Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Doç. Dr. Sinan Kıvrak, elektrik araçlar ve batarya teknolojisini Defensehere.com'a anlattı.
Batarya çeşitlerinin farklılıklarına da değinen Kıvrak, şunları söyledi:
Son zamanlarda elektrikli araçlarla alakalı çok yaygın bir kullanım ve ileriye yönelik kullanılacağına dair bir sürü çalışma ya da uygulama görüyoruz. Şimdi bu tür materyaller ve bataryalar alakalı bir bilgi verelim ki, bu iş ilerde gerçekten olur mu, olmaz mı, yatarım yapılabilir mi, yapılmaz mı ya da bu işin sonucu nereye gidecek, elektrikli araçlar nereye gidecek? Bu konularla alakalı ilk başta lityum bataryaları incelememiz gerekiyor. Şimdi günümüz teknolojisinde elektrik enerjisi çok önemli, elektrik enerjisiyle çalışan sistemler, hem verimli hem temiz, çevreye zararı olmayan sistemler ama bu sistemlerde kullanılacak olan enerji kaynaklarını iyi analiz edip, değerlendirmek lazım. Bu kapsamda yaklaşık 150-200 senedir kullanılan kurşun asit akülere baktığımızda, kurşun asit aküler kilogram başına 40 ile 60 watt/s enerji kapasitesine sahip olan bataryalardır. Kurşun asit bataryalar, Türkiye’de her şekilde üretilebiliyor. Teknolojisi çok eski değil, rahatlıkla ulaşabildiğimiz hatta daha da iyisini yapabileceğimiz bir teknolojiye sahip bir sistem. Üretim ile ilgili bir sıkıntı yok. Ülkemiz kurşun asit bataryalar ile alakalı yeterince çalışma yapıyor. Bu maksatla starter akü dediğimiz, normal şartlar araçlarda kulllanılan akülerimiz var, start-stop, marin, eyjem ve jel akülerimiz var. Bu akülerin ömrü, 150 cycle’dan başlıyor, 500 cycle’a kadar bu marin aküler dediğimiz ya da start-stop dediğimiz akülerde cycle ömrü 500 oluyor ama eyjem ve jel akülerde bu sayı 1000’e kadar yaklaşıyor. Tabii eyjem akünün de a ve b tipi var. B tipinin ömrü derin şarj da yüzde 75’ini derin şarj ettiğimiz zaman yaklaşık 2000 cycle’a kadar kullanılabiliyor. Şimdi bu aküler tamamen geri dönüşüme tabii tutulabiliyor. Enerji seviyesi düşük olmasına rağmen, kullanım ömrü, güvenliği gibi birçok konuda çok çok iyi. Tabi yine de her halükarda teknolojik sistemlerin, bugün ejyem ve jel akünün ömrü 2000 olarak değerlendirilebilir ama Fransızların uzaya gönderdiği mekikte kullandıkları jel akünün ömrü 8000 cycle. Yani aslında biz bu ömür meselesini batarya da teknolojiyi geliştirerek ilerletebiliriz. Niye illa kurşun asit akü diyorum? Kurşunun zararlı olmasına karşın, kurşun asit akü araçlarda tehlike irtifa etmiyor. Yani bir lityum gibi kendinden yanma, patlama, alev alma gibi bir özelliği yok. Dolayısıyla araçlarda kullanılacak olan enerji kaynağı olarak bizim ısrarla söylediğimiz hadise, eğer kişi, insan tarafından kullanılıyorsa burada lityum bataryadan mümkün mertebe şuan ki teknolojide çekinilmesi. Şimdi lityuma gelirsek eğer, lityumun ne tür özellikleri var? Lityum bilinen en hafif metal. Yaklaşık özgün ağırlığı 500 gr. Yani ne demek bu suyun üzerinde yüzebilen bir malzeme. Lityum aynı zamanda roket yakıtı olarak kullanılabilen bir malzeme. Lityum nadir bir element, her yerde bulunmuyor. Yani bulunduğu yerler nereler, lityum üçgeni dediğimiz; Bolivya, Meksika ve Şili üçgeninde daha çok bulunan bir ürün. Şimdi bu maksatla petrol kralı, lityum kralı, geleceğin petrol ülkesi, geleceğin lityum ülkesi gibi değerlendiriliyor. Kilogram başına fiyatlarına ton olarak baktığınız zaman, kısa sürede çok yüksek mevlalara çıktı. Dolayısıyla üretimde de sıkıntı da. İşte Bolivya’da ki darbenin sebebi, lityum ile alakalı üretim ve temin zordu. Elon Musk bunu açık açık söyledi zaten. Biz istediğimiz ülkeye, istediğimiz şekilde devrim yapabiliriz. Nasıl yapabiliriz, orda ki lityumu ucuza temin edilebilmesi için. Tabii çok fazla dillendirilmese de Afganistan’da Tora Bora dağlarının altında da lityum yataklarından bahsediliyor. Ne olursa olsun, dünyanın şuan ki mevcut araçlarının elektrikli olması, el aletlerinin ve cep telefonlarının lityumdan üretilmesi durumunda lityumun ömrü bilinen rezervlerle 30-40 seneyi geçmiyor. Dolayısıyla 30-40 sene sonra, bitecek bir üründen bahsediyoruz.
1 kw/s’lik bir bataryanın içerisinde 160-170 gr lityuma ihtiyacımız var. Dolayısıyla lityum ana etken malzemelerden birisi. Zaman geçtikçe, üretim arttıkça, lityum bir bataryanın fiyatı düşecek diye bir kural kaide yok. Şuanda lityum bataryanın fiyatı düşüyorsa, bu gayri ahlaki, gayri nizami yollarla lityum bataryanın içerisindeki malzemelerin temin edilmesinden geçiyor. Eğer bu malzemelerin normal batılı bir ülkenin kontrolünde çıkmış olmuş olsaydı, o malzeme ile alakalı çok büyük bir sıkıntı vardı. Sıkıntı da olacak. Dolayısıyla biz bütün elektrikli araç hayalimizi bundan 20-30-50 sene sonra bitecek olan bir malzemeye bağlayamayız ki rezervler azalmaya başladıkça fiyat çok daha yukarıya çıkacaktır. Dolayısıyla geleceğin elektrik anlamında kullanılacak araçlarında, elektrikli motor mutlaka kullanılacak, şimdi elektrik motor ile alakalı; elektrikli motor yandığı zaman durur, normal şartlarda. Ne demek bu, siz motordan 10 katına kadar güç alabilirsiniz. Yani 10 kw’lık bir motor 100 kw’lık bir motormuş gibi anlık itki sağlayabilir, anlık güç verebilir ama siz aynısını normal içten yanmalı bir araçta elde edemezsiniz. 10 beygirlik motor, 10 beygirlik çalışır. 12-13-14-15 beygirden sonra yanar. Dolayısıyla elektrikli araçlar, kilogram ağırlığı başına, yüksek enerji üretebiliyor, maliyeti çok yüksek değil. Tabii şunu da göz ardı etmemek lazım, yani mıknatıs kullanılıyorsa eğer elektrikli bir motorda bu sefer mıknatıs problemi başlıyor. Neodyum mıknatıs dediğimiz mıknatıslar, şuan da Çin’in kontrolü altında, isterse bunun fiyatını çok yükseltebilir, isterse düşürebilir. Sıcaklık gibi bazı dezavantajları var ama genel anlamda bugün asenklon motorları çok rahat elektrikli araçlarda kullanılıyor. Bu ürünler kullanıldığı zaman, elektrikli araçların hafif, sessiz, çevreye zarar vermeyecek şekilde üretilmesi, daha ucuz üretilmesi tabi ki mümkün fakat burada enerji kaynağını göz ardı etmemek lazım bakın bugün kurşun asit bataryalarda kilogram başına enerji seviyesi 40-60 watt/s, lityum iyon bataryalarda 160-260 watt/s arasında değişiyor. Ne demek bu 1 kg bataryamız varsa, size 1 saat boyunca 200-250 watt enerji verebiliyor. Peki, içten yanmalı motorlarla karşılaştırdığımız zaman. Yani yakıtı dizelle, benzinle karşılaştırdığımız zaman, avantaj ve dezavantaj olarak değerlendirildiğinde, önümüzdeki 50-100 sene bu işler niye hala içten yanmalı araçlarla devam edecek diye düşünürsek kilogram başına 1 litre, 1 kg benzinin ya da dizelin yaklaşık verdiği enerji seviyesi 14 kw/s. Biz bunun %20’sini araç tekerleklerine aktardığımızı düşünürsek, yaklaşık 1 kg yakıttan 2 kw/s’in üzerinde enerji verebiliyoruz. Şimdi birisi diğerinin neredeyse 10 katı büyüklüğünde ve çok ucuz. Rezerv olarak da baktığınız zaman, hala dünya petrol, fosil rezervleri en az 150 sene ülkeyi idare edecek bir pozisyonda.
Dolayısıyla elektrikli araçlarla ilgili tabi ki yatırım yapılacak, mutlaka çalışılacak, motorlarla ve bataryalarla ilgili ama bugünkü teknolojiyle lityum bataryayla bu işin olması avantaj değil. Şöyle mesela, lityum batarya normal şartlarda 65 santigrada derecenin üzerine çıktığı zaman, ısındığı zaman, şarj ya da deşarj ederken, ya da başka bir ısıya tabii olduğu zaman kendi kendine reaksiyona giren bir malzeme. 70’den sonra reaksiyonu durmayan bir ürün, 200 santigrad dereceden sonra kendi yanması için ihtiyacı olan oksijene kendi bileşenlerinden ortaya çıkaran ve 700-800 santigrad derecede de artık durdurulamayan bir yanma ile karşı karşıya kalan bir ürün. Dolayısıyla lityum bataryalarla alakalı hiçbir yangın, normal şartlarda söndürülebilir. Yani lityum yandıktan sonra söndürülebilir. Bu kadar tehlikeli olan bir ürünle bir araçta bunu kullandığınız zaman başınıza neler gelebileceğinizi düşünebiliyor musunuz? Tabi ki benzin de tehlikeli ama benzinin belirli bir kural, kaidesi var. Lityum kendi kendine reaksiyona giren yani söndürülemeyen bir sistem. Dolayısıyla lityum araçlar, eğer güncel manada bugünkü söylenildiği gibi, güncel hayatta kullanılmaya başlanırsa ekonomik olarak çok sıkıntılarla karşı karşıya kalacağız ve güvenlik açısında çok büyük sıkıntılarla karşı karşıya kalacağız. Birde çok fazla söylenmeyen ve dile getirilmeyen hadiselerden biri de şimdi lityumun hafıza etkisi yoktur ama lityumun yaşlanma etkisi vardır. Yani lityum kullanılsın, kullanılmasın her sene ömrünün yüzde 10’u ile 5’i ile yüzde 20’si arasında değişiyor. Kendi ömrünü kaybediyor. Yani en basit belirtisi de bir laptopunuzu hiç şarj-deşarj metodu ile kullanmadan sürekli olarak şarjda takılı kullanın 4-5 sene sonra ne yapıyorsunuz, kapasitesi yüzde 50’ye düşüyor. Yani öyle 20 sene ölü olan bir lityum diye bir şey yok. Ömrü 2000 cycle olan bir ömür yok. Yani bin kere bunu tam deşarj edebiliyorsunuz, tam şarj edebiliyorsunuz, bin kere doldur, boşalt. Yani deponuzu bin kere doldurup, boşaltabiliyorsunuz. O lityumu alıyorsunuz, geri dönüşüme veriyorsunuz ama diğer problemlerden bir tanesi de lityumla alakalı geri dönüşümler problemleri. Şuanda %35-%40’a kadar dönüştürülebiliyor ve bu bizim ülkemizde yok. Yani lityumla alakalı bir çalışma yaptıktan sonra ülkemiz, lityum çöplüğüne dönecek. Herkes elektriğin harcandığı mevlaya bakıyor. Hâlbuki siz bir araçta lityumu kullanıyorsanız, maliyeti+elektrik maliyeti üst üste koymanız gerekiyor. Bugün lityumun kw başına miktarı, şuanda 200 dolar, bu deniyor ki çok üretimle bu 100 dolara inecek, bırakın 100 dolara düşmesini, eğer bu yaygınlaşırsa 300-400 dolara çıkacak. Yani ben hep şunu söylüyorum, Elon Musk bugün elektrikli araçlar ile alakalı çalışma yapıyorsa buradaki amacı elektrikli araç üretmek değil, yani onun bir uzay hedefi var. Uzay kalkanı oluşturmak istiyor. Belirli bir uydu sistemine yerleştirip, onun gerekli haberleşme, istihbarat birçok amacı var. Bir uzay koridoru oluşturmak istiyor. Buradaki koridor için yatırım yapıyor. Parası yetmediği zaman alev silahı çıkarttı. Sattı ondan gelen parayla tekrar yatırımına devam etti. Oradaki amaç aslında bu konunun tekniğini bilen insanlar bunun lityumla olmayacağını biliyor. Ama 10-15 senelik süre zarfı içinde lityum parlayabilir, çok kullanılabilir. İkinci enerji kaynağı bulursak bu kabul edilebilir. Kilogram başına watt/saat değeri 500 watt’ın üstünde değer ve fiyat olarak da 100 doların altında ve geri dönüşümü %100 yapılabilen bir ürün bulursak herhangi bir sıkıntı yok herhangi bir çalışma olursa, elektrikli araçların alternatifi yok. Bugün elektrik motorundaki avantaj hiçbir içten yanmalı motor da yok. Kısa sürede tepki vermesi, istenilen torku üretebilmesi, kilogram başına güç miktarının çok yükse olması gibi birçok özelliği var. Dolayısıyla lityumla alakalı yapılan çalışmalarda, elektrikli araçlarla ilgili yapılan çalışmalarda, bizim ülke olarak çok dikkat etmemiz gerekiyor.
Güneş enerjisi panelleri ve sistemlerinin yaygınlaştırılmasıyla alakalı Türkiye’de yapılan ilk çalışmalarda biz karşı çıktık. Güneş panelleri ile ilgili sistem yapılmasına ve devletin buna destek vermesine biz karşı çıktık, neden; watt başına değeri 8 euroydu. O zaman Avrupa 44 euro/centten elektrik enerjisini alıyordu ama ne oldu Fransa battı. Almanya 44 euro/centti çok cüzzi miktarlara düşürdü. Türkiye çok akıllı bir politika gerçekleştirdi, o dönem girmedi. Destek işine girmedi. O zaman 8 euroya wattı mal olan bir güneş santralinin şuanda watt başına maliyeti, 0,5 dolar başına düştü. Yani biz eğer o gün o sisteme girmiş olsaydık, 50 sene çalışsa bile üreteceği elektrikli yatırım maliyetini karşılayamayacaktık. Bugünde aynı problem var. Biz lityum ile alakalı bir sisteme, yüksek değerlerde yatırım yaparsak bunun geri dönüşü ile alakalı çok büyük problem yaşayacağız. Bu konu ile alakalı Türkiye’de üretim yok. Yani herhangi bir madenden yılda 20 ton çıkartılan lityumla siz bir ülkenin lityum ihtiyacını karşılayamazsınız. Bizim kesinlikle içten yanmalı araçlar ile alakalı altyapıyı hızlı bir şekilde kurup, eş zamanlı devam ettirmemiz gerekiyor. Diyorlar ki büyük firmalar bu konu ile ilgili çok büyük yatırımlar yapıyorlar. Bu adamlar her şeye yatırım yapıyorlar. Onlar için 5-10-50 milyar dolar kazanan bir firma için 50 milyar dolar bir sistem para yatırmak çok problem değil. Biz elektrikli araçlar kullanılmayacak demiyoruz. Elektrikli araçlar eninde sonunda kullanılacak. Bir enerji kaynağı yani kilogram başına enerji miktarı yüksek bir enerji kaynağı bir batarya bulunmadığı sürece çok büyük bir problem var. Şimdi elektrikli araçlarla alakalı, mesela tavsiyemiz şu; Elektrikli arabayı kim öldürdü diye yazarsanız, internette, bir elektrikli aracın nasıl üretildiğini, nasıl çok tutulduğunu, herkes tarafından çok tercih edildiğini daha sonra da üretici firmanın stratejik olarak aynı ürünleri toplayıp, tamamen ortadan kaldırdığını görürsünüz. Şimdi o zaman ki üretilen araç, kurşun asit ile çalışıyordu. Bugünde biz aynısını söylüyoruz. Kimse şunu düşünmesin, biz buradan aracımıza binip, İstanbul’a gideceğiz. Bolu dinlenme tesislerinde aracı şarja takacağız. Araç şarj olurken biz yemek yiyeceğiz. Sonra geri gideceğiz. Pembe bir yalan. Neden pembe bir yalan, o dinlenme tesisinde 100 tane aynı anda şarj olmaya kalkarsa eğer, mevcut çekecek olduğu güç miktarı mümkün değil, 2-3 tane barajın çekebildiği kadar. Çünkü siz araç başına 100 kw çekerseniz, 10 tane araç 1 megawatt eder, 100 tane araç 10 megawatt eder. Yani 10 megawattlık bir barajın vermiş olduğu güç. Türkiye elektrikli araç için elektrik tesis altyapısı zaten buna müsaade etmez. Çünkü neden Almanya’da bundan 50 sene önce, bir eve çekilen kablo 50’lik kablo. Biz hala 10’luk kablo çekiyoruz, koskoca apartmana. Dolayısıyla bizim mevcut altyapımız, şebekemiz bahsedildiği gibi bu kadar elektrikli aracın şarj altyapısını sağlamaz.
Niye şarj altyapısını sağlamaz? Yarım saatte şarj edeceğiz. Yarım saatte şarj ettiğiniz için problem var. Bu sisteme kurşun asit kullanılsa, yaklaşık 10-20 kw/saat kullansa, şehir içerisinde kullansa, bugün kaçımız, günlük 50 km’den daha fazla yol yapıyor. Dolayısıyla şehir içi kullanacağımız bir araçta, kurşun asit akünün enerji seviyesi müsait olduğundan dolayı çok rahat elektrikli araç üretilebilir. Bu elektrikli araç, şehir içinde çok rahat kullanılabilir. Fiyatı düşük, geri dönüşümü ile tamamen ülke içerisinde gerçekleştirilebiliyor. Motoru, bataryası, sürücüsü; sürücü konusunda sıkıntımız yok yapabiliyoruz. Aynı şekilde lityum bataryaların şarj kontrol sistemleri ile alakalı da çalışıyoruz. Elektronik olarak Türkiye’de bir sıkıntımız yok. Yapamayacağımız bir şey yok. Bizim şuanda problemlerimiz, bu malzemenin, ham maddenin uygun fiyata sürdürülebilir bir şekilde temini ile alakalı bir problemimiz var. Biz kurşun asit ile ilgili bir araç gerçekleştirmiş olsak, 50-100 km gitmiş olsa, herkesin iki tane aracı olsa bir tanesi içten yanmalı, diğeri de kurşun asit akülü araç. Birini şehir içi diğerini de şehir dışında kullanmış olsa, Türkiye gerçekten elektrikli araçlara geçiş işlemini çok rahat halleder. Yani siz yarım saatte bir sistemi şarj etmeye kalkarsanız, ortalığı mahfedesiniz. Yani bugün elektrikli traktör denilen, 250-300 beygir denilen traktör bir köye bağlandığı zaman, o köyün trafosu yetmiyor, onu şarj etmeye yetmiyor, bahsedilen sürede. Hiçbir batarya 20 sene gitmez. Gitmiş olsaydı o batarya uzay mekiklerinde, uzaya gönderilen uydularda herkes alır kullanırdı. Orada kullanılan bataryalar çok özel olmalarına rağmen ömürleri oraya ulaşmıyor. Dolayısıyla yine fulence zamanında z’yi çıkarttı. 140 km menzil verdi ama deniz şartlarında 70 km’yi geçmedi. Daha sonra firma bu konuyu kapatmak durumunda kaldı. Siz lityumu üretmediğiniz sürece veya lityum ülkenizde çıkmıyorsa, o işe yatırım yapmak sadece sizi oyalar, başkalarının da para kazanmasını sağlar. Sizin de hayallerinizin yıkılmasına sebep olur. Elektrikli araca bakarken bu şekilde bakmak lazım. Yani dediğim gibi söndürülemeyen bir malzeme, kim çoluğunu çocuğunu bu malzemenin içinde yolculuk yapmasına rıza gösterir. Aracınızı şarj ettiniz, durduğu yerde aracınız kendi kendine alev alabiliyor. Reaksiyon bir kere başladığı zaman durdurulamıyor. Durdurulabilmesi için çok iyi soğutulması lazım, ya da özel kum ile alevlerin kapanıp hale getirilmesi lazım. Başka türlü döndürülemiyor. Yani bu pencereden baktığımız zaman, elektrikli araçlar, geleceğin olmazsa olmazı. Yani bu uçaklarda, otomobillerde kullanılacak ama şuan ki enerji kaynağı olarak da düşünülen lityuma göbek bağlayıp da, çok yüksek yatırımlar yapmamak lazım bunun başını ve sonunu çok iyi analiz etmek lazım. Yani bugün büyük şirketler Tesla, bu işe yatırım yapıyorsa, Tesla’nın kazanması gereken bir para var. Esas amacı nedir? Uzay koridoru oluşturmak ve dünyanın etrafında kubbe oluşturmak, uydulardan bir sistem oluşturmak. O bunun altyapısı için ihtiyaç duyduğu parayı buradan karşılıyor. Yoksa emin olun bu işle uğraşan herkes, lityumla bu işin olmayacağını çok iyi biliyor. Profesyonel manada iş araştıranlar. Yani bizim bu işe karşı olduğumuz, şöyle, böyle değil. Biz yüksek lisans ve doktora öğrencilerimizle beraber bu konuya çalışıyoruz. Uzmanlık alanlarımız batarya, batarya kontrol sistemleri, elektrikli araçlar, elektrikli araçlar ve motorlarla alakalı her türlü çalışmayı yapıyoruz. Karşı olmamızın sebebi, ABD’deki by Know-How’cılar gibi her şeye karşı çıkan değil, yanlış yöntem uygulanıyor, benzer bir konu tekrar söylüyorum; güneş enerjisi ile ilgili ilgilenenler çok iyi bilir. Orada uygulandı ve biz ülke olarak çok büyük bir kazanç sağladık. Avrupa’nın neredeyse birincisiyiz, güneş enerjisi konusunda. Ucuza sağlam bir sistem koyuyoruz. İspanya ile karşılaştırıldığımızda, biz İspanya gibi sömürü ülkesi değiliz, ya da başka diğer Avrupa ülkeleri gibi, boşa harcayacağımız ne zamanımız ne de paramız var.
Yani o elimizdeki parayı düzgün kullanmamız lazım, burada da lityumla alakalı bir elektrikli araç düşünülüyorsa, kesinlikle altyapısını çok iyi hazırlamamız lazım ve harcadığımız paranın hesabını düzgün yapmamız lazım çünkü eğer meblağlarla bu işe girilirse bu paramız çöp olur ki daha önce olduğu gibi. 3 adet elektrikli araç sistemi Çin’den alındı yüksek rakamlara, üzerinden 5-6 sene geçmesine rağmen şuanda o araçlar ortalıkta yok. Ne olduğunu da bilmiyoruz. Sonuçlandırırsak eğer elektrikli araçlarla ve bataryalarla ilgili, batarya insansız araçlarda olmazsa olmaz. Lityum iyon, lityum polimer bataryaların çok büyük avantajları var. Ne avantajı var, kapasite akımın 80 katına kadar, lityum polimer batarya enerji akım verebiliyor. Kurşun asit ile karşılaştırıldığı zaman hafif. Avantaj olarak çok avantajı var. Dezavantajlarını ise saydığım gibi. Bu dezavantajlar göz önünde bulundurulduğunda bunun toplumsal kullanımda problem olacağını biliyoruz. Dolayısıyla ona göre bu konu ile alakalı yetkililerin bu işin gerçekten Fizik, Matematik, Kimya’sını iyi analiz ederek, bu işe yatırım yapmasını tavsiye ediyoruz, başından beri söylediğimiz hadise bu. Güneş enerjisinde trendi yakaladık ve şuanda çok iyiyiz, elektrikli araçlarda da bir hata yapıp, o kazandıklarımızı heba etmeyelim."
