Elektrikli Araç Şarj Altyapısı

Alıcıya sağladığı değerler arasında enerji maliyet tasarrufu, azaltılmış araç emisyonu ve sera gazı, birinci sınıf performans, en son araç teknolojisi, enerji güvenliği ve düşük bakım maliyetleri sayılabilir.

Bataryalı olup harici bir elektrik kaynağından şarj edilebilen tüm araçlar, şarj edilebilir EA veya diğer bir deyişle Plug-in Electrcal Vehicle (PEV) olarak kabul edilir. PEV'nin bir kategorisi de Nissan Leaf, Chevy Bolt, BMW i3, Jaguar iPace ve Tesla Model S, X ve 3 gibi içten yanmalı bir motoru olmayan, sadece elektrikli bir motorla çalışan bir araç olan BEV yani Bataryalı Elektrikli Araç'tır. Bir diğer PEV tipi ise hem bir elektrik fişli sisteme hem de araca güç sağlayan yedek bir içten yanmalı motora sahip olan PHEV’dir (şarj edilebilir hibrit elektrikli araç). Örnekler arasında Chevy Volt, Toyota Prius Prime, Chrysler Pacifica Hybrid Minivan veya Honda Clarity PHEV sayılabilir.

Dengeleyebiliyor, fakat daha fazlası, araç ömrü maliyetleri dahil edildiğinde kendini belli ediyor. Tasarruflar, akaryakıta karşı daha düşük elektrik maliyeti ve büyük ölçüde azaltılmış bakım ile gerçekleşmektedir. Ek olarak, Li-iyon bataryaların maliyetinin oldukça azalması ile elektrikli taşıtlar, geleneksel içten yanmalı motorlara göre daha düşük bir sahip olma maliyeti sunacak. Ne kadar fazla sürerseniz, o kadar fazla tasarruf gerçekleştirirsiniz.

Evet. EA'nız kömürün ürettiği elektrikle beslense bile, hem CO2 hem de azot oksit, karbon monoksit ve uçucu organik bileşikler gibi geleneksel kirleticiler açısından daha az karbon ayak izine sahipler. Genel emisyon içeriği yalnızca düşük olmakla kalmıyor, aynı zamanda yüksek nüfuslu merkezlerde hava kalitesi için emisyonların yeri ve zamanlaması daha iyidir. Akaryakıtlı araçlar gün boyunca şehrin ortasında kirlilik yayarlar. EA şarjıyla ilgili emisyonlar tipik olarak, nüfusun olduğu merkezlerden uzak tesislerde yoğun olmayan saatlerde gerçekleşir. Elektrik üretimi daha temiz üretim teknolojilerine ve yenilenebilir enerji kaynaklarına geçtikçe, bir EA'nın karbon ayak izi daha da iyileşmektedir. Günümüzde Avrupa’da araçlarını evde şarj ederken güneş enerjisi kullanan EA sahibi sayısı gün geçtikçe artıyor.

EA kullanımı, tipik enerji maliyetlerinde yılda 10.000 TL’den fazla tasarruf sağlayabilir. Özellikle evde şarj edildiğinde, elektrik, eşdeğer benzin fiyatının çok daha az bir miktarına mal olur. Örneğin, elektrik fiyatları kWh başına 50 krş ise 100 km’lik bir mesafe için bir EA şarj etmek yaklaşık 10 TL ye mal olacaktır.

Aynı 100 km de, 6.5 lt/km'lik bir içten yanmalı motorlu araç için yaklaşık 50 TL ve litre başına 7 TL gibi bir benzin fiyatı mevcuttur. Çok kaba bir hesapla yaklaşık % 70-80’lere varan yakıt harcamasında tasarruf sağlamaktadır.

Çoğu durumda, daha da iyiler. EA'lar için en yüksek hızlar aynı büyüklükteki içten yanmalı motorlu taşıtlarla benzeşirken, elektrikli motorlarla çalışan taşıtlar, yüksek torkun doğal avantajlarından yararlanır ve seyahat hızına çok hızlı bir şekilde ulaşabilir. Ek olarak, EA sürücüleri genellikle elektrikli bir motorun sağladığı yumuşak, sessiz ve hızlı performansı hayranlıkla karşıladıklarını ifade etmişlerdir.

Aksine, EA'ların bakım maliyetlerinin benzer olarak donatılmış akaryakıtla çalışan araçlardan önemli ölçüde düşük olduğu görülmüştür. Elektrikli araçlar yağ değişimi gerektirmez, şanzıman veya egzoz sistemi için servis/parça ihtiyaçlarına sahip değildir ve rejeneratif tasarım sayesinde daha uzun fren ömrüne sahiptir.

Daha az hareketli parça ve daha az titreşim, tüm araçta zaman içinde daha az aşınma ve yıpranma anlamına gelir.

Daha uzun. Elektrikli motorlar, çok daha yüksek güvenilirlik ve verim, çok düşük bakım ve emisyon ayrıca çok daha uzun ömür sundukları için sabit endüstriyel uygulamalarda uzun zamandır yanmalı motorların yerini almakta. Binlerce veya daha fazla hareketli parçaya sahip olan geleneksel içten yanmalı motor sistemleri, daha fazla titreşim aşınmasına maruz kalmakta ve destekleyici yakıt, egzoz, sıvı ve soğutma sistemleri düzenli bakım gerektirmektedir. Elektrikli motor sistemleri genellikle 20'den az hareketli parçaya sahiptir.

Elektrikli taşıtlardaki mevcut lityum-iyon batarya setlerinin 10 yıl veya daha uzun süre kullanılabileceği tahmin edilmektedir. Tüm elektrikli araç üreticileri çok uzun batarya garantileri sunar ve çoğu EA gelişmiş batarya yönetim sistemleri ve soğutma teknolojileri sayesinde hali hazırda mükemmel performans göstermektedir.

EA bataryaları geri dönüştürülebilir ve hem kamu hizmetleri hem de enerji tüketicileri için elektrik arzını ve talebini yönetmek üzere sabit enerji depolama uygulamalarında hizmet ömrü sonrası önemli bir kullanım alanı bulabilir.

Tüm araçlar, enerji ne olursa olsun, güçleri ve büyüklükleri nedeniyle tehlikeli makineler olabilir. Emniyet kemerleri, hava yastıkları ve iyi tasarlanmış ‘göçme’ bölgeleri gibi koruyucu özellikler binlerce can kurtarır. Ancak kullanıcıların aynı zamanda enerji ile ilgili güvenlik endişeleri var. Sadece Amerika Birleşik Devletleri'nde her yıl yaklaşık 170.000 araç yangını rapor edildiğinden, içten yanmalı motorlar mekanik ve elektriksel arızalardan dolayı her zaman petrokimyasalların yanma riskiyle karşı karşıya kalmıştır. Bataryalı elektrikli araçlar aynı kaygılara sahip değildir.

Ancak, depolanmış enerjinin olduğu yerde, güvenlik çok önemli bir husustur. Optimum batarya güvenliği için, EA üreticileri, batarya seti hasar görmek üzereyken batarya bağlantısını kesen sensörler ve koruma cihazlarıyla gelişmiş batarya yönetim sistemlerini tasarlamıştır. Ek olarak, araç ısı kaygılarını azaltmak için çalışırken bataryaları optimum sıcaklık aralığında tutmak üzere batarya soğutma sistemleri entegre edilmiştir. EA bataryaları, yapı itibarıyla genellikle güvenlik hedeflerini daha da arttıran çelik korumalı bölümlere modülerleştirilmiş bir dizi halindedir.

Hayır, tüm EA'lar herhangi bir ev prizinde şarj edebileceğiniz standart bir fişle birlikte gelir. Birçok EA sahibi, araçlarını 230 V prizden daha hızlı şarj etmek için evlerine “Tip 2” AC 230V şarj cihazı takmayı seçiyor. Yüksek güç özellikleriyle, DC hızlı şarj üniteleri birçok kamusal, transit ve ticari filo uygulamaları için en uygunudur.

Standart bir 230V priz, 1 saat içinde az bir mesafe yetecek elektriği şarj edebilir; 220/240V'luk Tip 2 bir şarj cihazı, şarj cihazının, aracın ve evdeki veya tesisteki güç kaynağının sınırlamalarına bağlı olarak, evdeki prizde şarj ettiğinizden daha fazla yetecek güç sağlayabilir. DC hızlı şarj sistemleri, bir EA'yı 50kW nominal güçte yaklaşık 20-90 dakika içinde ve daha yüksek güç teknolojisiyle 15 dakikadan daha az bir sürede şarj edebilir. Bazı DC şarj cihazları, 20-25KW nominal güçte 1-2 saatlik kullanım durumlarına uyum sağlamak için tesis güç sorunlarını yönetmek adına daha yavaş şarj edebilir (bkz. Şekil 2).

Şekil 2: Grafik, kamu EA altyapısı çözümleri için güç derecelerini ve ortalama şarj sürelerini gösterir tablo.

Bir AC şarj cihazı, bir aracın dahili şarj cihazına AC (Alternatif Akım) sağlar ve ardından EA bataryasını şarj eder. Daha hızlı şarj DC (Doğru Akım) teknolojisi ile gerçekleştirilir. Bir DC hızlı şarj istasyonu, şebekenin AC kaynağını dönüştürür ve aracın içinde şarj altyapısı gerektirmeden doğrudan araç bataryasına güç sağlar.

EA kabul oranlarına ilişkin vaka çalışmaları, kamuya hızlı açık şarjın, elektrikli araçların mesafe kaygısını azaltmak veya ortadan kaldırmak için başarılı bir şekilde dağıtılmasında kilit bir bileşen olduğunu göstermektedir. Sürücülerin, düzenli yolculukları ve şehirlerarası seyahat rotaları boyunca hızlı şarj imkanı bulunduğundan emin olduklarında EA teknolojisini kullanma ihtimalleri daha artıyor.

BMW i3, Tesla Model S ve Jaguar iPace gibi son birkaç yıl içerisinde Türkiye pazarında piyasaya sürülen çoğu BEV’in hızlı şarj özelliği mevcut. Gelecek 2-3 yıl içerisinde, 150-350kW gibi daha yüksek hızlarda şarj olacak daha birçok modelin piyasaya sürüleceği açıklandı.

Modern bataryalar sık sık tam kapasiteye şarj edilmediğinde en uzun kullanım ömrüne ulaşırlar. EA akülerinin ömrünü uzatmak için, DC hızlı şarj protokolü standartları, EA bataryasının hızlı bir şekilde % 80'e ulaşmasını sağlar ve daha sonra yavaş şarja geçer. Bu yöntem, araç bataryasının ömrünü uzatırken, sürücülerin daha erken yola koyulmasını sağlar.

Hayır. Çok sayıda çalışma, tüm bataryaların uzun süre kullanılıp kullanılmadığı için şarj sıklığının batarya ömrü üzerinde ölçülebilir bir etkiye neden olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, şarj hızının şimdiye kadar uzun vadeli BEV batarya performansı üzerinde çok az etkisi olduğu veya hiçbir etkisi olmadığı gösterilmiştir. Neyse ki, otomobil üreticileri aşırı şarj sıklıklarının etkisine karşı tampon oluşturmak için batarya yönetimi tasarımlarında rezerv kapasitesi geliştiriyorlar.

CHAdeMO ve CCS-2 Dünya’da kullanılan binek araç üreticileri tarafından benimsenen açık hızlı şarj protokolleridir. Her iki standardı da tek bir ünitede birleştiren ve her iki standart ile uyumlu olan tüm BEV'leri destekleyen DC hızlı şarj cihazları üretilmektedir. Tesla, tescilli hızlı şarj ağları ile benzersiz olsa da, sürücülerine araçlarını açık şarj protokolleriyle şarj etmeye olanak sağlayan adaptörler sunar. Bununla birlikte, açık standartlar çoğu aracın ve sürücünün ihtiyaçlarını karşılamak için benimseme, büyüme ve altyapı ölçeklendirilmesinin anahtarıdır.

Hızlı şarj cihazları, otoyol dinlenme tesisleri, 24 saat açık dükkanlar gibi  'şarj et & git' konumlarına ideal olarak monte edilir. Ayrıca filo şarjı gereksinimleri de karşılanır. Ayrıca alışveriş merkezleri, restoranlar, kampüsler ve şehir içi park yerleri gibi ticari alanlarda da sıklıkla kullanılırlar (bkz. Şekil 2). Bu şarj yerleri hızla artıyor ve akıllı cihaz uygulamalarında ve web sitelerinde kolayca bulunabilir.

Çoğu EA şarjı evde yapılır ve daha düşük AC gerilimlerinde de çalışır ve genellikle yoğun talep saatlerinde yapılmaz. Fiyat teşvikleri ve akıllı şarj algoritmaları gibi stratejilerle, kamu hizmetleri, yükleri dengelemek için EA'ları kullanma konusunda harika bir fırsata sahipken, elektrik dağıtıcıları üretimi ve talebi daha iyi dengeleyebilir.

Hızlı şarj tesislerinde bu daha ziyade talep üzerine olsa da, talebi yönetmek için kullanım süresinden, talep yanıtından ve güç sınırlandırma programlarından yararlanmaya yönelik bir fırsat halen mevcut. Ek olarak, enerji depolama teknolojileri talep azaltma olanakları sunabilir.