Elektrikli araçlar (Electric Vehicles - EV), çalışma prensipleri doğrultusunda akaryakıtlı ve oto gazlı arabalara göre daha basit bir mekanik sistem barındırıyor. Bu yönüyle bakım işlemleri daha az maliyetli olmakla birlikte, gereklilik halinde batarya değişimi de hızlıca yapılabiliyor. Peki, sizce elektrikli araba bataryası, neden değişime ihtiyaç duyuyor olabilir? Cevabı çok basit!
Uzun ömürlü kullanıma sahip tüm pil ile çalışan araçlarda (akıllı telefonlar da dahil) olduğu gibi, araç bataryaları da belirli süreden sonra performans kaybı yaşayabiliyor. Burada da otomobil üreticilerinin EV kullanıcılarına sunduğu fırsatlar devreye giriyor! Batarya teknolojisinin getirdiği yenilikler ve bu alanda sunulan tüm çözümleri öğrenmek için okumaya devam edin…
1. Batarya Ne Demek? Sözlük Anlamı Nedir?
, İtalyanca kökenli bir sözcük olup, savunma ve teknoloji alanlarında farklı anlamlara gelir. Askeri bir terim olarak topçu birliklerini ve topların bulunduğu güverte parçalarını ifade eden bu kelime, elektronik dalında ise “pil” kelimesi yerine kullanılır. Bu alanda batarya, aygıtların çalışmasını sağlayan ana güç kaynağıdır.
Batarya
2. Batarya ile Çalışan Aletler Nelerdir?
Bugün çevrenizde ve özellikle de elinizin altında bulunan tüm şarjlı elektronik araçlar, kablosuz bir şekilde çalışabilmeleri için batarya ile üretiliyor. Diğer bir deyişle telefonlardan tabletlere, bilgisayarlardan fotoğraf makinelerine, hoparlörlerden elektrikli matkaplara kadar sık kullanılan pek çok aygıt, ana güç kaynağı olarak içlerinde bulunan batarya sayesinde çalışıyor. Teknolojinin gelişimi ile birlikte bu araçlar arasında, artık elektrikli araba da önemli bir yer tutuyor!
3. Elektrikli Araçlarda Batarya Nedir? Ne İşe Yarar?
Elektrikli otomobiller, geleneksel araçlardan farklı olarak akaryakıt veya oto gaz yerine şarj ile çalışıyor. Ünite/istasyon veya ev prizi aracılığıyla doldurulan şarj, elektrikli araç bataryasında depolanıyor. Bataryada depolanan şarj, kullanım esnasında elektrik motoruna aktarılarak aracın çok daha basit bir sistem yoluyla hareket edebilmesini sağlıyor.
İçten yanmalı motorlu araçlarda ise kullanılan akaryakıt veya gaz, marşa basıldığında ateşlenerek önce ortaya yüksek bir ısı enerjisi çıkarıyor. Ardından bu ısı, yaklaşık yüzde 75 kayıpla elektrik enerjisine dönüştürülerek aracın elektronik aksamlarına iletiliyor. Buna karşılık elektrikli araçlardaki motor, direkt olarak alternatör görevi gördüğü için depolanan enerjinin kayıp olmaksızın verimli bir şekilde kullanılabilmesini sağlıyor.
4. Elektrikli Araba Batarya Fiyatları Nedir?
Modern EV’lerin ilk kez piyasaya sürüldüğü 2010’ların başında birim (kW/s) başına yaklaşık bin dolar olan batarya fiyatlarının, 2020 yılında 150 dolara kadar düştüğü biliniyor. Batarya teknolojilerinin gelişmesi, ham madde üretiminin artması ve piyasadaki rekabet ele alındığında, fiyatların 2030’a kadar kW/s başına 73 dolara kadar ineceği bekleniyor. Bu doğrultuda 2021 için söz etmek gerekirse, 60 kW/s kapasiteli bir EV bataryasına 9 bin dolar veya daha az fiyatla sahip olmak mümkün olabiliyor.
4.1. Elektrikli Araç Bataryası Fiyatı Neye Göre Değişir?
Elektrikli araba bataryasının maliyetini, üretimde kullanılan ham madde ve kapasite (kilovatsaat - kW/s) belirliyor. Modern elektrikli araçlarda kullanılan pillerin en yaygını olan lityum-iyon bataryalar, kW/s değerine göre yukarıda bahsedilen fiyatlarla (2020: 150 dolar) alıcılarına ulaşıyor. Bu bağlamda 17 kW/s bir batarya ile 80 kW/s kapasiteye sahip batarya arasındaki fiyat farkı, yıldan yıla doğru orantılı olacak şekilde değişebiliyor. Ancak bazı firmaların sunduğu batarya kiralama olanağı sayesinde, satın alım maliyeti yerine düzenli olarak daha düşük ücretler de ödenebiliyor.
4.2. Elektrikli Araçlarda Batarya Kirası Hangi Durumlarda Geçerlidir?
Elektrikli araba akü fiyatları tek seferde ödeme bakımından pek çok kullanıcıya zorluk yaşatabileceğinden, kimi markalar (örn; Renault) bataryaları araçla birlikte satmak yerine eş zamanlı kiralama hizmeti sunuyor. Bataryanın değiştirme hizmeti ve sigortası da kira tutarına dahil ediliyor. Böylece bataryanın performansı düştüğünde veya zarar görmesi halinde, ilgili firma ek masraf olmaksızın yenileme işlemini gerçekleştiriyor.
Kimi otomobil üreticileri (örn; BMW) ise bataryalarına garanti desteği sunarak, yapılacak tüm işlemleri peşinen araç satış tutarına yansıtabiliyor. Bakım gerekmesi durumunda yapılacak işlemlerin hayli basit ve uygun fiyatlı olması, potansiyel EV alıcıları için cazip bir seçenek oluşturuyor. Özetle, batarya kirası veya satış uygulamaları markaların hizmet politikasına göre farklılaşıyor.
5. Elektrikli Araç Bataryası (Pil) Hangi Maddeden Yapılır?
Elektrikli araçların bataryaları genellikle lityum (lityum karbonat) bazlı olmakla birlikte; ağırlıklı olarak kobalt, manganez, nikel, alüminyum ve grafit gibi birincil bileşenlerin karışımından oluşuyor. Örneğin; Tesla bataryası (S modeli özelinde) lityumun dışında kobalt, nikel ve alüminyumdan oluşurken, dünyanın en çok satan elektrikli aracı Nissan Leaf’in bataryası ise lityum-manganez alaşımlı olarak üretiliyor. Bu bileşenlerden bazıları nadir olarak bulunan maddeler iken, bir kısmına göreli olarak daha kolay ulaşılabiliyor.
Lityum, yumuşak dokulu ve açık gümüş renkli bir metal elementi türüdür. Doğada diğer elementlerle birlikte bulunan lityum, pil teknolojisinde iyon alaşımlı bir şekilde kullanılır. Elektrikli araçların geleceği için alternatif ham maddeler bulma yönünde çalışmalar gün geçtikçe artsa da lityum iyon (Li-Ion) teknolojisinin günümüzde sektörü domine ettiği söylenebilir. Ancak en iyi lityum iyon bataryanın 250 kwh/kg özgül enerji ürettiği düşünüldüğünde, bu; benzinin enerji yoğunluğunun yüzde 2’si, hidrojenin ise yalnızca yüzde 1’idir. Dolayısıyla bu bataryalar her ne kadar EV’lerde kullanılsa da yakın vadede uçak ve tren gibi araçlarda kullanılmayacağı öngörülmektedir.
5.2. Kobalt Nedir?
Kobalt, doğada diğer minerallerle birlikte bulunan gümüş-beyaz renkli bir geçiş metali elementidir. Pek çok sektörde geniş bir kullanım alanına sahip olan kobalta, demir gibi manyetik özellik kazandırılabilmektedir. Bu nedenle bu element, elektrikli araba pili üretiminde manyetik etki için alüminyum ve nikel ile alaşımlı olarak kullanılır.
5.3. Manganez Nedir?
Manganez, geçiş metali sınıfında yer alan griye dönük görünüme sahip bir elementtir. Batarya üretiminde iletken bir katkı maddesi olarak kullanılan manganez, pil hücrelerinin katot (pozitif kutup) kutbu için diğer elementlerle (lityum-nikel-kobalt) alaşımlı hale getirilir.
5.4. Lityum Karbonat Nedir?
Lityum karbonat, lityum tuzu olarak da bilinen ve beyaz toz görünümüne sahip olan inorganik bir bileşik türüdür. Diğer lityum ürünlerinin üretiminde kullanılan bu bileşik, ilaç ve elektronik endüstrilerinde geniş bir yer tutar. Lityum karbonat, batarya teknolojisinde ise lityum kobalt oksit elde edilmesinde kullanılır.
Çok uluslu yatırım bankası Goldman Sachs’ın yaptığı araştırmaya göre; 70 kwh bataryaya sahip olan Tesla S modelinde, 63 kilogram lityum karbonat eş değeri (lithium carbonate equivalent) ham madde kullanılmıştır. Bu da 10 bin telefonun içeriğindeki lityum pil ham maddesine eş değer bir miktar anlamına gelmektedir. Dolayısıyla elektrikli araçların pazar payında yüzde 1’lik artış olması, lityum karbonata olan talebin yıllık bazda 70 bin ton artacağını göstermektedir.
5.5. Grafit Nedir?
Grafit; grimsi-siyah renkli, yağlı ve esnek bir karbon minerali çeşididir. İyi elektrik iletkenliğinden dolayı pil teknolojisinde de kullanılan grafit, yardımcı malzeme olarak bataryadan en iyi verimin alınabilmesini sağlar. Yapılan yeni çalışmalarla, grafit tabakaları ayrılarak süper iletken bir malzeme olan grafen elde edilebilmektedir. Batarya teknolojisinin geleceği olarak görülen grafen piller, lityum pillere göre 7,5 kat daha fazla şarj edebilme kapasitesine sahiptir. Ayrıca lityumdan daha ucuz bir malzeme olmasıyla, batarya maliyetlerini büyük oranda düşüreceği de öngörülmektedir.
5.6. Nikel Nedir?
Nikel, korozyona karşı dayanıklı bir madde olarak genellikle diğer elementlerle alaşımlı kullanılan bir metal türüdür. Ayrıca diğer metalleri korumak amaçlı kaplama olarak da tercih edilen bu madde paslanmaz çelik, mıknatıs, para vb. gereçlerin üretiminde kullanılır. Pil teknolojisinde de bu özelliği doğrultusunda tüm batarya çeşitlerinin üretiminde önemli bir rol oynar.
5.7. Alüminyum Nedir?
Alüminyum, yumuşak bir metal türü olup doğada çoğunlukla boksit cevheri olarak bulunur. Oksitlenmeye karşı oldukça dirençli bir element olan alüminyum, hafif yapılı olması sayesinde uzay ve havacılık gibi önemli sektörlerde kritik bir yer tutmaktadır. Bu metal, modern EV bataryalarında nikel ve kobalt ile birlikte kullanılır. Ni-Co alkalin adıyla da bilinen bu şarj edilebilir piller, hızlı dolum ve yüksek performans özellikleriyle öne çıkar.
6. Elektrikli Araba Batarya Ömrü Ne Kadardır?
Elektrikli arabaların batarya ömrü, tıpkı akıllı telefonlarda olduğu gibi bataryanın malzemesine ve kullanım yoğunluğuna bağlı olarak değişkenlik gösteriyor. Yapılan kimi araştırmalar EV bataryalarının değişim gerekmeden 20 yıla kadar kullanılabileceğini gösterse de, pek çok otomobil üreticisi bataryanın öngörülen ömrü doğrultusunda 8 ila 10 yıl garanti sunuyor. Bir Li-Ion batarya, ortalama olarak 500 ila 1000 kez şarj edilebilme özelliğine sahip olup, ömrü boyunca 100-160 bin kilometre arası menzil katedebiliyor.
6.1. Elektrikli Araba Batarya Değişimi Nasıl Yapılır?
Elektrikli araçların bataryaları, aracın markasına göre modüler veya görece daha kompakt bir sisteme sahip olabiliyor. Tam modüler tasarıma sahip olan araç bataryaları, yüzde 5 veya daha fazla performans kaybı yaşadığında belirli hücrelerin değişimine olanak tanıyor. Böylece komple değişime gerek olmaksızın bataryanın ömrü uzatılabiliyor.
Kompakt yapıda tasarlanan bataryalar ise yine birden fazla parçaya sahip olup modül değişimine imkân sağlıyor. Ancak bu türlerde genellikle, üretici tarafından garanti edilen kilometre veya kullanım süresi sonunda servis noktalarında değişim yapılıyor. Kimi batarya üreticileri ise kurdukları istasyonlarla, dönüşümlü batarya kullandırma hizmeti veriyor. Böylece mevcut bataryanın şarjı bittiğinde, kullanıcılar abonmanlık üzerinden hızlıca batarya değişimini yaptırarak yola devam edebiliyor.
Özetle…
EV teknolojisi geliştikçe araç ve batarya üreticileri de kullanıcılar için yeni ve kolaylaştırıcı hizmetler geliştirmeye devam ediyor. Son beş yıl içerisinde piyasadaki dönüşüm göz önünde bulundurulduğunda, EV’lerin yakın zamanda geleneksel otomobillere kıyasla hizmet ve kullanım açısından çok daha fırsatlarla dolu olacağı öngörülüyor. Peki, siz tüm bunları kaçıracak mısınız?