Elektrikli araçları şarj etmek konusunda, şimdi akaryakıtlı araçların deposunu doldurmak kadar pratik prosedürler bulunmuyor. Bir aracı şarj etmek için çoklukla şarj istasyonlarına muhtaçlık duyuluyor ve bunun dışında yaygın bir alternatif yok. Lakin kullanım alanı hudutlu da olsa taşınabilir şarj aygıtlarının yanında bir de ‘araçtan araca şarj teknolojisi’ gündeme gelirse ne olur? Bu sistem hakikaten çalışabilir mi? Telefonları birbirine temas ettirerek yaptığımız şarj paylaşımının gibisi, otomobiller için de mümkün olabilir mi? Kritik ’60 derece’ eşiği ve sistemin teknik detaylarını Doç. Dr. Yusuf Yaşa değerlendirdi.
Zeynep Dilara Akyürek / Milliyet.com.tr – Elektrikli araçlar (EV) son yıllarda yesyeni bir konfor alanı açmış olsa da, her yerde şarj istasyonuna erişimin kolay olmadığı düşünüldüğünde mağduriyetler gündeme geliyor. EV’lerde akünün boşalması demek, otomobilinizi şarj etmeden kıpırdatamayacağınız manasına geliyor. Oysa akaryakıtla çalışan araçlarda akünün bitmiş olması komşunuzdan ya da yakınınızdaki bir otomobilden, ‘nakil kablosu’ kullanarak kısa müddette çözülebilen bir sorun. Bir aracın başkasının çalışmasını sağlaması aslında bu süreçle yabancısı olduğumuz bir durum değil. Ancak iş elektrikli otomobillere gelince, farklı güç ve kapasitedeki araçların başkasına olumsuz tesirleri olabileceği gerçeği ortaya çıkıyor. Her şeye karşın yeni jenerasyon telefonlarda birbirine ‘tokuşturarak’ şarj süreci yapılabiliyor olması büyük bir yenilikken, neden otomobiller birbirini şarj etmesin ki? Natürel bunun için otomobilleri tokuşturmak gerekmiyor. Tıpkı yıllardır yaptığımız üzere nakil kablosuna emsal bir kablosuyla bunun yapılması mümkün. Peki bu sistem gerçek olabilecek kadar sağlıklı ve verimli mi? Otomobiller birbirini şarj edebilir mi? İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Elektrik-Elektronik, Elektrik Mühendisliği Kısmı Öğretim Üyesi Doç. Dr. Yusuf Yaşa, elektrikli araçların birbirini şarj edip edemeyeceğini tüm ayrıntılarıyla Milliyet.com.tr’ye anlattı.
Yapay zekâyla oluşturulmuştur.
3 ANAHTAR VAR: RANDIMAN, SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK VE GÜVENLİK!
Geleneksel KONUT şarj sistemlerinde akım tek istikamettedir. Yani güç, şebekeden araca akar. EV-EV transferi yapabilmek içinse bu akımı bilakis çevirmek gerekir. Doç. Dr. Yusuf Yaşa’ya göre bu, bidirectional charger-inverter-dönüştürücü teknolojileri gerektirir. Bu konseptle KONUT, güç tüketen değil, güç kaynağı olabilen bir dizayna bürünür.Ancak bu sistemin günümüzde aşılamamış birtakım açıkları ve dezavantajları var. Doç Dr. Yaşa bunları, “V2V (araçtan araca şarj) sistemlerinde iki araç, kablo aracılığıyla yahut kablosuz ilişkilerle birbirine bağlanabilir. Bu irtibat üzerinden, güç veren araç bataryasından alınan gerçek akım, bir dönüştürücü aracılığıyla alıcı aracın şarj sistemine uygun forma dönüştürülür. V2V güç transferinin önünde hâlâ değerli teknik ve pratik mahzurlar bulunuyor. Farklı araçların batarya tansiyonları, kapasiteleri ve şarj protokolleri ortasında ahenk sağlamak güç olduğu üzere, yüksek akım transferinde güvenlik ve izolasyon da büyük bir mühendislik meselesidir. Ayrıyeten daima şarj-deşarj döngüleri batarya ömrünü olumsuz etkileyebilir” diye açıklıyordu. Sonuç olarak, bir elektrikli araçtan başkasına güç transferi teknik olarak mümkün olsa da, bugünlerde sırf prototiplerde deneniyor. Bu sistemin sağlıklı çalışması için randıman, sürdürülebilirlik ve güvenlikten geçen yolların aşılması gerekiyor.
“Bir elektrikli araçtan başkasına güç transferi etkileyici görünse de, uygulama açısından şimdi kolay, verimli yahut tam manasıyla sürdürülebilir bir tahlil değil. Bunun nedeni, bu sistemin hem donanım hem de yazılım seviyesinde yüksek teknik ahenk gerektirmesidir. Her iki araçta da çift istikametli güç elektroniği sistemleri, gelişmiş batarya idare sistemleri, irtibat protokolleri ve güvenlik devreleri bulunmalı. Bu da mevcut EV’lerin büyük çoğunluğunun donanım ve yazılım altyapısında esaslı değişiklikler gerektirir. ABD Güç Bakanlığı’nın 2023 tarihli raporunda belirtildiği üzere, çift istikametli şarj sistemlerinin uygulanması hala ‘yüksek maliyetli, karmaşık ve hudutlu standart dayanağına sahip’ bir teknolojidir. Yanlış temas, çok ısınma yahut izolasyon yanılgısı durumunda hem donanım hem kullanıcı güvenliği risk altına girer. Farklı üreticilerin araçları ortasında şarj protokolü uyumsuzlukları vardır. Bu durum, sistemin üniversal biçimde uygulanabilir olmasını şimdilik engelliyor. Verimlilik açısından, V2V transferinde güç evvel veren aracın bataryasından çıkar, dönüştürücü üzerinden öbür bir aracın bataryasına girer. Her dönüştürme evresinde yüzde 5 ila 10 civarında güç kaybı yaşanır. Bu kayıplar, bilhassa uzun vadeli kullanımda sistemin güç açısından verimsiz hale gelmesine yol açar. Üstelik bu süreçler, iki bataryanın da şarj-deşarj döngüsünü artırdığı için, batarya ömrünü de olumsuz etkileyebilir.”
HER SEÇENEKTE SONUÇ TIPKI: ‘VERİM DÜŞÜYOR VE ISINIYOR’
2025 yılı eylül sonu prestijiyle kayıtlı elektrikli araç sayısı 321 bin 710 olarak açıklandı. Geçtiğimiz eylül ayında bu sayının 146 bin 965 olduğu düşünüldüğünde, KONUT sayısının 1 yıl içinde 2’ye katlandığı görülüyor. Peki ancak şarj istasyonları, şarj gereksinimini karşılayacak seviyede mi? Şarj istasyonlarına erişimin kısıtlı olduğu noktalarda ya da aracınız şarj istasyonlarına gidemeyecek kadar düşük bir şarj düzeyindeyken öteki bir elektrikli araçtan yardım almayı düşünebilirsiniz. Ancak burada kritik bir ayrıntı var. Her MESKEN birebir kapasitede değil! Doç. Dr. Yusuf Yaşa bu mevzuyu şöyle açıkladı: “Batarya kapasitesi farkı, EV’ler ortasında güç transferinin en kritik risk kaynaklarından biridir. Her elektrikli aracın batarya kapasitesi (kWh), nominal tansiyonu (V) ve azamî şarj/deşarj akımı (A) farklı olduğundan, bir araçtan başkasına güç aktarmak, sistemler ortası elektriksel ve termal dengesizliğe yol açabilir. Bu nedenle hem yüksek kapasiteliden düşük kapasiteliye hem de düşük kapasiteliden yüksek kapasiteliye transfer senaryoları başka değerlendirilmeli.”
Tüm senaryolar değerlendirildiğinde misal tablolar ortaya çıkıyor. Özellikle de kritik bir sıcaklık eşiğinin aşılmış olması faciayla sonuçlanabilecek bir süreç manasına geliyor. Zira elektrikli araçlarda batarya sıcaklığının 60 dereceyi aşması, bataryanın ömrünü kısaltıp, bataryaların daha süratli bozulmasına neden oluyor. Bunun tek sonucu performansla ilgili değil. Aşırı sıcaklık, şarj performansını olumsuz etkileyip, bataryanın şarj tutma kapasitesini azaltarak batarya şişmesi yahut yangın riski artabiliyor. Doç. Dr. Yusuf Yaşa, bu durumu sıcaklığa dikkat çekerek şöyle anlattı:
“Yüksek kapasiteli bir araçtan düşük kapasiteliye güç transferi birinci bakışta daha inançlı görünür, zira ‘enerji veren’ taraf güçlü bir kaynak üzeredir. Fakat burada en büyük risk, alıcı aracın batarya sistemi üzerindedir. Düşük kapasiteli bataryalar ekseriyetle daha düşük nominal tansiyon, daha sonlu akım kabul oranı ve daha zayıf soğutma altyapısına sahiptir. Şayet yüksek kapasiteli araç, bu pahalara nazaran fazla akım ya da yüksek voltaj uygularsa, alıcı bataryada çok ısınma, hücre dengesizliği yahut termal kaçak oluşabilir. IEEE Transactions on Transportation Electrification’da yayımlanan bir çalışmada, 800 V sistemli bir araçtan 400 V sistemli bir araca direkt güç transferinde yüzde 12’ye kadar çok akım oluştuğu ve bunun hücre sıcaklığının kısa müddette 60 derecenin üzerine çıkardığı rapor edilmiştir. Düşük kapasiteli bir araçtan yüksek kapasiteliye güç transferi durumunda ise risk aksine döner. Düşük kapasiteli araç üzerindeki yük artar. Küçük bataryalı bir araç daha düşük deşarj gücü sağlayabilir. Tıpkı vakitte hücre başına daha düşük azamî akım limitine sahiptir. Bu yüzden güç transferi sırasında çok akım çekilmesi, tansiyon düşümü ve süratli ısınma üzere tesirler ortaya çıkabilir. Sonuç olarak düşük kapasiteli araçtan yüksek kapasiteliye güç transferi, veren taraf için termal ve kimyasal olarak daha riskli, alan taraf içinse düşük verimli bir süreçtir.”
Yapay zekâyla oluşturulmuştur.
ARABALAR BİRBİRİNİ ŞARJ EDECEK GÜÇTE Mİ? ‘YÜZDE 80’E 30 DAKİKADA ULAŞIR’
Her MESKEN tıpkı güç ve dizayna sahip olmadığından birbiriyle denk iki araç için bu şarj sistemi konusunda hayaller kurulsa da açık kalan noktalar var. Tüm EV’lerin birbiriyle tıpkı olmadığı göz önünde bulundurulduğunda Doç. Dr. Yusuf Yaşa farklı özelliklerden örneklerle şarj mühletini, “Bir elektrikli araçtan başkasına güç transferi yapılırken müddetin en temel belirleyicisi aktarılacak güç ölçüsü ve araç bataryalarının kapasitesidir. Örneğin, 75 kWh’lik bataryaya sahip bir araçtan 40 kWh’lik öbür bir araca güç aktardığımızı düşünelim. Şayet alıcı aracın bataryası neredeyse boş (yüzde 10 dolu) ve maksadımız onu yüzde 80 doluluğa ulaştırmaksa, yaklaşık 28 kWh güç aktarmamız gerekir. Bu süreç, kullanılan teknolojiye nazaran epeyce farklı müddetlerde tamamlanabilir. Düşük güçlü 3.7 kW’lık bir temasla yaklaşık 7,5 saat, orta güçlü 11 kW’lık bir sistemle 2,5 saat, yüksek güçlü 50 kW DC irtibat ile ise sadece yarım saatte gerçekleşebilir” diye kıymetlendirdi.
Doç. Dr. Yaşa’ya göre bu bir denklemle açıklanabilir. Ancak bu süreç sırasında güç kayıpları gözleniyor. Üstelik bu kayıp azımsanamayacak ölçüde. Doç. Dr. Yaşa kazanmakla kaybetmek ortasındaki bu denklem için, “Araçtan araca şarj müddeti ‘aktarılacak güç ölçüsü ÷ transfer gücü’ denklemiyle belirlenir. Lakin bu süreçte güç dönüşümü sırasında kayıplar (yaklaşık yüzde 10–15) yaşanır, hasebiyle donör aracın bataryasından çıkan güç, alıcının bataryasına biraz eksik ulaşır. Bu nedenle pratikte, V2V transfer ekseriyetle acil durumlarda yahut kısa menzil dayanaklarında kullanılır. Şebeke gibisi yüksek güçlü sistemler kurulmadan, bu formül ‘araçtan araca kurtarma’ fonksiyonu görür lakin geniş ölçekli bir şarj alternatifi haline gelmez” dedi.
MOBİL ŞARJ ÜNİTESİ Mİ, OTOMOBİLDEN OTOMOBİLE ŞARJ MI?
Telefonlarımızın şarjı bitmek üzere olduğunda, şayet elektrik ve prize erişimimiz yoksa akla birinci gelen tahlil ‘powerbank’ oluyor. Peki otomobiller için de misal bir sistem kullanılabilir mi? Piyasada taşınabilir elektrikli araç şarj aygıtları için farklı marka ve modelde eserler olsa da bu hususta kullanıcı şuuru ve daha düşük maliyetli üretim şimdi sağlanamadığından kullanımı yaygın değil. Lakin araçtan araca şarj ile taşınabilir şarj aygıtları ortasında bir kıymetlendirme yapıldığında ortaya dikkat cazip ayrıntılar çıkıyor. En değerli ayrıntılarsa EV’lerin sıhhatine ilişkin! Peki lakin taşınabilir şarj aygıtları kullanmak daha verimli ve sağlıklı olabilir mi? Doç. Dr. Yusuf Yaşa bunu da açıklayarak kelamlarını noktaladı:
“Mobil şarj aygıtları, yani taşınabilir güç üniteleri yahut ‘mobil KONUT şarj istasyonları’, hem akü sıhhati hem de güvenlik açısından, direkt araçtan araca (V2V) güç transferine kıyasla çok daha inançlı, verimli ve pratik bir tahlildir. Öncelikle taşınabilir şarj aygıtları, ekseriyetle güç elektroniği, izolasyon, soğutma ve denetim sistemleri bakımından profesyonel formda tasarlandıkları için, güç transferi sırasında hem şarj edilen hem de güç sağlayan tarafın korunmasını sağlar. Bu aygıtlar, EV’lerin standart şarj portlarına bağlanır ve üretici onaylı şarj protokolleri üzerinden güç transferi yapar. Böylelikle araçların batarya idare sistemiyle tam ahenk sağlanır. Voltaj-akım bedelleri anlık olarak izlenir ve batarya sıhhatine ziyan verebilecek ani yük değişimleri engellenir. Uluslararası Enerji Ajansı raporlarına nazaran, standart protokollerle çalışan şarj sistemlerinde batarya ömrü kaybı en az seviyede kalıyor.”
Yorum Yap