Elektrikli araçlar, son günlerde birçok yeni gelişme ile gündemimizde önemli yer kazanmaktadır. Dünyada ünü her coğrafyada duyulmuş markaların da yeni modellerini ağırlıklı olarak elektrikli olarak tanıtması ve 2019 yılının başında yerli otomobil Türkiye’nin Otomobili Girişim Grubu TOGG’un milli bir hamle olarak açıklanması ile daha geniş kitlelerde konuya ilgi duymaya başlamıştır.

Elektrikli araçlar, 1800’lerde icat edilmiş 1900’lerin başında yoğun bir kullanım kazanmış fakat bu dönemin ardından yaşanan petrolün yaygınlaşması ile piyasadan kaybolmuşlardır. Bunda ek büyük etkiyi petrolün kolay kullanımı ve fiziksel depo ile kolayca taşınması da etkili olmuştur. Bu konu da yakın geçmişte elektrikli araçların yaygınlaşmamasında genelde petrol lobisi gibi konular kullanılmaktaydı. Bu çalışmada görüleceği üzere bu tür görüşlerin önüne geçen birçok teknik engel bulunmaktaydı ve bu engeller teknolojinin gelişmesi ile aşılmaya başlanmıştır. 2000’li yıllar teknolojinin her alanında olduğu gibi elektrikli araçların kullanımı ve elektrik şebekesinden beslenebilmesi için gerekli altyapının kurulması alanında da atılım yapmıştır. Günümüzde bulunan elektrikli araçlar, tam elektrikli ve hibrit elektrikli ve yakıt hücreli elektrikli araçlar olarak ayrılmaktadır.

Tüm dünyada elektrikli otomobil sayıları tüm otomobil satışlarının yüzde 2,6'sını ve küresel otomobil stokunun yaklaşık yüzde 1'ini oluşturuyor. Motosiklet ve scooter gibi araçların, otobüslerin ve kamyonların için teknolojik altyapısı iyileştikçe, elektrikli araçların sayıları önemli ölçüde genişliyor.

Avrupa ülkelerinde elektrikli araçlara çok sayıda teşvik açıklanmıştır. Örneğin Fransa’da önümüzdeki 5 yıl içinde yılda 1 milyon elektrikli ve hibrit araç üreterek Avrupa’da en çok araç üreten ülke haline gelmeyi hedeflemekte ve bunu hedefini yakalamak için elektrikli araç satın alan kişilere 7 bin Euro indirim yapmaktadır. (Otomotiv Distribütörleri Derneği, 2020). AB Komisyonu, "Sürdürülebilir ve Akılı Ulaşım Stratejisine göre bunların sonucunda; Avrupa’da 2030 yılına kadar 30 milyon civarında elektrikli otomobil ve 80 bin tır olması öngörülmektedir.

McKinsey elektrikli araçlar raporuna göre 2022 yılına kadar yaklaşık 450 yeni elektrikli araç modeli satışa sunulması beklenmektedir. Bu büyük rekabet tüm üreticilere teknoloji geliştirme için büyük bir yarış alanı sunmaktadır. Mevcutta yaygın kullanılan teknolojilere göre daha az kullanımda olan enerji depolama gibi konular bu yarışta öne çıkmak en kritik konular arasına girmektedir. Enerji depolama için kullanılacak bataryaların ham maddelerine ait madenler bazı ülkelerde yoğunlaştığı için bu konuda devletler arası düzeyde etkileşim yaratmaktadır.

Elektrikli araçların yaygınlaşması durumunda elektrik şebekesinde ne olacağını araştıran SHURA enerji dönüşüm merkezi Elektrikli araçların dağıtım şebekelerine etkisi çalışmasına göre 2024 yılı elektrikli araçların maliyet konusunda eşitlenmesi tahmin edilen yıl olacağı için satış sayılarındaki dönüm noktasının bu yılda gerçekleşmesi bekleniyor. Türkiye’de 2030 yılında kullanımda olması beklenen elektrikli araç sayısı 1 milyon ile 2,5 milyon arası olarak tahmin edilmektedir. Çalışmada içeriğinde araç tüketimleri ortalama 14 kilovatsaat/100 km olarak belirlendi. Çalışmada yapılan simülasyonda Ankara Akköprü, İzmir Bornova gibi yoğun yerleşim bölgelerinde aşırı yüklenme ve İstanbul Kartal Şile gibi az yerleşim bölgelerinde ise gerilim düşümü gözleniyor. 2030 yılı için araçların şebekeye girmesi de dahil maksimum yüzde 15 bir ek kapasite ihtiyacı olur şeklinde tahmin edilmektedir. (Saygın vd., 2019)

Çalışmanın sonraki bölümlerinde öncelikle elektrikli araçların fosil yakıtlı araçlara göre farkları incelenecek ve ardından bu farkları yaratırken geliştirilen teknolojilerden enerji sektörüne etkisi olanlar detaylı incelenecektir.

1) Elektrikli Araçların Fosil Yakıtlı Araçlara Göre Farklılıkları

Bu bölümde elektrikli araçların geçmişte yaygın kullandığımız fosil yakıtlı (benzin, dizel, LPG vb.) araçlara göre hangi birleşenlerinde farklılık olduğunu incelenecek ve ardından takip eden bölümlerde ise bu değişimlerin enerji sektöründe yarattığı etki hakkında inceleme yapılacaktır.

Otomotiv sektörünün geliştirdiği malzemelerin iki farklı odak noktası bulunmaktadır. Bunlar aracın hareket sistemini ve gövdesini oluşturan bileşenlerdir. Bir Elektrikli aracın hareket sistemi, batarya güç aktarma organı ve elektrik motorundan oluşur. Bu nedenle hareket sisteminde kullanılan malzemeler bu elemanlardan doğrudan etkilenir. (Kollamthodi vd., 2015)

Elektrikli araçlar, yerini alacakları petrol ve doğalgaz kaynaklı motor kullanan araçlara göre en temel farklılık olarak elektrik motoru kullanmaktadır. Elektrik motoru ise kaynak olarak elektrik enerji kullanmaktadır. Buradan da tetiklenen diğer önemli bir değişim de elektrikli araçlar içinde motorun yakıtı olan elektriği depolaması için bataryaların bulunmasıdır. Bataryaları doldurmak ise ağırlıklı olarak birçok yere kurulması planlanan şarj istasyonları aracılığı ile şarj edileceklerdir. Bu mekanizmalar arası uyumu sağlamak için verimlilik artırıcı teknolojilerde sistemin önemli diğer bileşenleridir. Son dönemde yaygınlaşan otonom araç teknolojileri de elektrikli araçlara özgü olmasa da sadece elektrikli araçlara özgü ekipmanlar için geliştirilmesi gereken teknolojiler de bulunmaktadır.

2) Etkilenen Teknolojiler

A. Depolama/Batarya

Bataryalar, elektrikli araçlarda fosil yakıtlar ile çalışan araçlara göre değişiklik göstermesinde en öne çıkan parçalardan biridir. Elektrikli araçların yaygınlaşmasının artması ile batarya teknolojileri hızla gelişmektedir. Buna en çok tanınan üreticilerin de elektrikli modellerini üretmeye başlaması her geçen gün satış miktarlarının artması neden olmaktadır. Hem daha fazla miktarda pile ihtiyaç duyulmakta hem de giderek verimlerin artması gerekmektedir. Bu nedenle bataryaların maliyetleri de piyasanın gelişmesi ile hızla düşmektedir. Batarya maliyetleri 10 yıl önce kilovatsaat başına 1100 dolar seviyelerinde iken, şu an 150 dolar seviyelerine kadar düşmüş durumdadır. Elektrikli araçlar genelde asgari 50 kilovatsaat civarında batarya kapasitelerine ihtiyaç duymaktadır. Massachusetts Institute of Technology’den Energy Initiative şeklinde isimlendirmiş bir girişimin Exxon Mobil, Shell, BP, Chevron, Aramco, Equinor, GM ve Toyota gibi enerji şirketleri ve araç üreticilerinin birlikte desteklemesi ile yaptığı araştırmaya göre, batarya maliyetleri 2030 yılında kilovatsaat başına yaklaşık 124 dolar seviyelerine kadar inmesi beklenmektedir (MIT Energy Initiative, 2019). Bu şekilde yaklaşık 320 km menzile sahip bir elektrikli aracı, fosil yakıtlı motoru olan bir araç ile karşılaştırdığımızda günümüzde 10.000 dolar daha fazla olan maliyetin, 2013 yılında 5000 dolar daha fazla olması beklenmektedir. Bu bataryaların teknolojisinin ve maliyetlerinin değişiminde elektrikli araçların önemini bir kez daha ortaya koymaktadır.

Elektrikli araçlar genellikle lityum iyon malzemelere dayalı piller içermektedir. Lityum iyon pillerin içeriği de genellikle yüzde 60 nikel, yüzde 20 kobalt ve yüzde 20 manganezdir. Daha yüksek nikel içeriğine sahip yeni düşük maliyetli pillerle ilgili araştırmalar devam ediyor. Tesla ve Japon üretici Panasonic, Giga Fabrika adlı tesislerinde pillerin üretiminde iş birliği yaparak küçük parçalı piller üretmekte ve bunların birleşimini büyük bir batarya olarak kullanmaktadır. Bu sayede birçok parçanın bir arada kullandığı piller daha ucuz hale getirilmektedir. Ayrıca bu yöntem sayesinde araç ağırlığının büyük bir kısmını oluşturan batarya daha hafiftir. (Birer, 2020).

Batarya konusunda teknolojinin gelişmesinin en büyük faydalarından biri, elektrik arzında süreklilik için elektrik şebekesinde kesintisiz enerji sağlanmasına olan destekleridir. Elektrikli araçların otoparklarımıza girmeye başlamasıyla birlikte, evlerimizin otoparklarında, sitelerimizin ortak otopark alanlarında ve diğer yaşam alanlarında doğal olarak yüksek kapasiteli bir enerji depolama kaynağı edinilmiş olacaktır. Bununla birlikte evlerde de hem yenilenebilir enerji üretimi depolama amaçlı veya elektrikli araçların da şarj edilebilmesini sağlayan yaşam alanlarımızın kurulu güçlerine yakın büyük kapasiteli bataryalar kullanılabilecektir. Bu bataryaların yerleşimi açısından da evdeki alanların yetersiz olacağı öngörülmektedir. Şu anda araçlar için bile birçok yerde alan bulunmamakta veya alanlar çok yetersiz durumdadır.

Yaşam alanlarımızdaki ortak alanlarda bataryaların bulunmasının da dezavantajları bulunmaktadır. Batarya içerikli enerji depolama sistemlerinde gürültü ve ısı sorunlarına neden olabileceği yapılan çalışmalar ile birlikte ortaya çıkmaktadır (Taşcıkaraoğlu & Erdinç, 2019).

Ülkemizin önemli yer altı kaynağı olan Bor kaynaklı yakıt pilleri de mevcuttur. Günümüzde yaygın kullanımda olan tam elektrikli ve hibrit elektrikli araçların yanında bulunan yakıt hücreli elektrikli araçlarda bor, hidrojen yakıt pillerinden enerji elde edilmesi için kullanılabilmektedir (Horoz vd., 2020).

B. Elektrik Motorları

Elektrik motorları çok eski cihazlar olup günümüzde birçok sektörde kullanılmaktadır. Evimizde bile sayını tahmin edemeyeceğimiz kadar fazla makine içinde bu motorlar kullanılmaktadır. Aynı şekilde endüstri de hem çeşitli büyüklerde hem de çeşitli kullanım alanlarında elektrikli motorlar bulunmaktadır. Bu motorların arabalarımız da günümüzde çok sayışa kullanıldığını birçok otomatik çalışan cihazdan anlayabiliriz. Hayatımızın tüm alanında kullanımına alışkın olduğumuz bu cihazlar araçların hareket sistemini sağlayan ana motorunun da yerini almaya başlamıştır. Giriş bölümünde söz edildiği gibi elektrik motorlarının ana motor olarak araçlarda kullanılması da yeni bir gelişme değildir fakat 100 yıl önceki kullanılan elektrik motorlu araçlar hareket mekanizması olarak benze de modern araçlara geçile beraber aşağı yukarı araçların tüm sistemlerinde köklü değişiklikler olmuştur.

Fosil yakıtlı motorlardan elektrik motorlarına geçiş ile araç içinde sera gazı üretimi yok edilmektedir. Burada önemli konu da edinilen elektrik enerjisinin kaynağının mevcut petrol ürünlerine göre daha temiz ya da kirli olduğunun karşılaştırması yapılmasıdır. Türkiye gibi enerji üretiminin çoğunluğu petrol ürünlerine göre daha temiz (Özdemir, 2020) kaynaklar olduğunu düşündüğümüzde çevre açısından daha faydalı olacakları açıktır. Çin gibi elektrik üretiminin ağırlıklı kömür gibi kirli kaynaklardan yapıldığı (Paik, 2015) yerlerde ise tüm ekosistem içinde fayda sağlamak mümkün olmayacaktır. Bu şekilde enerji üretimini kirli yapan yerlerde elektrikli motorların yüksek verimi ve çalışmazken enerji harcamama gibi özellikleri nedeniyle yine de kazanım sağlamak mümkündür. Bu nedenle günümüzde çevre sorunlarının yoğun yaşandığını düşünürsek elektrikli motorlara geçişin artması faydalı olacaktır.

Elektrik motorları araçların bataryalarındaki elektrik enerjisinin yaklaşık yüzde 90 ilâ 95'ini hareket enerjisine dönüştürebildiği için yüksek verime sahiptir. Fosil yakıt kaynaklı içten yanmalı motorlar da ise bu oran çok daha düşük olup, bu motorlar yüzde 25 ila 30 verimlilikle çalışmaktadır. Elektrikli arabalarda kullanılan motorlar AC alternatif akım veya DC doğru akımdır. Genellikle DC elektrikli otomobil motoru 20 kW ile 30 kW arasında ve 96 ile 192 volt arasında çalışmaktadır. AC motorlar avantaj olarak basit ve ucuz olmasına rağmen, dezavantaj olarak da aşırı ısınmaya eğilimlidir. AC motoru DC pillerden beslemek için motor ile batarya arasında dönüştürücülere ihtiyaç duyulmaktadır. (Birer, 2020)

Elektrikli araçlar ile fosil yakıtlı araçların bir diğer önemli farklılığı ise, fosil yakıt kaynaklı olan motorlarda aracın hızı ile artan kinetik enerji fren ile ısı olarak çevreye yayılarak boşa harcanmasına neden olur. Elektrikli araçlarda ise; yavaşlarken aracın kinetik enerjisi elektrik motoru araçlığı ile geri kazanılır. Bu şekilde motor freni yapılması ile aracın tekerlerinde bulunan fren sistemlerindeki yük azalarak bu parçaların daha fazla kullanım imkânı oluşur.

C. Bilgi Teknolojileri ve Yapak Zeka

Yapay zekâ, günümüz araçlarda otonom sürücüsüz veya akıllı araçlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu kısımda teknoloji genellikle elektrikli araç kaynaklı değil de sürüş destek için kullanılacak yardımcı uygulamalar şeklinde olmaktadır. Elektrikli araca özgü yanı elektrik motorlarının ve batarya ünitelerinin yönetilmesinde kullanılmaktadır. Elektrikli araçların motorları fosil yakıtlı araçlar gibi bir tane olmak zorunda değildir. Birden fazla olabildikleri gibi konum olarak da aracın farklı yerlerinde olabilmektedir. Birden fazla olan motorların birbiri ile uyumlu çalışması aracın güvenli yol alması için de hayati bir öneme sahiptir. Her bir motorun dönme hızının takip edilebilmesi için kullanılacak ekipmanlar da sürekli elektrikli aracın bilgilerini işleyen sanal beynine iletilmeli ve olması gereken hızlar için motorun enerji beslemesi yönetilmelidir. Bu aşama da bataryanın yönetimi için kullanılacak ekipmanlar sanal beyin ile motorda olduğu gibi anlık olarak iletişim halinde olmalıdır. Bu iletişim de çift yönlü bir akış olacaktır, hem motordan alınan veriler alınıp işlenecek hem de motora komutlar gidecektir.

Bir diğer yapay zekâ kullanımı da elektrikli araçların şarj edilmesi için olacaktır. Batarya kullanan araçların yakıtları olan elektrik fosil yakıtlar gibi sıvı veya gaz halinde depolanmayıp elektrik enerjisi şeklinde depolanması gerektiği için elektrik şebekesinin kullanımı için de öncelik belirleme, ihtiyaç duyulan güce göre enerji kapasitesi bulma ve fiyatlama gibi işlemler gerekli olacaktır.

Elektrikli tüm araçların batarya ünitelerinin toplamı ile devasa büyüklükte bir depo sağlayarak ve bu depoyu enerjinin az kullanıldığı zamanlarda doldurarak enerji sektörüne kurulu kapasitenin daha verimli kullanımına çok önemli faydalar sağlayacaktır. Bu faydaların gündelik kullanım tarafını incelersek; 20 daireli bir apartman örneğinden gidelim. Garajında 5 adet elektrikli araba olursa ne olacağını ve tüm araçları şarj etmenin nasıl mümkün olacağını anlamaya çalışalım. Sadece 5 adet aracın şarj edilmesinin düşündüğümüzde elektrik kullanımındaki eş zamanlılık faktörü ve şarj zamanı göz önünde bulundurarak hepsini normal hız ile şarj etmek mümkün olabilecektir. Fakat 5 araba da aynı zamanda hızlı şarj isterse ya bazı evlerin kullanımdan çıkması gerekir ya da ana sigortadan enerji arzında sorun yaşanabilir. Örneğimizi daha da ileri götürerek 20 elektrikli aracın şarj edilmek isteneceğini ve hepsini kullanıcıların aynı zamanlarda yapmak istediğini düşünürsek normal şarjı bile eş zamanlı yapmak mümkün olmayacaktır.

Bu noktada hem enerji şirketlerine hem de kullanıcılara iş düşmektedir. Yerel şebeke kapasitesini bir anda hızla artırmak mümkün olamayacağı için, mevcutta bulunan imkânların optimum kullanımı çözümün bir parçası olabilecektir. Enerji değerleri, hem aynı trafo bölgesindeki binalar arasında, hem de bina içinde, boştaki kapasitenin uygun zamanda kullanımı için analiz edilmelidir. Buna ek olarak, araçlardan enerjiyi geri satma opsiyonu da şebekeye kapasite sağlanması ve kullanıcıya finansal kazanım anlamına gelebilecektir.

Şimdi teknik zorluklar aşıldığında ve teknolojik yatırımlar yapıldığında kullanıcının hayatını kolaylaştıracak bir senaryo ile devam edelim. Elektrikli araç kullanıcıları, elektrikli aracını yaşadığı konutun otoparkında aracını her zaman park ettiği yerde, aracın şarj noktasının elektrik şebekesi ile bağlantısı kurarak bıraktığını düşünelim. Elektrikli aracın şarjının yüzde 25 düzeyinde olduğunu gören araç sahibi, dolumu hemen başlatmak yerine işlemi sistem algoritmalarının kendisine sunacağı algoritmalara bırakarak işlemin sistem ve sonunda kullandığı otomasyon ile yapmasına izin verebilecektir. Bu algoritmalar kullanıcıdan aldığı talimatlar ile, kurallarında bulunduğu şekilde otomatik olarak aracı şarj da edebilecek, tersi yönde şebekeye enerji satarak elektrikli araç sahibine ekonomik kazanç sağlatabilecek veya sadece yarı otomatik pilot gibi davranıp sadece elektrikli araç sahibine bilgi sunup seçimi kendisinin yapması için yardımcı olabilecektir.

Yine bu tarz bir yapay zekanın çalışması sonucu elektrikli araç kullanıcılarının hayatına yansımasına bakarsak; kullanıcı telefonun bildirimlerinde enerji şirketlerinin teklifleri şu şekilde olacaktır. Bir enerji veya şarj altyapısı şirketi: Değerli enerji tedarikçimiz; elektrikli aracınızda 01:30 ile 04:30 saatleri arasında kullanabileceğiniz mevcut tarifeye yüzde 40 indirimli enerji tedariki teklifimiz bulunmaktadır. Kullanmak için web veya mobil uygulamamızı kullanınız. Başka bir enerji veya şarj altyapısı şirketi: Değerli enerji tedarikçimiz; aracınızda 02:00 ile 06:00 saatleri arasında kullanabileceğiniz mevcut tarifeye yüzde 50 indirimli enerji tedariki teklifimiz bulunmaktadır. Kullanmak için web veya mobil uygulamamızı kullanınız. Bir diğer enerji veya şarj altyapısı şirketi: Değerli enerji tedarikçimiz; size özel sunduğumuz yüzde 70 indirim şirketimize verdiğiniz talimata göre otomatik şarj başlat sınırları içinde bulunmaktadır. Elektrikli aracınızın dolumu 01:00 ile 05:00 saatleri arasında yapılacaktır. Değişiklik için web veya mobil uygulamamızı kullanınız.

Elektrikli aracın yerinde şarj edilmesi sırasında enerji şirketlerinin sistemlerinde oluşan işlemler de şu şekildedir; Scada / DMS / OMS (Elektrik Dağıtım Şirketleri Şebeke Otomasyon ve Yönetim Sistemleri) aracılığı ile şebeke üzerinde kullanılabilecek potansiyel kapasite ve teknik limitleri belirler. GIS (Coğrafi Bilgi Sistemi): Şirket varlıkları ile eşlenmiş harita tabanı sayesinde şebeke bağlantısı ve müşteri ilişkilerine ait bilgiler coğrafi konumlar içeriği ile sağlanır. İhtiyaç olduğu anda hızlıca bir elektrikli araç şarj istasyonun konumunu bulur. Bu işlemi yapabilmek için harita tabanlı altyapı çok önemli bir bileşen olacaktır. ETRM (Enerji Ticareti Sistemi): Uygun kapasite belirlenen yerler için fiyatlama oluşturulur. Bunun için, uygulamanın Enerji Borsası ile iletişimde olup piyasa fiyatları ve kendi iş kuralları çerçevesinde baz fiyat belirlenir. CIS (Müşteri Bilgileri Sistemi): Enerji şirketlerinde tüm müşterilerin ödeme ve işlem geçmişi aynı değildir. Şirket için bazı müşteriler ekstra fiyat avantajı sağlanabilecek şekilde sınıflandırmış olabilir. Rekabet için perakende şirketleri müşterilerine farklı paketler sunabileceklerdir. Örneğin verirsek; standart anlaşmalardaki birim fiyat da verilen indirimlere ek olarak 1.000 kilovatsaat enerji 03:00 ile 05:00 saatleri arası ücretsiz olarak veya çok daha fazla indirim oranları ile sunulabilecektir. Teknik olarak kapasite sağlanabilecek belirlenen müşterilere ait kredi skorları ve ek paketleri sağlanır. Enerji Satış Uygulaması: Belirlenen her bir müşteri için, diğer uygulamalardan sağlanan tüm veriler ışığında kişiye özgü teklif oluşturulur. Yukarı belirtildiği gibi, bu paket belli bir fiyatta indirim olduğu gibi, müşteriye ücretsiz sağlanmış belirli bir miktar enerji de olabilir.

D. Elektrik Koruma ve Otomasyon Elemanları - Elektrik Şarj İstasyonları

Yukarıdaki bölümde bildirildiği gibi elektrikli araçların bataryalarının şarj edilmesi için gerekli olan şarj istasyonları bulunmaktadır. Bu istasyonlar temelde elektrikli araç ile şebekenin bağlantısını sağlarken, bu bağlantı büyük güçlerde olduğu için bir elektriksel sigortalama ve koruma olması hem aracın hem de şarj istasyonlarını besleyen şebekenin zarar görmesini engellemektedir. Bunun yanında bu bağlantının uzaktan bir uygulama veya kullanıcı tarafından yönetilmesi gerekmektedir. Bu işlemi yapabilmek için de iki yönlü yani hem ölçüm alan hem de cihazlara komut gönderen otomasyon ekipmanları gerekmektedir. Şarj istasyonlarına ihtiyacın artması ile sayılarının da milyonlar seviyesinde olacağını düşünürsek bu alanda çok sayıda ekipman kullanılması gerekmektedir.

Şarj istasyonlarının kullanım alanları da düşünüldüğünde dar otoparklarda ve halka açık yerlerde dışarıda kullanılacak olmaları da bu cihazlar ürerinde yapılması gereken birçok geliştirme olduğunu göstermektedir. Gerek bu cihazların elektriksel güvenliği gerekse çalınma veya zarar verilmesine karşı da çok sayıda geliştirme gerekmektedir.

Günümüzde, elektrikli arabaların yaygınlaşmasının yavaş olması ile ilgili üzerinde konuşulacak birçok konu olmakla beraber, bunların en önemlilerinden biri araçların nasıl şarj edileceğidir. Pratik yöntemler kullanıcıların kendi tesislerine ait kapasiteleri kullanmaları dışında yaygın değildir. Herkesin kolayca şarja ulaşması durumunda da kapasite kullanımını bir kurala bağlamak gerekecektir. Burada araç sayılarının az olması durumunda bu işlemler kullanıcıların kendilerinin takibi ile olması mümkün olmasına rağmen, sayıların artması durumunda bu kullanıcılar aracılığı ile yapılması mümkün olmayacaktır.

Güncel açıklanan raporlara göre, Türkiye’de binli adetlerde olan elektrikli arabaları şarj etmek teknik bir sorun yaratmamaktadır. On binler civarında olduğunda da bazı istisnalar dışında önemli sorun olmayacaktır; fakat sayılar yüzbinler veya milyonlar olduğunda kesinlikle enerji sektörü mevcut güç kapasitesinin kapasitenin doğru kullanımı ve bataryaların yönetimi çok önem kazanacaktır. Elektrikli arabalar büyük bir güç kapasitesine sahip oldukları için, şarj olurken aşağı yukarı bir evinki kadar kurulu güce ihtiyaçları bulunmaktadır. Hızlı şarj edilmesi durumunda da ne kadar hızlandırmak istersek, o kadar güç artışı gerekecektir. Bunun için, ülkemizde satışta olan Renault markasına ait Zoe modelini incelersek; Hızlı şarj istasyonu olan 50 kW DC 3 x 80 Amperlik istasyonun şarj süresi 1 saat 5 dakika; Halka açık şarj istasyonu olan 22 kW AC 3 x 32 Amperlik istasyonun şarj süresi 2 saat 15 dakika; Ev tipi şarj aleti olan 2,3 kW AC 10 Amperlik cihazların şarj süresi ise 29 saat 34 dakika gibi belirtilmektedir. Burada görüldüğü gibi araçlar, şarj ekipmanları tarafından sağlanan güç miktarı yükseldikçe daha kısa sürelerde araçları şarj edebildikleri görülmektedir.

E. Yenilenebilir Enerji Ekipmanları

Elektrikli araçlar yaşam alanlarına yakın konumda bulunan düşük kapasiteli güneş, rüzgâr gibi yenilenebilir enerji üretimlerinin artmasına yardımcı olacaktır. Elektrikli araçların artışı ile enerji şebekesinde talebin yüksek olduğu zamanlarda şarj imkânı hem kapasite hem de fiyat açısından uygun olmayacaktır. Bu zaman dilimlerinde yaşam alanımıza bağlı bir üretim tesisinden gelen enerji günümüzde olduğundan daha çok talep görecektir. Bunun bir sebebi yüksek fiyat dönemlerinde de elektrikli araç sahiplerinin şarj etme zorunluluğu olması durumunda bunu ötelemeyecek ve yüksek maliyetle de olsa şarj işlemini gerçekleştirecek olmaları durumunda mevcut elektrik şebekesi sınırları zorlamadan kendi öz kaynakları ile sağlamaları imkânı sağlaması olacaktır. Düşük kapasiteli yenilenebilir enerji tesislerinin profesyonel enerji ticareti amaçlı kurulan büyük kapasiteli enerji tesislerine göre kilowatt başına düşen maliyetleri daha yüksektir. Elektrikli araçların artışı ile daha fazla düşük kapasiteli yenilenebilir enerji tesisinin kurulması bu konuda daha fazla üretim yapılmasını sağlatacak, üretim tesislerinin yaşam alanları içinde daha az yer kaplaması için teknolojik altyapı ve geliştirmeler artacak ve bunların sonucu olarak da bu tesislerin maliyetlerinde iyileşmeler sağlanacaktır.

Şebekede arz ve talep arasında bir denge sağlamasında günümüzde yenilenebilir enerjilerin mevcut teknolojiler ile kullanılması önemli zorluklar yaratmaktadır. En basit şekilde anlatıldığında rüzgâr ve güneş miktarının gün içinde sürekli değişmesi ve bazı zamanlarda hiç olmaması büyük bir dengesizlik kaynağıdır. Tüm elektrik şebekesi hem ülke bazında iletim hatlarının sürekli izlenerek yük miktarları ile dengelenmesi hem de enerji borsası aracılığı ile arz ve talep miktarı eşitlenmektedir. Bunun gibi bir dengelemeye her şebeke seviyesinde ihtiyaç olup, her bir aşamadaki dengeleme sistemin genel dengesine etki etmektedir. Kaynak değerleri sürekli değişen yenilenebilir enerji üretimlerinde bir çözüm verilerin daha önceki üretim ve tüketim verileri baz alınarak tahmin edilmesi ile talebin de buna göre ayarlanmasıdır. Çeşitli tahmin yöntemleri bulunmasına rağmen önceki benzer bir günün bulunması ve bunun haftanın benzer günü veya benzer özellikte bir zaman dilimi olması gibi yaygın olanları söz konusudur. Günümüz koşullarında pratikte bu çok mümkün olmamakla beraber, bu tesislere ilişkili durumda depolama birimleri olması durumunda kolay uygulanabilir olmaktadır.

Depolama birimleri veya bir başka kullanım şekli olan elektrikli araçlar hem enerji şebekesine hem de yenilenebilir enerji ürerim tesislerine bağlanmaktadır. Bu şekilde bir mimari de evler gibi yaşam alanları, tüketimleri için örneğin rüzgâr veya güneş gibi kaynaklardan edindiği enerji üretimini kullanır. Enerji piyasasında yenilenebilir enerjilerin artması için sağlanmış olan sübvansiyon mekanizmaları mevcuttur. Bu mekanizmalarda enerji üretim yatırımlarına kullanıcıları teşvik etmek için uzun süreli fazladan üretilen enerjiyi satın alma garantisi devlet tarafından verilmektedir. Bu uygulamanın pratik kullanımında, bir ortak yaşam noktası, kendi tüketiminden daha fazla enerji ürettiği enerjiyi çift yönlü ölçüm yapan bir akıllı sayaç aracılığıyla şebekeye satabilmektedir.

Sonuç

Elektrikli araçların sayıları arttıkça, bu tür araçlarda kullanılan malzemelerin gelişmesi için piyasada iştah artmakta ve bu nedenle malzeme üreticilerine de daha fazla üretim yapmak için yatırımlarını artırmaktadır. Bu alanda yapılan araştırma ve geliştirmeler sayesinde hem yeni teknolojiler sağlanırken hem de toplam üretim miktarı artan malzemelerin maliyetlerinde arzın artması ile iyileşmeler sağlamaktadır.

Özellikle bataryalar için bugüne kadar elektrikli araçlar boyutunda kullanım söz konusu olmamıştır. Bu kullanımın artması ile ısınma sorunlarından bataryaların kapladıkları alana kadar birçok konuda gelişme olması kaçınılmazdır. Bataryaların gelişmesinin en büyük faydalarından biri de elektrik şebekesinde kesintisiz enerji sağlamak için, bulunduğu yerdeki tesise yedek enerji imkânı sağlamasıdır. Ayrıca bu yedek enerjinin tesisin kendi imkânı ile üretilmesi söz konusu ise daha fazla fayda edinilmesi mümkün olacaktır.

Elektrikli araçlar ile fosil yakıtlı araçlarda olmayan ve bu dönüşüm ile kullanımı artan parçalarda yapılan araştırma ve geliştirme faaliyetleriyle de teknoloji gelişimine fayda sağlanabilecektir. Elektriksel kumanda ekipmanları ve haberleşme cihazlarında da fosil yakıtlı araçlara göre daha fazla kullanım bulunmaktadır. Bu da doğal olarak bu araçları daha teknolojik olmasına imkân tanımaktadır. Haberleşme teknolojileri ve bu araçlarda kullanılan diğer haberleşmeli algılama cihazlarının artması ile de kullanıcıların güvenliğini artırıcı özellikler daha fazla sağlanmaktadır.

Elektrikli araçlarda en temel değişim olan elektrikli motorlarda ise yaşanan gelişmeler ile bu motorları kullanana sayısız sektörde de fayda edinilmesi söz konusu olacaktır. Elektrik motorları çok eski bir teknoloji olmasına karşın bu motorların daha uygun kullanımı verim artışı, kullanım ömrünün artması ve daha fazla yerde kullanımı da mümkün olabilecektir.

Dağıtık üretim yenilenebilir enerjinin yaygınlaşması için de elektrikli araçların artışı bir hızlandırıcı faktör olacaktır. Bu tarz üretimler çok küçük güçlerde ve genelde ev ve iş yeri gibi alanlara bağlı oldukları için verimleri profesyonel enerji üretimi için olan daha büyük tesislere kıyasla daha düşüktür. Ayrıca güneş ve rüzgâr gibi yenilenebilir enerji kaynaklarında yaşanan gün içi dalgalanmalarla yaşanan üretim gücü düşmektedir. Dalgalanmalardaki güç miktarındaki değişim yanında voltaj değişimi de sıklıkla karşılaşılmaktadır. Voltaj değişimin yaşam alanındaki şebekeye bağlı olması durumunda bağlantılı olan cihazlarda yaşanabilecek kararsızlıklar ve daha da büyük bir sorun olan arızlar baş gösterebilecektir. Yenilenebilir enerji üretimlerinin bataryalara doldurulması ile elektrik şebekesine hiç dengesizlik yansımadan kullanımına imkân olacaktır. Bir başka faydası da enerji üretimin bağlı olduğu tesisin ihtiyacından fazla olması durumunda bu miktarın da kullanılmasına imkân sağlanacak olmasıdır. Mevcutta enerji depolama olmayan bir yerde enerji üretimi daha fazla ise ya şebekeye geri satılmakta ya da üretimi durdurarak arz ve talep eşitlenmektedir. Elektrikli araçlar ile batarya kapasitelerinin artışı arzın çok daha fazla artmasına imkân sağlayacak ve daha küçük yerlerde kurulan enerji üretim tesisleri artış sağlayacaktır.

Verimlilik açısından elektrikli araçları incelediğimizde kilometre başına hem ekonomik hem de dolaylı olarak yakıt tüketimi anlamında yerine ikame edeceği fosil yakıtlı araçlara göre avantajları bulunmaktadır. Elektrik ikincil bir enerji türü olduğu için birçok kaynaktan üretilme imkânı vardır. Halen Dünya’da enerji tüketimlerinin büyük kısmı yüzde 80'lik bir yüzdeyle fosil yakıtlardan sağlanmaktadır. Elektrik üretiminin de yarıya yakını kömür olmak üzere yüzde 68’i fosil yakıt kaynaklarından elde edilmektedir (Özdemir, 2020).

Fosil yakıtlı araçlardan elektrikli araçlara dönüşüm ile değişim yaşanan tüm bileşenlerin enerji sektörü içinde yarattığı etki incelendiğinde büyük bir enerji şebekesi potansiyelinin araçlar içinde toplandığı görülmektedir. Ayrıca bu potansiyelin beslenmesi için de hem enerji tedarikinin gelişmesi hem de artan depolama sayesinde daha verimli kullanılması mümkün olabilmektedir. Elektrikli araçlar temiz enerji için de bize kaynak çeşitliği sağlaması açısından da fayda sağlamaktadır.

Kaynakça

1. Kollamthodi, S., Duncan, K., Ian, S., Craig, D., Hausberger, S. 2015. The Potential for Mass Reduction of Passenger Cars and Light Commercial Vehicles in Relation to Future CO2 Regulatory Requirements, Report for the European Commission – DG Climate Action, Ricardo AEA
2. Saygın & Tör & Timourzadeh & Koç & Hildermeier & Kolokathis (2019). Türkiye ulaştırma sektörünün dönüşümü: Elektrikli araçların Türkiye dağıtım şebekesine etkileri.
3. Keun-Wook Paik, Sino-Russia Gas and Oil Cooperation Entering into a new era of strategic partnership, 2015
4. Sabit HOROZ, Arzu EKİNCİ, Ömer ŞAHİN Co-La-B Katalizörünün Sentezlenmesi ve Yakıt Pilinde Kullanılması, 2020
5. Yüksel Özdemir, Türkiye’nin enerji Stratejisi, 2020
6. McKinsey Electric Vehicle Index: Europe cushions a global plunge in EV sales
7. Renault Türkiye web sitesi Elektrikli Araclar yeni ZOE sarj batarya bölümü
8. Saygın & Tör & Timourzadeh & Koç & Hildermeier & Kolokathis (2019). Türkiye ulaştırma sektörünün dönüşümü: Elektrikli araçların Türkiye dağıtım şebekesine etkileri.
9. Taşcıkaraoğlu, A., & Erdinç, O. (2019). Paylaşımlı Elektrik Enerjisi Depolama Sisteminin Kullanımına Dayanan Bir Enerji Yönetimi Yaklaşımı. European Journal of Science and Technology
10. Gürkan Caner Birer, Elektrikli Araçlar, Bilim ve Teknik Nisan 2020
11. Otomotiv Distribütörleri Derneği Makro Ekonomik Değerlendirme (Ekim 2020)
12. IEA International Energy Agency, Global EV Outlook 2020
13. MIT Energy Initiative. 2019. Insights into Future Mobility. Cambridge, MA: MIT Energy Initiative
14. AB Komisyonu Sürdürülebilir ve Akılı Ulaşım Stratejisi 2020