Elektrikli Taşıtların Şebekeye Etkileri

Elektriğin Taşıtlarda Kullanımı Sandığımız Kadar Yeni Mi ?

Aslına bakarsanız, büyük bir çoğunluk bu sistemin yeni bulunmuş olduğunu düşünmekteler ancak literatürü gözden geçirdiğimizde gerçeğin öyle olmadığını görüyoruz.

Sene 1837, günümüzde elektrikli taşıtların tüm temel bileşenlerini içersinde bulunduran; demir-çinko plakalı akümülatör ve yalın bir elektrik motoru ile İngiliz mucit Robert Davidson ilk elektrikli aracı üretmiş ancak o yıllarda pek ilgi uyandıramamıştır. Fakat sonraki yıllarda kurşunlu akümülatürün icadıyla birlikte, yönelim ticari araçlarda bu sistemi kullanmak olmuş ve ilk elektrikli ticari taşıt Londra’ da 1881 yılında Paris Omnibüs şirketi tarafından üretilmiştir. Tarih 1888 yılını gösterirken Londra caddelerinde ulaşım elektrikli otobüsler tarafından sağlanmaya başlanmıştır. Bunun sonuncunda 1897 yılına gelindiğinde ise elektrikli taksiler şehir içi ulaşımda kullanılmaya başlanmış ve yaklaşık iki yıl kadarda kullanılmaya devam etmiştir.

Elektrik araçlar üzerinde yapılan çalışmalar bu süreçte daha da ivmelenmiş ve 19. Yüzyılların sonunda Fransa’ da elektrik araçlarla hız rekoru denemeleri yapılacak seviye gelinmiştir. 1898 yılında; elektrik li taşıtlarda elde edilen en yüksek hız 63 km/saat olarak kayıtlara geçmiştir. Ancak içten yanmalı motorların gelişmesiyle birlikte araçlarda erişilen yüksek hız, uzun menzil, daha fazla taşıma kapasitesi ve hızlı dolum gibi gelişmiş özellikler Londra, New York ve Paris caddelerinde görülmeye alışılan elektrikli otomobiller geri plana itilmiştir. (Elektrikli araçların gelişimi hakkında daha detaylı bilgi için tıklayınız.)

Yeni Trend Elektrikli Araçlar

Petrol rezervlerinin sınırlı olduğunun anlaşılması ve her ülkenin petrol rezervlerine sahip olmaması tartışmasız belki de bu yönelimin en büyük nedenlerinden, ayrıca adeta bir slogan haline dönmüş durumda olan ‘’Daha Yeşil Bir Dünya’’ için sloganıyla beraber araçlardaki karbondioksit salınımlarını azaltmak namına büyük çalışmalar yapılırken egzoza sahip olmayan elektrikli araçlar bu konuda avantajlı bir durumdadır.

Ayrıca içten yanmalı motorlar gibi çok kompleks bi yapıya da sahip olmamaları kullanıcılarına büyük avantaj sağlıyor olması da elektrik araçların tercih sebeplerinden. Ancak elektrikli taşıtların depolama için gerekli sistemleri (batarya, akü, pil) hala bir benzin deposuna eşdeğer nitelik kazanamadı, yani elektrikli araçları şehirler arası yollarda kullanmak şuan için pek mümkün durmuyor. Fakat teknolojik son AR-GE çalışmalarıyla beraber her geçen gün batarya sistemlerinde yüksek performans için yapılan çalışmalar son sürat devam etmekte ve olumlu sonuçlar elde edilmektedir. Örneğin, şarj sürelerinin kısalması, pil kapasitelerin azalması ve maliyetlerin düşmesi neredeyse 100 yıl sonra tekardan elektrik araçları AR-GE çalışmalarının odağı haline getirmiştir.

Elektrik motorları, araçlarda farklı şekillerde kullanılabilmektedir. Bunlar hafif hybrid (mild hybrid), kuvvetli hybrid (strong hybrid), şarjlı hybrid (plug-in hybrid) ve pilli-elektrik (battery electric) dir. Benzin-elektrik hybrid teknolojisiyle, otomobil devleri büyük ölçüde istenen başarıya ulaştığını söylemek yanlış olmaz. Aynı zamanda pilli-elektrikli araçların üretimi ve kullanım oranı her geçen gün artmaktadır. Hybrid ve pilli-elektrikli taşıtların motorlarının verimlerini, içten yanmalı motorlarla kıyasladığımızda gelecekte; Hybrid ve pilli-elektrikli taşıtların yolların değişilmezi olacak gibi varsayım yapmak çok da zor olmasa gerek. Ayrıca elektrik motorlarının az yer tutması ve maliyetlerinin çok daha az olması, vites kutusuna gerek kalmaması gibi avantajlarının olması da tercih nedenlerinden biri olacağa benziyor. Ancak şu anki en büyük dezavantaj olan elektrik araçlardaki yüksek batarya maliyetinin gelecek yıllarda düşmesi durumunda (tahminler düşeceği yönünde) elektrikli taşıtlar çok avantajlı bir seçim olacaktır.                                                                                                  

(Elektrikli araçlar akü sistemleri hakkında daha detaylı bilgi için tıklayınız.)

Elektrikli Taşıtların Çok Tercih Edilmesi Şebekede Sıkıntılara Yol Açar Mı ?

Otomobil uzmanları ve elektrikli araçlardaki gelişmeleri yakından takip eden bilim insanları, insanların gelecek yıllarda elektrikli araçlara yönelimlerinin çok yüksek olduğunu söylemekteler. Bunun belkide en büyük etkenlerinden biri de her ülkenin petrol kaynaklarına sahip olmamasına rağmen bir şekilde elektrik üretiyor olmasıdır. ODTÜ Kültür ve Kongre Merkezi’ nde yapılan 14. Bilgisayar Destekli Mühendislik Konferansı’ nda yapılan bir konuşmada 2015 yılında Avrupa’ da otomobillerinin %20 sinin elektrikli olacağını, 2020 de ise bu oranın %50 den fazla olacağını öngörmüştür. Aynı konuşmasında ‘’ Hayatın birçok alanında petrole bağlı olmanın nelere bağlı olduğunu gördük’’ sözleriyle Dünya’ daki petrol kaynaklı savaş ve huzursuzluklara gönderme yapılmıştır.

Yukarıda anlatmaya çalıştığım gibi elektrikli araçların kullanım oranının önümüzdeki yıllarda artacak olması tartışmasız bir gerçek. Ancak bu araçların mezillerinin kısa olmasından dolayı; uzun mesefali yolculuklareq sorunların yaşanmaması için elektrikli araçların altyapı çalışmaları yapılırken ince eleyip sık dokumak oldukça önemli olacaktır. Bu çalışmalar yapılırken bölgelerin nüfus yoğunluğu, coğrafi yapısı vb. özellikler dikkate alınarak şarj istasyonları yerleri belirlenmelidir. Ayrıca şebekenin günlük analizinin hassas şekilde etüd edilmesi gerekmektedir. Bu etüdün sonucunda şuan kullandığımız standart şebekeler yerine Smart Grid (Akıllı Şebeke) sistemlerinin kullanılması yarar sağlayacak gibi gözükmektedir. Çünkü bu sistemlerde kullanıcının talebi ön plandadır ve sisteme bir bakıma kullanıcıların ihtiyacı yön verdiğinden tercih edilmesi çok faydalı olacaktır.

Elektrikli Taşıtların Dağıtım Sistemleri Üzerine Beklenen Etkileri

Elektrikli taşıtların ağırlıklarına baktığımızda en az günümüzde kullandığımız arabalar kadar ağır, hatta bazı markalarda ağırlığın içten yanmalı motorlarınkinden büyük olduğuna dair veriler var. Hal böyle olunca bu araçları hareket ettirmek ve hareketinin devamını sağlamak için büyük bataryalara (18-20 kwh) gereksinim duyuluyor. Bu bataryaların dağıtım şebekelerinin aşırı yüklenmesine ve elektrikli taşıtların şebekeye bağlanması durumunda oluşacak harmoniklerin belirli bir düzeyin altına indirilmediği takdirde büyük sorunlara sebep olması beklenmektedir.

Şarj için yoğunlukla kullanılan 3 fazlı diyot; şarj cihazlarında 5. Ve 7. Harmonik oranlarının fazlalığı dikkat çekicidir. Yine aynı şekilde tristör köprülü şarj cihazlarında ise birim zamandaki darbe sayısı yoğunluğuna göre harmonik akımları değişim göstermektedir. Özellikle 6 darbeli tristör köprülü şarj cihazlarında ise 3., 5. ve 7. Harmonikler etkilidir. Ve toplam harmonik distorsiyonu oranı %70 seviyelerinde görülmektedir.

Elektrikli Taşıtların Trafolar Üzerine Beklenen Etkileri

Dağıtım sistemleri denince trafoları es geçmek doğru olmayacaktır, bilindiği gibi dağıtım sistemlerin olmazsa olmazıdır trafolar. Şarj işlemleri şebekelerden fazla yük çekilmesine neden olacağından trafolar daha fazla yüklenecektir ve iyi etüd edilmeden seçilen trafoların daha büyük güçlüleri ile değiştirilmesi gerekmektedir.

Kısaca özetlemek gerekirse, elektrikli taşıtlar apayrı bir serüvenin ürünü gibi duruyor. Yıllar önce tek tercih olan elektrikli taşıtların sonraki yıllarda geri planda kalan ve günümüzde tekrardan herkesin gözlerini üzerine diktiği bir sistemin serüveni. Dünya bu kadar petrol odaklı sorunlar yaşarken (küresel ısınma, savaşlar…) , bu sistemler tüm bunlara çare olur mu bilinmez ama bildiğimiz bir şey var; eğer elektrikli taşıtlar planlı bir şekilde yaygınlaşmaz ve altyapıları düzgün oluşturulmazsa büyük sorunlar başımızı çok ağrıtacak gibi duruyor…

Kaynaklar

Elektrikli Taşıtlar ve Elektrik Talebi Üzerine Etkileri - Yrd.Doç.Dr. Levent AKSOY

İzmir Ticaret Odası AR&GE Bülten Şubat 2010 – Sektörel

Elektrikli Taşıtların Şebeke Üzerine Etkileri ve Türkiye Beklentileri Bünyamin YAĞCITEKİN, Mehmet Uzunoğlu

www.mam.gov.tr (TUBİTAK MARMARA ARAŞTIRMA MERKEZİ)

http://www.osd.org.tr/basinbulteni01.pdf

Çağdaş Ozan PAMUK

KOÜ – Elektrik Mühendisliği

c.ozanpamuk@gmail.com