ve endüstriyel teknoloji geliştirme organizasyonu (NEDO)” şuan ki mevcut batarya teknolojisinden 10 kat daha uzak menzilli (1600km) olacak yeni nesil batarya teknolojisini 2030’a kadar tamamlamayı hedeflemektedir [7]
Kaynakça:
[1] Şen, G., Boynuegri A.R, Uzunoglu M. (2011). Elektrikli araçların şarj yöntemleri ve araçların şebekeyle bağlantısında karşılaşılan problemlere yönelik çözüm önerileri, Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Sempozyumu FEEB 2011, Fırat Üniversitesi-Elazığ, 5-7 Ekim 2011. [2] zete.com/danimarka-otoyollara-elektrikli-araclar-icin-sarj-istasyonlari-kuruyor/ [3] efacec.pt/efacec-signs-commercial-wireless-electric-vehicle-charging-license-agreement-with-qualcomm/ [4] Yazıcı, V., Özdemir, E. (2013). Elektrikli araç şarj yöntemleri, 5. Enerji Verimliliği ve Kalitesi Sempozyumu, 23-24 Mayıs 2013 Kartepe Kocaeli, Syf: 288-292 [5] teslamotors.com/ batteryswap Erişim Tarihi: 02.01.2014 [6] Tracking Clean Energy Progress 2016, IEA Input to the Clean Energy Ministerial, OECD/ IEA, 2016 [7] Zhou, L., Watts, W. J., Sase, M., Miyata, A. (2010), Charging Ahead: Battery Electric Vehicles and Transformation of an Industry, Deloitte Review 7: 4-17.