1--Elektrikli Araç Pilleri:
1—Pillerin Piyasa Payları:
1—Otomotiv Aküleri…………%30
2—Şarj Edilebilir Pil…………%16
3—Endüstriyel Pil……………%17
4—Şarjsız Pil………………...%37
2--ACAE -Avrupa Otomobil Üreticileri Derneği’nin koyduğu emisyon hedeferi aşağıdaki gibidir.CO2 emisyonu [g/km]--1996 -184//2000-170//2001-166//2015-120
2.1--Yeni uygulamaya göre araç üreticileri 2012’den sonra binek araçlarda 130 g CO2 / km hedefni tutturmak zorunda olacak ya da aşan kısımlar için vergi ödeyeceklerdir.
2.2--Bu vergiler 2012’de %20, 2013’te %35, 2014’te %60 ve 2015’te %95 cezalı olacak şekilde uygulanacaktır.
2.3--Yeni emisyon vergilerinin araç bazında değil, flo bazında uygu-lanacak olması otomotiv frmalarının ürün yelpazesinde elektrikli araçları bulundurmasını önemli bir flo emisyonu düşürme alternatif haline getirmiştir.
3—Çeşitli Pil Tipleri için Güç Yoğunlukları:
Pil Tipi….Spesifk Enerji (Wh/kg)..Enerji Yoğunluğu (Wh/L)..Kapasite (Wh/kg)
Kurşun – Asit……..30-50………70…………….120
Ni-Cd……………..45-80……..100……………181
NiMH……………..60-120…...240…………….178
Li-iyon (LiCoO2)…150-190….400…………….140
Li-iyon (LiMnO2)…100-130…100
Li-iyon (LiFePO4) …90-120…220………………150
3.1-
Kimyası…..Hücre Gerilimi (V)…..W/kg….$/kWh…..$/kW
Pb asit……2…………600…….200……….8
NiMH……1.2………1200…….750………30
Li-iyon………3.6……2000…….1000……..40
4-- Son yıllarda birçok otomotiv üretici-si Li-iyon batarya ile tahrik edilecek modeller üzerinde çalışmalarını duyurmaktadır. Bu gelişmeler gelecekte lityuma olan talebin artacağına dair beklentileri güçlendirmektedir. raç üreticileri 2010 yılında bu mo-delleri piyasaya çıkaracaklarını beyan etmiş olmalarına rağmen bataryadaki temel problemler aşılamadığı için tüm modeller prototip seviyesinde kalmıştır.
5- Ülkemiz batarya sektörü sadece kurşun asit akülerin üretilmesi alanında faaliyet göstermektedir. Kurşun asit akümülatörler, dünya batarya pazarında %50 civarında pay sahibidirler.
5.1--Ancak taşınabilir ve hareketli sistemlere olan ihtiyacın her geçen gün artması; kurşun asit akümülatörlerin enerji ve güç yoğunluklarının düşük olması nedeniyle pazardaki payının artmasına yönelik açılımları tıkamaktadır.
6-- Otomotiv endüstrisinde çoğunlukla Pb-asit, Nikel metal hidrür (NiMH) ve Lityum iyon/polimer (Li-iyon/polimer) olmak üzere kimyasal yapıları farklı üç tip batarya kullanılmaktadır.
7—Düşük maliyetinden dolayı bataryalar pazarda hâkim konumdadır-lar. Ancak bu bataryalar araçlarda; baş-latma, aydınlatma ve ateşleme gerek-sinimini karşılayabilmekteyken düşük enerji yoğunluğundan dolayı elektrikli ve hibrit elektrikli araçlarda kullanımı mümkün görünmemektedir.
7.1--Bu durum araştırmaları güç ve enerji yoğunluğu yüksek olan NiMH ve Lityum iyon temelli hücrelere kaydırmıştır.
8- Li-iyon piller diğer pil kimyalarına kı-yasla en fazla enerji ve güç yoğunlu-ğuna sahip pillerdir. En yakın takipçisi olan NiMH’e oranla enerji yoğunluğu bakımından üç kat ve güç yoğunluğu bakımından ise dört kat daha fazla kapasiteye sahiptir.
8.1--Ancak araç uygula-maları açısından bu değerler de yeter-siz kalmaktadır. Bu konuda Amerikan Enerji Bakanlığının belirlediği rakamlar elektrikli araçlar için enerji yoğunluğu 150Wh/kg ve güç yoğunluğu ise 460Wh/L’dir.
8.2--AB FP7 kapsamında hedef enerji yoğunluğu 200Wh/kg, güç yoğunluğu ise 500Wh/L)
9--Lityum İyon Pil:
9.1--Li-iyon piller genelde 3-4V gerilim, 100 Wh/kg - 150 Wh/kg arası spesifk enerji değerlerinde çalışan enerji depolama sistemleridir. Katot olarak lityumlanmış farklı metal tuzlarının alüminyum şerit anot olarak lityumlanmış graftin bakır şerit akım taşıyıcı üzerine kaplı halleri kullanılır.
9.2--Pilde kullanılan elekt-rolit organik çözücüler (etilen karbonat dimetil karbonat, EC-DMC) içinde çözülmüş lityum tuzlarıdır (özellikle LiPF6). Separatör ise polipropilen veya seramik yapıda olmaktadır.
9.3--Li-iyon piller düğme, silindirik, prizmatik veya tabaka (pouch) şeklinde üretilmekte olup şekil avantajları konusunda nihai bir fkir bulunmamaktadır.
9.4--Katot aktif maddelerden Co ve Ni içerikli aktif maddeler, gerilimlerinin yüksek olması ve elektrolitlerin bu yüksek gerilimler altında bozunması riskleri yaratabilmektedirler.
9.4.1--Hem ucuz olması hem de çevreye daha duyarlı olmasından dolayı ve ayrıca düşük gerilimleri nedeniyle daha güvenli olduğu bilinen LiFePO4 ve LiMn2O4 daha öne çıkmaktadır.
9.4.2--Gerilimi yüksek olmasına rağmen en fazla üzerinde çalışılan aktif maddelerden bir tanesi de teorik kapasitesi yüksek olması nedeniyle LiNiCoMnO2 bileşiği ve türevleridir.
9.5-- Türkiye’nin gelişmekte olan gerek elektrikli araç gerek batarya pazarında yer alabilmesi için devlet ve özel sektör destekli araştırma kurum ve kuruluşla-rını kapsayacak bir ulusal programa ve bu programı uygulamak için yol haritasına ihtiyaç vardır.
10—Gelecek Elektrikli araçlarda olup,elektrikli araçlarda Lityum iyon piller ön plana çıkmaktadır.Bu anlamda bu pilleri üretecek teknolojinin ülkemize kazandırılması için gereken çalışmaların devlet politikası olarak ortaya konması oldukça önemli.
Kaynak: Elektrikli Araçlar İçin Enerji Depolama Çözümleri-- Mühendis ve Makine-Cilt: 53 Sayı: 628--Dr. Muhsin Mazman*, Dr. Davut Uzun, Dr. Cem Kaypmaz, Emre Biçer -TÜBİTAK MAM Enerji Enstitüsü, Gebze/KOCAELİ
2--Elektrikli Araçlar İçin Lityum İyon Pil Teknolojisi:
1--1970lerde yeniden başlayan çalışmalara bağlı olarak kısa bir sürede metalik lityum , nikel kadmiyum (Ni-Cd) daha sonra nikel metal hidrür (Ni-MH) piller kullanılmaya başlandı.
2--Alternatif pil teknolojileri konusundaki çalışmalar, 1990lı yıllara gelindiğinde lityum iyon pillerin ticari olarak üretilmeye başlanmasıyla yeni bir ivme kazandı.
3--2000lere kadar olan çalışmalar güvenlik problemlerini çözmek, kullanılabilir kapasiteyi arttırmak ve maliyetleri azaltmak üzerine yoğunlaştı.
3.1--Bu süre boyunca Li- iyon piller mobil (dizüstü bilgisayar, cep telefon vb) uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaya başlandı.Ama elektrikli araçlarda kullanılabilecek bir seviyeye ulaşamadı.
4--Günümüzde bir çok firma prototip ve kısmen ticari elektrikli araçlarında Li-iyon pil kullandığını duyuruyor. Gelecek için de Li-iyon pillere güveniyorlar, ama bu araçlar hâlâ ticari olarak yaygın değil.
5--Yeni nesil benzinli araçlar her geçen gün daha az yakıt tüketiyorlar ve emisyonları daha düşük. Elektrikli araçların ticari başarı kazanabilmesi rakiplerinin üstünlükleriyle yarışabilecek çözümler sunabilmesine bağlı.
6--Bugün bataryada depolanan enerjinin kWh maliyeti 700-1000 $ civarında. Ticari değeri olan ürünlerde, maliyetlerin 200-350 $/kWh aralığının altına inmesi gerekiyor.
6.1--Şarjın daha uzun süre dayanması, şarj altyapısının yaygınlaştırılması ve şebekelerin şarj sistemlerine göre analiz edilerek düzenlenmesi ihtiyacı da ayrı başlıklar olarak karşımıza çıkıyor
6.2--Kullanıcıların elektrikli bir araçtan temel beklentileri bir dolumda en az 400-600 km menzil sağlaması, hızlı (mümkünse 10-15 dk içinde) şarj olması, performansını yüksek hızlarda da koruması, fiyatının rekabetçi olması, şarj istasyonlarının yaygın olması, bozulma oranlarının az olması, kullanım sırasında ve kaza anında güvenlik riski yaratmamasıdır.
7--İçten yanmalı motorla çalışan bir araç bir depo yakıtla yaklaşık 1000 km yol gidebiliyor. Elektrikli bir aracın 1000 km menzile sahip olabilmesi için yaklaşık 180 kWh lik bir bataryaya gereksinimi var.
7.1--Bu batarya kurşun asitle yapıldığında yaklaşık 6000 kg, NiMH ile yapıldığında yaklaşık 2250 kg, lityum iyon kullanılarak yapıldığında ise yaklaşık 1200 kg oluyor.
Pb-Asit……30 Wh/kg…….6000 kg
Ni-MH…….80 Wh/kg…….2250 kg
Li-iyon…….150 Wh/kg……1200 kg
Gelecek Li-iyon…>200 Wh/kg <900 kg
Süper Pil…..1500 Wh/kg…….120 kg
7.2--Li-iyonlu pil teknolojisi ile ilgili çalışmaların başarısına bağlı olarak bu ağırlığı 900 kg a kadar düşürmek mümkün görünüyor.
8--Elektrikli araçlar genellikle küçük ve 2 kişilik olacak, şehir içinde kullanılacak. Uzun menzillerde kullanmak üzere ikinci araca ihtiyaç duyulacak. Şarj istasyonları akıllı şebekelerle yenilenebilir kaynaklara yönlendirilecek.
8.1--Böylece şarjda kullanılacak elektriğin üretiminden kaynaklanan emisyonlar da olmayacak ve şehirlerde gerçekten de sıfır emisyonlu araçlar dolaşacak
Kaynak:Tübitak Bilim ve Teknik Dergisi
3--Elektrik Araçlarda Çözüm Değiştirilebilir Batarya Olabilir:
1--Bir süre önce Honda, değiştirilebilir ve şarj edilebilir pillerini geliştirmek amacıyla Panasonic şirketiyle anlaşma sağlamıştı.
1.1--Bu anlaşmasını Endonezya'da hayata geçirecek olan Honda, özellikle elektrikli bisikletler aracılığıyla değiştirilebilir bataryalarını test edecek.
2--Mobile Power Pack adı verilen bataryalar sayesinde sıkışık trafiklere çözüm sunmak isteyen Honda, iki tekerlekli araçların getirdiği trafik ve kirliliği azaltmanın yollarını düşünüyor.
2.1--Aynı zamanda bu pazarda kazanç sağlayabileceğini de ön gören Japon şirketi test amacıyla Endonezya'yı seçmesi çok şaşırtmadı.
3--Endonezya, Hindistan ve Çin'den sonra dünyanın üçüncü büyük motosiklet pazarıdır. Ayrıca hükümetin de bu trafiğe çözüm sunmak istediği ifade ediliyorken Honda ve Panasonic'in ortak kararı ülke için güzel sonuçlar doğurabilir.
3.1--Zaten bu testin ardından ortaya çıkan sonuç, elektrikli araçları teşvik ve ülkeyi, aküleri test etmek için en iyi yerlerden biri haline getirmek.
4--Honda, Panasonic ve Endonezyalı iş ortağı, Mobile Power Pack üretimi için çalışmalara başlamış durumda.
4.1--Bu bataryalar ile ilk olarak menzil ve şarj süresini çözümlemek isteyen şirketlerin, Endonezya'da şarj istasyonları kurmayı hedefledikleri dile getiriliyor.
4--Elektrikli Araçlarda Pil Teknolojisi:
1--Elektrikli Araçlarda bugün için kabul edile-bilir menzili, rekabet edebilir hacim, ağırlık ve maliyette güvenli şekilde sağlayabilen bir depolama sistemi mevcut değildir. Mevcut ticari uygulamalarda Nikel Metal Hidrür (NiMH) piller kullanılmaktadır.
2--Şarj edilebilir lityum pillerin ticari uygulamaları yaygın olmakla birlikte; yüksek kapasitelerde araç uygulamalarında kullanılabilirliklerinin önündeki güvenlik sorunları henüz aşılamamıştır.
3--Hem ucuz olması hem de çevreye daha duyarlı ol-masından dolayı ve ayrıca düşük geri-limleri nedeniyle daha güvenli olduğu bilinen LiFePO4 ve LiMn2O4 daha öne çıkmaktadır.
4--Elektrik depolama teknolojileri üzeri¬ne çalışan araştırmacılar, problemlerin çözümü konusunda en umut verici enerji depolama sisteminin Li-iyon pilleri olduğunda birleşmektedir.
5—Buna karşın araç uygulamaları açısından bu değerler de yetersiz kalmaktadır.
6-- Amerikan Enerji Bakanlığının belirlediği rakamlar elektrikli araçlar için enerji yoğunluğu 150Wh/kg ve güç yoğunluğu ise 460Wh/L’dir.
6.1—AB de ise AB FP7 kapsamında hedefer enerji yoğunluğu 200Wh/kg, güç yoğunluğu ise 500Wh/L.
7—Teknik Bilgiler:
7.1--Pil Tipi- Spesifik Enerji (Wh/kg)-- Enerji Yoğunluğu (Wh/L)-- Kapasite (Wh/kg)
1--Kurşun – Asit……30/50—70--120
2--Ni-Cd……………..45/80-100--181
3—NiMH……………60/120—240--178
4--Li-iyon (LiCoO2)…150/190—400--140
5--Li-iyon (LiMnO2)…100/130--//--100
6--Li-iyon (LiFePO4)….90/120—220--150
7.2--Pil Tipi- Hücre Gerilimi (V)--W/kg--$/kWh-$/kW
1--Pb asit—2—600—200--8
2—NiMH-1.2—1200—750--30
3--Li-iyon--3.6—2000—1000--40
4--Li-iyon piller diğer pil kimyalarına kı-yasla en fazla enerji ve güç yoğunlu-ğuna sahip pillerdir. En yakın takipçisi olan NiMH’e oranla enerji yoğunluğu bakımından üç kat ve güç yoğunluğu bakımından ise dört kat daha fazla kapasiteye sahiptir.
Kaynakça:
1--Elektrikli Araçlar İçin Enerji Depolama Çözümleri Dr. Muhsin Mazman*, Dr. Davut Uzun, Dr. Cem Kaypmaz, Emre Biçer-- TÜBİTAK MAM Enerji Enstitüsü, Gebze/KOCAELİ
2--www.tamindir.com/haber/honda-dan-trafik-sorunu-icin-degistirilebilir-batarya