Kim Çıkartıyor Bu Hibrit Araçları?

image 10 Nis 2011
Kim Çıkarıyor Bu Hibrit Araçları Kim Kim Kim?

Benzin dört lira. Hava kirliliği üst düzey. Fosil yakıtlarla sağlıklı geleceğin aynı cümlede olma ihtimali Galatasaray’ın 2010-2011 sezonunda şampiyon olabilme ihtimali kadar. Alternatif yollar aramanın vakti geldi geçiyor bile. Aslına bakarsanız Thomas Parker 1884 yılında alternatif bir yol aramış, kullanışsız buhar gücü tahrikli otomobillerin yerine elektrikli aracı üretmiştir. 1876 yılında Alman Niklaus August Otto’nun dört zamanlı benzin motorunu geliştirdiğini düşünürsek Parker Amcanın ne denli kötü bir zamanlamayla tarih sahnesine atılmaya çalıştığını görürüz. Bu sebepten dolayı elektrikli araç o zamanlarda tahmin edildiği üzere beklenen ilgiyi görmemiştir. 1904 yılında Henry Ford’un yaptığı az titreşimli, az gürültülü ve zamanın diğer araçlarına göre hızlı sayılabilecek aracı zaten eser miktarda yeri olan elektrikli araç sektörünü durdurma noktasına getirmiştir. Otomatik marş sisteminin icadı  otomobil sektörünün yol haritasını çizmiş ve ozon tabakasına yeni halkalar eklemiştir. Bu büyük buluşun şokunu ancak 1960lı yıllarda atlatabilen ve Parker Amcayı ancak bu tarihlerde anlayabilen devletler enerji politikalarını yenilenebilir kaynaklara yoğunlaştırmışlardır. Hibrit araç kavramı da ancak bu tarihlerden sonra yavaş yavaş oluşma

2009 Cadillac Escalade Hybrid

ya başlamış ve ilk seri üretim 1997 yılında gerçekleşmiştir.

Peki nedir bu hibrit araç? Biz ne çeşit bir deliyiz ki benzinli araçlarla daha yüksek performans elde edebilecekken bu alana yöneliyoruz? Teorik kısım tamam da bu arabaları gerçek yaşama adapte etmek kolay olacak mı? Japonlar böyle güzel hibrit araç yapmayı nerden öğrendi? Elektrik motoru, aracı eğimli yollarda zaptedebilir mi? Soruları sorduk, cevaplarını irdeleyelim.

 

Hibrit Araç Teknolojisi

Hibrid Araba Elemanları

Araçlarda ikinci güç kaynağı olarak elektrik enerjisi kullanılması hibrit kavramını ortaya çıkarmıştır. Hibrit teknolojisinde elektrikli motor ve petrol yakıtlı motor, araçlarda beraber yer alır. Basit bir mantıkla düşünürsek elektrikli motorun gücünün yetmediği yerlerde petrol yakıtlı motor da devreye girer. Yüksek hız, ani hızlanma ve ya yokuş yukarı çıkma gibi yüksek performans gerektiren durumlarda petrol yakıtlı motor da devreye girerek aracın hareketine yardımcı olur. Diğer bir deyişle 0-12km/h arasında ve 80km/h üstü hızlarda araç benzinli motoru kullanır. Bekleme ve ya ışıklarda durma gibi ihtiyaçlarınız olduğunda ise benzinli motor devreden çıkar. Bunun yanında frenlemedeki enerji aküyü şarj etmede kullanılır(rejeneratif fren sistemi). Bir anlamda elektrik motoru jeneratör görevi görerek aküye enerji aktarmış olur. Hibrit araçların lastikleri çekiş gücünü arttırmak için standart bir arabaya göre daha fazla şişirilmiş ve daha serttirler. Genel olarak temel prensip her iki motorunda doğru zamanlamayla devreye girmesi üzerine kurulu olduğundan araçların diğer aksamları da bu doğrultuda seçilmiştir.

 

Hibrit Teknolojisinin Avantajları

Bizi hibrit teknolojisini kullanmaya iten en önemli faktör şüphesiz ki bu teknolojinin çevreye gösterdiği saygıdır. Birinci nesil hibritlerde kullanılan elektrik motoru, yakıt motorunun devrinin düştüğü yerlerde devreye girerek yakıt tüketimini azaltıyordu. İlerleyen yıllarda geliştirilen hibrit teknolojileri sayesinde elektrik motoru daha da yüksek devirlerde etkin rol oynamaya başlayarak yakıt tüketimini %30 civarlarında azaltmaya başladı. Birinci nesil hibrit araçlarda elektrik motoru, yakıt motorunun baskınlığı altında rol oynasa da günümüzde geliştirilen teknolojiler sayesinde yakıt motorunu kendi krallığında, sadece ihtiyacı olduğu zamanlarda devreye sokacaktır. Ancak ilk hibrit araçtan bu yana göze çarpan en önemli avantaj İstanbul gibi arapsaçı trafiklerde tüketilen yakıt ve egzoz gazlarının sıfırlanmasıdır.

Hibritleştirme ile gelen avantajlardan bir tanesi de araçlarda kullanılan içten yanmalı motorların hacimlerinin düşük olmasıdır. Büyük motorlar, küçük motorlardan daha yüksek sürtünme ve pompalama kayıpları yaratırlar. Motor küçültüldüğü zaman enerji kayıpları daha az seviyeye iner. Bunun yanında içten yanmalı motorlar büyük yüklerde daha verimli çalışma prensibine göre tasarlandığından, küçük motorlar aynı yüklerde daha verimli çalışırlar. Daha önce bahsettiğim rejeneratif fren sistemi de harcanan enerjiyi aküye şarj olarak geri verir. Sanılanın aksine hibrit(melez) araçların performansları sadece yakıt motoruyla çalışan araçların performansından daha yüksektir. Performans kavramını sadece hız parametresiyle düşünmemek gerekir. Örneğin; 1.6 litrelik melez motorun kullanıldığı bir aracın performansı 1.7 litrelik benzinli bir aracın performansına eşit düzeydedir.

Elektrikli motorun çalışması sırasında ses çıkarmaması olumlu bir özellik gibi görünse de yayalar için tehdit oluşturuyordu. Ancak gaza basıldıkça aracın sesini de arttıran yenilik sayesinde bu durum da ortadan kalkmış oldu. Sistemin farklı sesler için destek verebileceği de düşünüldüğünde 300W lık hoparlörlerin kullanıcının isteğine göre vuvuzela tarzı sesler çıkarabileceği sonucuna varıyoruz. Bu da kötü niyetli kullanıcılar tarafından kullandığında sistemi dezavantaja dönüştürecektir.

 

Hibrit Araçlarda Batarya

Ford Escape Hibrid Bataryası

İçten yanmalı motorlar için benzin deposu ne demekse, elektrikli motorlar için de batarya o demektir. Ancak hibrit araçlar gereken elektriğin tamamını bataryalarından karşılayamazlar. Araçta bulunan dinamo yardımıyla tekerlekler dönerken aynı zamanda bataryaları doldururlar. Yine dinamodan sağlanan elektrik enerjisiyle benzinli motor ihtiyaç duyulduğu takdirde devreye geçer. Benzinli motorun dinamo doğrultusuyla bataryaları doldurması ise güç dağıtım cihazı (Power Split Device) sayesinde gerçekleşir. Güç dağıtım cihazı kullanılan bu karmakarışık sistemin yapıtaşıdır. Dinamoyu, benzinli motoru ve elektrikli motoru birbirine bağlayarak bir vites kutusu gibi davranır.

Elektrik motorunun uzun süreli ve etkin bir şekilde çalışmasını sağlamak için çok güçlü bataryalara ihtiyaç duyulmakta ancak günümüz teknolojisiyle üretilen bataryalar istenen verimleri sağlayamamakta ve oldukça ağır olmaktadırlar. Ayrıca bataryaların çok büyük şarj sıkıntıları bulunmaktadır.  Bu engeller hibrit teknolojisinde ilerlemeyi imkansız kılmaktaydı. Massachusetts Institute of Technology’den (MIT)  Byoungwoo Kang ve Gerbrand Ceder adlı iki araştırmacının geliştirdiği yöntem sayesinde şarj süresi çok uzun olan lityum-demir-fosfat(LiFePO4) piller daha hafif ve daha uzun ömürlü olacak. Sistemin çalışma prensibi lityumdan iyonları ve elektronları, bataryayı oluşturan boşluklara yayarak negatif elektrotla pozitif elektrotun arasındakı akım geçişini hızlandırmak üzerine kurulu. Bu hızlandırma sayesinde 6 ila 8 saat arasında şarj edilebilen otomobil bataryalarının sadece 5 dakikada şarj edilebilmesi öngörülüyor. Yine aynı piller sayesinde hibrit araçlarda ani hızlanmaların da elektrik motoru sayesinde yapılabilinmesi gündemde. Bir diğer önemli gelişme ise bataryaların şarj istasyonlarında bulunan şebeke ile araç arasında kablolu bağlantı kurma zorunluluğunu ortadan kaldırıyor. Park alanlarına döşenecek sabit rezonatörler (elektromanyetik dalgaları itmeye ya da güçlendirmeye yarayan aygıt) ile araç üzerinde bulunan rezonatörler arasındaki güç transferi özel şarj kontrolcüsü kullanılarak kablosuz olarak sağlanabiliyor.

 

Hibrit Araçların Dezavantajları

Her teknolojide olduğu gibi hibrit araçların da bazı kusurları bulunmakta. Araçların ilerleyen zamanlarda giderilebilecek sorunlarından biri bataryaların ağırlıklarıdır. Tahmin edilebilir ki araba gibi azımsanamayacak bir ağırlığı hareket ettirebilmek için yüksek elektrik enerjisine ihtiyaç duyulur. Bu enerjiyi karşılayabilmek için kullanılan bataryaların ağırlıkları da aracın kısa vadede  olumsuz yönlerinden biri. Gelişen teknolojiyle bataryaların ağırlıklarının azaltılması mümkündür. Bir diğer dezavantaj ise maliyet konusudur. Normal araçlara göre yüksek maliyetli olmalarına karşın benzin fiyatlarının tavan yaptığı şu günlerde sağlanacak yakıt tasarrufu düşünüldüğünde uzun vadede kullanıcısının yüzünü güldürecektir. En büyük sıkıntı ise kaza sırasında sistemde bulunan batarya nedeniyle hem araç içindekileri hem de yoldan geçenleri tehlikeye atmalarıdır. Kaza sonrası müdahale şansını da azaltan bu sıkıntıyı giderebilmek adına neler yapılabileceği düşünülmelidir.

 

Türkiye’deki Mevcut Durum

Türkiye'nin ilk hidrojen enerjili ticari hibrit mobil aracı Tubitak MAM Enerji Enstitüsü’ ne bağlı olarak faaliyet gösteren Araç Teknolojileri Grubu Türkiye’nin hibrit araç alanındaki en büyük faaliyet merkezidir. Araç Teknolojileri Grubu  hibrit elektrikli araç ve güç sistemlerini tasarlamanın yanında  hibrit araçların kontrol sistemlerini geliştirmekte ve motor testlerini gerçekleştirmektedir. Çeşitli hibrit araç tasarımı ve prototip üretimlerinin de  yapıldığı merkezde elektrik motoru ve elektrik motor sürücüleri, hibrit araç kontrol üniteleri geliştirilmesi ve prototip üretimi ile enerji depolama teknolojileri ve batarya geliştirilmesi konularında da çalışmalar yapılmaktadır. Bu anlamda ülke olarak önem verdiğimiz otomotiv sektöründe özgün çalışmalarımızla başarıyı amaçlamakta olduğumuz görülmektedir. Ayrıca 2005 yılından beri Tubitak tarafından düzenlenen Formula-G güneş enerjili araç yarışları alternatif enerjili araçlara olan ilgiyi arttırmakta ve gelecegin araçları için fikirler oluşturmaktadır.

Ülkemizin ilk hidrojen enerjili ticari hibrit mobil aracı 2009 yılı içerisinde Sakarya’da üretilmiştir. UNIDO-ICHET ( Birleşmiş Milletler Sınai Kalkınma Teşkilatı Uluslararası Hidrojen Enerjisi Teknolojileri Merkezi)  tarafından da onaylanan bu aracın üretimi  Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Öğretim Üyesi Yar. Doç. Dr. Yavuz Soydan koordinatörlüğünde Tagem Kopisan tarafından yapılmıştır. Engelliller için tasarlanmış olmasına karşın şehir içi ulaşımda da kullanılabilen aracın üstün özelliği ise hidrojen,benzin ya da lityum batarya ile çalışabilmesidir. Bu üç enerji türü de koşullara göre ayrı ayrı ya da birlikte kullanılabilmekte. Umarız ‘Devrim’in yaşadığı sorunlarla karşılaşmaz.

Sorduğum soruların iki sayfalık yazı içerisinde cevaplanabilecek kısımları bu kadar. Ancak hala cevaplanamayan bir soru var. Japonlar böyle güzel hibrit araç yapmayı nerden öğrendi?

YAZAR:

OLCAY KORKMAZ

Ae2 Proje Ekibi Üyesi

“Yıldız Tornavida Dergisi’nden Alıntıdır.”

Etiketler
Array ( [0] => 8 )