GİRİŞ:
Günümüzde hızla yaygınlaşan elektrikli araçların tarihi aslında içten yanmalı motorlu araçlarınkinden daha eskiye dayanıyor. İlk Elektrikli Araç (EA) modeli Profesör Straitingh tarafından 1835 yılında Hollanda’da geliştirildi.
1890’lı yıllarda Avrupa ve Amerika’da şirketler elektrikli araç üretip satmaktaydı. Hatta 1900’lerin başında Amerika’daki elektrikli araç sayısı benzinli araç sayısından fazlaydı.
Dolayısıyla menzil artırma düşüncesi ortaya çıktı. Bu nedenle elektrik motoru ile benzinli motoru birleştirme fikri ortaya çıktı, böylelikle ilk hibrit yapı denendi.
Ancak 1920-1960 yıllarında benzin fiyatlarının düşmesi, Charles Kettering’in marş motorunu bulması, Amerika’daki yolların iyileşmesiyle uzun menzilli araç ihtiyacının artması,
Henry Ford’un içten yanmalı motorlu araçları seri üretmeye başlaması, araç maliyetlerinin düşmesi gibi nedenlerden dolayı elektrikli araçlara ilgi azalmış ve İYM (İçten Yanmalı Motor)’li araçlar dünya çapında ilgi odağı olmuştur.
Otomotiv şirketleri İYM araçların seri üretimine başladı ve bu olay da 1930’larda elektrikli araçları ortadan kaldırdı.
1960 yılına geldiğimizde İYM’lerin sebep olduğu hava kirliliğini önlemek adına elektrikli araçların önemi yeniden ortaya kondu. Amerika, İngiltere, Fransa gibi ülkelerde yaşanan petrol kriziyle birlikte elektrikli araçlara hız verildi. 1980’lerde hükümetler elektrikli araçların çevre dostu olmasından dolayı bu araçlara ekonomik teşvikler vermeye başladı.
Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerdeki nüfus ve refah düzeyindeki artışlar beraberinde karayolunda trafiğe çıkan araç sayısında da artışa yol açmıştır. Günümüzde Avrupa Birliği ülkelerindeki CO2 emisyon ’unun %20’si karayolu taşımacılığından kaynaklanmaktadır. Buradan hareketle Avrupa Birliği ülkelerinde, araçlardan kaynaklanan “Sera Gazı Yoğunluğu”nu 2020 yılı itibariyle %10’a indirilmesini hedeflemektedir.
Halihazırda ise gelişmiş ülkelerin pek çoğunun binek araçlarda yıllık vergilendirmede karbon emisyon oranını referans aldığı bilinmektedir. Günümüzde karayolu taşımacılığının en önemli yakıtı fosil yakıtlardır.
Fosil yakıtların yakın gelecekte tükenecek olması ve çevreye verdikleri geri döndürülemez zararlar elektrikli araç teknolojisinin gelişmesinde en büyük ateşleyici paya sahiptir. Bu çalışmada elektrikli araçların tarihsel gelişimi, çalışma prensibi, dünyadaki ve ülkemizdeki yaygınlaşma durumu incelenmiştir.
Elektrikli otomobillerle fosil yakıtlı otomobillerin mücadelesi aslında yüz yıl önceye dayanıyor. İlk otomobiller 1800’lerin ortalarından itibaren geliştirildiyse de ancak 20. yüzyıl başlarında seri üretim otomobiller ortaya çıktı.
1900 yılında ABD’de satılan 4.200 otomobilden; 1681’i buharlı, 1575’i elektrikli, 944’ü içten yanmalıydı. 1917’ye geldiğimizdeyse durum tam tersine dönmüştü. Trafikteki 50.000 elektrikli otomobile karşın 3,5 milyon içten yanmalı motoru olan otomobil vardı. Buharlılarsa tamamen ortadan kaybolmuştu.
Peki, elektrikli otomobillerin tutulmamasının nedeni neydi? 1899’da elektrikli otomobil günlük ulaşım ihtiyacını en iyi şekilde karşılıyordu. Elektrikli otomobiller hem güçlü hem de diğer otomobillere göre frenlemesi iyiydi. Yüksek torku ağır yükleri taşımayı kolaylaştırıyordu. En zayıf olduğu alansa bugün olduğu gibi menzilinin yetersiz olmasıydı.
Yaklaşık 60 km’lik menzil şehir içi yolculuklar için yeterli olsa da içten yanmalı motora sahip araçlar şehirlerarası yolculuklar yapmaya başlayınca işin seyri değişti. Şehir dışında elektrik hatları yaygın değildi ve araçları şarj etmek problem oluyordu. Kurşun asitli aküler pahalıydı, üstelik uzun süre dayanmıyordu. Ayrıca elektrik motorları da pek ufak sayılmazdı. Tüm bu sorunlar neticesinde elektrikli otomobiller günlük hayattan silindi ve neredeyse yüzyıl boyunca gündeme gelemedi. İşin ilginç yanıysa elektrikli otomobilleri tarihe gömen sorunların bir kısmı bugün hala tam olarak çözülebilmiş değil.
Küreselleşen dünyada şehirlerin kalabalıklaşması ve buna bağlı olarak motorlu taşıtların artması, petrol rezervlerinin azalması, çevre tahribatı ve iklim değişikliği gibi birçok sorunu beraberinde getirmiştir. Bu noktada yaşanan teknolojik yenilikler ulaşım sektöründe içten yanmalı motorlara alternatif olarak elektrikli otomobillerin kullanımını gündeme getirmiştir.
Elektrikli arabanın icadına giderken;
Elektrikli otomobillerin tarihi dört farklı döneme ayrılabilir:
Elektrikli araçların ilk öncüleri (1830-1880), elektrikli motorla ulaşıma geçiş (1880-1914), içten yanmalı motorun yükselişi (1914-1970), elektrikli araçların dönüşü (1970-2003). 1800'lerin başlarında, piller ve motorlardaki bir dizi teknolojik atılım, mühendislik ve otomotiv öncüleri tarafından yapılan geliştirmeler, ilk elektrikli araçların üretilmesini sağladı.
Her şey, İtalyan fizikçi ve mucit Alessandro Volta'nın 1775'te çığır açıcı icadı olan bataryanın üretilmesiyle başladı.
Ardından ABD'nin Vermont şehrinde bir demirci, elektrikli motor aracılığıyla çalışan sürüklenebilir küçük bir mobilet icat etti.
Elektrikli Araçların Avantajları:
-
· Çevre Dostu: Elektrikli araçlar, fosil yakıtlarla çalışan araçlara kıyasla çok daha az karbon salınımı yaparlar. Bu, şehirlerin hava kalitesinin iyileşmesine ve küresel ısınmanın azalmasına yardımcı olur.
-
· Düşük İşletme Maliyetleri: Elektrikli araçlar, daha az hareketli parçaya sahip oldukları için bakım maliyetleri daha düşüktür. Ayrıca, elektrikli araçların yakıt maliyeti de içten yanmalı motorlu araçlara göre daha ekonomiktir.
-
· Sessiz Çalışma: Elektrikli araçlar, neredeyse sessiz çalışır. Bu, şehirlerdeki gürültü kirliliğini azaltır ve sürüş konforunu artırır.
Elektrikli Araçların Dezavantajları:
-
· Yüksek Başlangıç Maliyeti: Elektrikli araçların satın alma fiyatı, genellikle benzinli veya dizel araçlara göre daha yüksektir. Ancak, uzun vadeli kullanımda sağladıkları tasarruflar bu maliyeti dengeleyebilir.
-
· Sınırlı Menzil: Mevcut batarya teknolojileri nedeniyle, elektrikli araçlar genellikle içten yanmalı motorlu araçlara kıyasla daha kısa menzile sahiptirler. Ancak, batarya teknolojilerindeki ilerlemeler bu sorunu gidermeye yönelik adımlar atmaktadır.
-
· Şarj Altyapısı: Elektrikli araçların yaygınlaşması için geniş kapsamlı bir şarj istasyonu ağı gereklidir. Bu altyapının henüz yeterince gelişmemiş olması, bazı kullanıcılar için dezavantaj oluşturabilir.
Elektrikli Araç Türleri:
Elektrikli araçlar, farklı ihtiyaçlara ve kullanımlara yönelik olarak çeşitli türlerde üretilmektedir. Başlıca elektrikli araç türleri şunlardır:
-
· Tam Elektrikli Araçlar (BEV): Sadece elektrik enerjisi ile çalışan ve herhangi bir içten yanmalı motoru bulunmayan araçlardır.
-
· Plug-in Hibrit Elektrikli Araçlar (PHEV):Hem elektrikli motor hem de içten yanmalı motor bulunan ve harici bir kaynaktan şarj edilebilen araçlardır.
-
· Hibrit Elektrikli Araçlar (HEV): İçten yanmalı motor ve elektrikli motorun birlikte çalıştığı araçlardır. Elektrikli motor, genellikle fren enerjisinin geri kazanımı gibi yöntemlerle şarj edilir ve harici bir şarj kaynağına ihtiyaç duymaz.
%100 Elektrikli otomobilde içten yanmalı motor bulunmaz. Bunun yerine elektrik enerjisini hareket enerjisine dönüştüren bir motor ve rotor olarak adlandırılan dönen parça bulunur. Enerjisini bünyesinde barındırdığı bataryadan alan elektrikli araçlar, konvansiyonel otomobillere göre daha basit bir motor yapısına sahiptir. Elektrikli araçlar hem yakıt tasarrufuna olanak tanır, hem de çevre dostudur. Bu yüzden kullanımı her geçen gün artmaktadır.
Elektrikli Araç Nedir: Teknoloji çağının bir sonucu olarak yakıt tasarrufu yapan, petrol tüketmeyen, sessiz ve yüksek verimlilikle çalışan motora sahip araçlar tasarlanmıştır. Elektrik araçlar bir rotor vasıtasıyla hareket eder. Elektrik motorunun içinde yer alan ve dönerek hareket halinde olan rotor adlı parça sayesinde elektrikli araç çalışır. Rotor döndükçe elektrik akımı iletilir, elektrik enerjisi hareket enerjisine dönüşür. Benzinli araçların aksine elektrikli araçtaki tork gücünün hissedilebilmesi için motorun belirli bir devire uluşmasına ihtiyaç duyulmaz. Motora ek olarak sahip olunan batarya sayesinde elektrikli araç kullanılır.
Elektrikli araçların içerisinde lityum-iyon pillerdenoluşan bir batarya mevcuttur. Zaman içerisinde kullanıldıkça verimi düşen bu bataryalar kullanılarak elektrikli aracın sorunsuz bir şekilde 300 bin veya 1 Milyon kilometre yol yapabildiği bilinmektedir.Pek çok elektrikli araç üreticisi tarafından aracın kullanıldığı ilk 4 yıl içerisinde bataryanın %80’lik kapasitesine garanti verilmektedir. Elektrikli araçlar kullanıcıya yakıttan tasarruf etme imkanı sunar.
İçten yanmalı motoru olan bir aracın tükettiği 1 litrelik benzinin elektrikli araçtaki karşılığı 10 kWh olarak belirlenmiştir.
Bir elektrikli araç 100 kilometrelik sürüş mesafesinde yaklaşık olarak 18 kWh ölçüsünde elektrik enerjisi tüketir.
Bu da içten yanmalı motor ile karşılaştırıldığında oldukça düşük bir enerji tüketimi anlamına gelmektedir. İçten yanmalı motoru olan bir araç için bunun 6 katı daha fazla yakıt harcaması yapıldığı belirlenmiştir.
Elektrikli Aracın Çalışma Prensibi Nedir: Elektrikli otomobil herhangi bir elektrikli çamaşır makinesinin çalışmasını sağlayan motorla benzer bir düzen içerisinde işlev gösterir. Benzin veya mazotla çalışan klasik otomobillerdeki gibi içten yanmalı motorlardan farklı olarak yüksek verimlilik, aşınmazlık ve çift yönlü çalışma özelliklerine sahiptir. Fosil
yakıtların kullanıldığı içten yanmalı motorlarda verimlilik oranı oldukça düşüktür. Motorun içerisindeki hareketli parçalar ve diğer aksamlar nedeniyle üretilen enerjinin yaklaşık olarak %35’inden hareket ettirecek güç üretilir. Bu da elektrik bir otomobile kıyaslandığında düşük bir oran olarak kabul edilir. İçten yanmalı motorlarda hareket enerjisi üretilirken yüksek ısı, gürültü ve titreşim açığa çıkar. Elektrikli otomobiller ise sessiz bir şekilde çalışır.
“Bu özelliklere ek olarak elektrikli araçlarda 2000’e yakın hareketli parça ve debriyaj balatası, vites kutusu, pistonlar, yakıt tankı, egzoz sistemi ve yağ ile su pompası bulunmaz.”
Elektrikli Araç Nasıl Şarj Edilir: Cep telefonlarının şarj edilişine benzer bir şekilde elektrikli araçlar da şarj edilir. Çok daha yüksek güç ve enerji kapasitesi ile. Cep telefonlarında olduğu gibi elektrikli araçlarda da lityum-iyon cinsinden piller kullanılmaktadır.
Evde alternatif akım veren standart prizler kullanılarak 8-10 saatlik bir zaman dilimi içerisinde elektrikli araç şarj edilebilir. Evdeki elektrik tesisatı tek fazlı ve düşük amperli olduğu için aracın şarj süresi uzundur.
Evlerden farklı olarak çeşitli konumlara tesis edilen ücretsiz şarj istasyonlarından elde edilen yüksek akım sayesinde çok daha kısa sürede aracın şarj edilmesi sağlanabilir.
Alışveriş merkezleri ve benzin istasyonlarında şarj istasyonlarına rastlamak mümkündür. Söz konusu hızlı şarj istasyonları sayesinde elde edilen doğru akım kullanılarak aracın 30-60 dakika içerisinde şarj olması sağlanır. 30 dakika içerisinde pek çok elektrikli arabanın %80 oranında şarj edildiği bilinmektedir. Ancak normal hıza sahip olan bir elektrik akımı kullanılarak da 2 veya 4 saat içerisinde araç tamamen şarj edilebilir.
“Bataryası tamamen şarj edilmiş olan bir elektrikli otomobilin kat edeceği mesafe modele göre 2025 yılı itibariyle; 200 ile 600 kilometre arasında değişiklik gösterir.”
Pek çok elektrikli otomobil firması elektrikli aracın bataryasına en az 8 yıl ve en fazla da 15 yıllık garanti süresi verir. Arabanın ne sıklıkta kullanıldığına bataryanın yıpranması değişiklik gösterse de 70.000 kilometreden sonra bataryada verim kaybı gözlenmektedir. Bu kayıp 100 bin km’de %6 ile %8 arasında düşünülebilir. Yani 80Kws’lik bataryanın 100 bin km sonraki kapasitesi %8 oranında kayıp verebilir. Bu oranda, 350 km’lik menzile sahip bir aracın 100 bin km’lik kullanım sonrası, yaklaşık 320 km menzil anlamına gelir. (Bu oranlar kullanıcının kullanım şekline, kullanıldığı iklim ve yol şartlarına göre de büyük farklılık gösterebilir.)
Elektrikli Araçların Bakımı Nasıl Yapılır: Benzin veya mazotla çalışan arabalara kıyasla elektrikli araçların motor yapısı daha basittir. Elektrikli aracın motorunda daha az hareket eden parça olduğu için onarılması ve dönem dönem bakımının yapılması gereken daha az miktarda parça bulunur. Elektrikli aracın bakımına daha az para harcanır. Aracın kat ettiği mesafeye göre bakıma girmesi gerekir.
Elektrikli aracın bakımı için yapılanlar şu şekildedir:
-
· Lastiklerin kontrol edilmesi
-
· Fren sisteminin elden geçirilmesi
-
· Elektrikli motorun performansının ölçülmesi
-
· Bataryaların verimliliğinin ve yıpranma payının tespit edilmesi
-
· Elektrikli parçaların kontrol edilmesi
-
· Gerekli olan hallerde bataryanın değiştirilmesi
Elektrikli Araçların Olumlu Yönleri Nelerdir: Elektrikli araçların sağladığı en önemli yararların başında yakıt tasarrufu gelir. Fosil yakıtlarla çalışan otomobiller nedeniyle doğal kaynaklar tüketilmektedir. Elektrik benzin ve mazota kıyasla daha düşük maliyetli bir enerji kaynağıdır. Benzin ve mazotla çalışan araçlarda yüksek vergilendirme mevcutken, elektrikli araçlarda vergi oranları çok düşüktür. (Yurtdışında %1 gibi vergilendirme mevcutken, ülkemizde maalesef ÖTV, KDV, MTV gibi 3 farklı türde vergi alınmaktadır.)
Fosil yakıtla çalışan motora sahip bir araca kıyasla elektrikli araçlar daha fazla teknolojik donanım ile tasarlanmaktadır. Elektrikli araçlar çevre dostudur, dünyaya daha az karbon salımı gerçekleştirir. (Elektriğin nasıl ve hangi kaynaktan üretildiği önemlidir. Tüm dünyada gelişen trend rüzgar ve solar panel ile desteklenmesidir.)
Elektrikli Araçların Olumsuz Yönleri Nelerdir: Elektrikli araçların tamamen şarj edilmesi için gereken süre yol üstünde 30-60 dakika, evden 8-10 saate kadar varmaktadır. Şarj durumuna göre elektrikli aracın gideceği yol mesafesi değişiklik göstermektedir. Acil durumlarda yetersiz şarj seviyesi kişinin zor durumda kalmasına yol açabilir. Fosil yakıtlarla çalışan araçlara kıyasla elektrikli araçlar daha yüksek fiyatlar karşılığında satılmaktadır. Türkiye’de satış ağının ve teknolojik olanakların yetersiz olması sebebiyle elektrikli araçların bakım ve onarımı hususunda sorunlar ortaya çıkmaktadır.
SONUÇ:
Tüm bu bilgiler doğrultusunda söyleyebiliriz ki elektrikli araçların gelişimi için teknolojik araştırmalar, yaygınlaştırılması için de teşvikler devam ediyor. Dünya hızla tüm yollarda elektrikli araçlar olması yolunda çalışmalarını sürdürüyor. Bunun için gerekli altyapıları oluşturmak ve artan elektrik ihtiyacını karşılayabilmek adına alışılagelmiş yenilenebilir enerji kaynaklarının yanı sıra yeni nesil enerji kaynaklarının (örn: biyokütle) daha etkin kullanılması hayati önem taşıyor.
Şimdilik her ne kadar elektrikli araç sahibi olmanın dezavantajları var gibi görünse de önümüzdeki yıllarda bu dezavantajlar da ortadan kalkacak ve mevcut içten yanmalı motor kullanan araçların yerini alacak gibi görünüyor.
(Magic Mechanic Meetings© yazı dizisi devam edecek…)
KAYNAKÇA:
1-) Elektrikli Araçların Avantajları, Dezavantajları ve Yangın Riskleri: Batarya Güvenliği ve Yangın Söndürme Çözümleri Üzerine Bir İnceleme
https://zenodo.org/records/13625454
2-) Elektrikli otomobillerin dünü, bugünü ve geleceği
https://dergipark.org.tr/tr/pub/jitsa/issue/35759/396912
3-) Elektrikli Araçlar
https://bilimteknik.tubitak.gov.tr/system/files/makale/28_elektrikli.pdf
4-) Elektrikli araçlar
https://www.dunyaenerji.org.tr/wp-content/uploads/2018/09/YET3-1.pdf
5-) Küresel elektrikli otomobil piyasasına genel bakış
http://79.123.216.36/xmlui/bitstream/handle/20.500.11857/4289/4290.pdf?sequence=1&isAllowed=y
6-) Elektrikli otomobil sanayi üretiminde tüketici davranışlarının etkisi: “türkiye örneği”
https://nek.istanbul.edu.tr/ekos/TEZ/ET004588.pdf
7-) Elektrikli Otomobil ve Çalışma Prensibi
https://tehad.org/2021/04/27/elektrikli-otomobil-ve-calisma-prensibi/
8-) Elektrikli arabanın uzun tarihi: TOGG'dan 193 yıl öncesi
https://www.indyturk.com/node/506506/türki̇yeden-sesler/elektrikli-arabanın-uzun-tarihi-toggdan-193-yıl-öncesi
Semih ÇALAPKULU
Makina Mühendisi
Semih ÇALAPKULU:
2001 yılında, Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği bölümü mezun olup, Makina Mühendisi lisans programını tamamlamıştır. Evli, Dilara ve Furkan isimli iki çocuğu var.
Meslek hayatına sırasıyla; Aydın Grup, Ciner Grup, Kuzu Grup ve 2024-2025 yılları arasında Zorlu ElektroMekanik Sanayi ve Ticaret A.Ş.‘de Genel Müdür pozisyonunda çalışmıştır. Güncel olarak Astaş Holding & Yapı Yapı İnşaat Adi Ortaklık A.Ş.’de çalışmaktadır.
Aydın Grubunda, gıda üretim prosesinde ve fabr