Elektrikli Ekosistem

Milyonlarca elektrikli aracın yığınlar halinde otoparklarda ve garajlarda dizilmiş ana şebekeden enerji yüklediğini hayal edin. şimdi hayalinizi bir adım daha ileriye taşıyıp enerjiye talebin patladığı saatlerde, bu araçların her birinin depoladıkları enerjinin bir kısmını şebekeye aktardıklarını gözünüzün önüne getirin. işte otomotiv endüstrisini gelecek beş yıl içinde başlatan aşağı  değiştirecek itici güç bu olacak. Elektrikli ulaşım vizyonu, bir dizi faktörün bir araya gelmesi sonucunda ortaya çıktı. Özellikle Hindistan ve Çin gibi gelişmekte olan piyasalarda sürekli hareket halinde olmak isteyen insan sayısı her geçen gün artarken enerji tüketimi de dikkate değer derecede yükseliyor. Geçmişte bu talep, temel olarak fosil yakıtlarla karşılanırdı. Ancak zaman tükeniyor çünkü fosil kaynaklar artık kuruma aşamasında ve neden oldukları CO2 salınımları da iklim değişikliğinin ivmelenerek artmasına sebep oluyor. Bu nedenle rüzgar ve güneş enerjisi gibi yenilenebilir ve CO2 içermeyen enerji kaynaklarını Kullanmak isteyen enerji tedarikçilerinin sayısı her geçen gün artıyor. Ancak bu şirketlerin kazançlarının hava koşullarına bağlı olması ciddi bir sorun olarak kendini gösteriyor. Bu tip kaynaklardan Gelen elektriğin payı arttıkça enerjileri anında akıtılabilecek geçici depolama tesislerinin Geliştirilmesi ihtiyacı da artacak. Burada bir öneri olarak, elektriğe ve fiyatına bağlı olarak herhangi bir enerji istasyonunda elektrik satın alabilen veya genel şebekeye elektrik satabilen elektrikli araçlar için geliştirilmiş pillerden faydalanmak fikri ileri sürülebilir. Örneğin akşam geç vakitler veya sert iklim koşullarında olduğu gibi, şebekede bir elektrik fazlalığının olduğu saatlerde “dolum yapmayı”  cazipleştirmek için elektrik fiyatlar düşürülebilir. Tersine iklim koşullarının normal olduğu ya da gündüzleri enerjiye  aşırı talep olduğu saatlerde, pek çok araç sahibini kendi elektriklerini şebekeye geri satmaktan kâr ettirecek şekilde elektrik fiyatları artırılabilir. Aslında otomobillere kurulabilecek akıllı bir yönetim sistemiyle sürücünün o gün için ne kadar yol alacağı ve o mesafe için ne kadar elektrik gerekeceği otomatik olarak hesaplanarak bu kararın kendiliğinden alınması sağlanabilir. Zaten gün içinde otomobillerin çoğu günün büyük bir kısmı açık kaldıklarından işyerlerindeki park yerlerinden, halka açık otoparklardan veya evlerin garajlarından ana şebekeye sürekli bağlı olabilirler. Elektrik fiyatlarının arza ve talebe göre esnek bir sistemde belirlenmesi, depolarını bir kerede tamamen doldurmak isteyerek elektrik fiyatlarının roket hızında fırlamasına neden olan milyonlarca aracın sayısını da azaltacaktır.

Gelir yaratan arabalar.

Baş parmak kuralına göre maksimum çıktısı üç megawatt olan her bir rüzgar türbinine karşılık, potansiyel birer enerji depolama birimi olarak 300 civarında elektrikli otomobil olması gerekiyor. Otomobillerden mobil birer enerji depolama birimi olarak faydalanmak bir taşla iki kuş vurulması demek. Araç akülerinin hemen hemen sonsuza dek yüklenip boşaltılabileceğini varsayarak, enerji tedarikçisi şirketlere yenilenebilir kaynaklardan gelen ekstra enerjiye karşı kendilerini koruyabilecekleri bir tampon sağlanırken, araç sahiplerine de pillerini doldurmalarını finanse etmeleri için ekstra bir gelir kaynağı yaratılmış olacak. Bu nedenle pillerin geleceğin elektrikli araçlarında en pahalı bileşenlerden biri olacağını tahmin etmek hiç de zor değil. Bugün orta sınıf bir arabanın 100 kilometrelik mesafe Almak için tahminen 15 kilowatt saatlik enerjisi olan bir pile ihtiyacı bulunuyor. Bu tip bir pilin şimdiki maliyeti ise 10 bin dolar. Ancak bu tip mobil enerji tesisleri açısından Elektrikten yarattıkları gelirle finanse etmenin yanı sıra diğer seçenekler de mevcut. Örneğin araç sahipleri bu pilleri satın almak zorunda kalmayabilirler. Onun yerine herhangi bir enerji tedarikçisinden leasing yoluyla kiralamaya gidebilirler. Bir başka ifadeyle enerji tedarikçisi şirketler kendi enerji depolama kapasitelerini halka açarak sattıkları pillerin finansmanını izleyen dönemdeki “ikincil kullanım” esasına dayandırabilirler. ~

Gelecekle ilgili herhangi bir konseptin, elektrikli arabaların gelecekte hangi şekle bürüneceklerinden ve elektrik kompozisyonunda ne tür roller oynayacaklarından bağımsız olarak en önemli paydaşları bir araya getirmesi gerekir. Bunlar politikaları gerekli paradigma değişikliğinin önünü açabilecek elektrik üreticileri, otomobil üreticileri, tedarikçiler ve hükümetlerdir. Bu konuda Almanya’da ilk adım ekonomi ve teknoloji bakanlığı (BMW), ulaştırma, inşaat ve kentsel sorunlar bakanlığı (BMVBS), çevre, doğanın korunması ve nükleer güvenlik bakanlığı (BMU) ve eğitim ve araştırma bakanlığının (BMBF), Kasım 2008’de “Elektrikli Ulaşım” Başlıklı ulusal strateji konferansını düzenlemesiyle atılmış oldu. Bu konferansta E.ON, RWE ve  Evonik gibi enerji tedarikçileri, Volkswagen, Daimler, Continental ve Bosch gibi otomobil üreticileri ve Siemens gibi elektronik bileşen şirketleri ile çeşitli araştırma enstitüleri bir araya getirildi. Alman Ulaştırma Bakanı Wolfgang Tiefensee, toplantıda yaptığı konuşmada, “Benim asıl hedefim elektrikli Ulaşımdan yeni bir ulaşım kültürü ve yeni bir kentsel planlama sistemi yaratılmasını başaracak yeni bir buluş olarak faydalanmaktır” demişti. Çevre Bakanı Sigmar Gabriel ise tampon birer depolama birimi olarak faaliyet gösteren elektrikli arabaların yenilenebilir enerji kaynaklarıyla önemli bir bağ kurulmasına yardımcı olacağını düşündüğünü belirtmişti. Gabriel’in söylediğine göre Almanya, elektrik kompozisyonu içindeki yenilenebilir enerji kaynaklarının payını bugünkü yüzde 15 değerinden 2020 yılına kadar yüzde 40’a yükseltmeyi planladığından böylesi bir gelişmenin bu ülke açısından değeri çok fazla.

Pil ittifakları.,

Söz sırası, elektrik arzında elektrikli ulaşım sağlayan bileşenlere veya elektrikli otomobillerin üretimine geldiğinde, Almanya şu anda lider konumda. İster konvansiyonel olsun ister rüzgar veya güneş termal,

bu ülke dünyanın en verimli enerji tesislerini tasarlıyor ve ayrıca enerjiyi uzak mesafelere minimum kayıpla taşıyabilecek sistemler de geliştiriyor. Otomobiller söz konusu olduğunda ise Almanya hem elektrikli motorlarda hem araç elektronik sistemlerinde liderliği kimseye kaptırmıyor. Ancak iş pil Teknolojisine gelince durum değişiyor. Bu alanda en son yenilikler Çin’de ve Kore’de gerçekleştiriliyor. Her ne kadar tüm dünyadaki lityum-iyon pillerin sadece yüzde 1’i Almanya’da üretiliyor olsa da, bu alanda halen yeni bir şeyler geliştirebiliyor. Evonik’in ifltiraki LiTec’den üç bilim insanından oluşan bir Takım, lityum-iyon pilleri için kısa devreyi engelleyen bir separatör geliştirerek yüksek performanslı birimlerin çok daha güvenli çalışmalarını sağladı. Lityum-iyon piller, elektrikli arabalar› çalıştırabilecek tek seçenek olarak görüldüklerinden bu bir hayli önemli bir gelişme. Aslında temel olarak otomotiv ulaşımında gerekli enerji yoğunluğunu sağlayabilen tek pil türü de denilebilir. Zaten bu nedenle BMBF de, Almanya’nın bu alanda havlu atmamasını sağlamak için bir “Lityumiyon Pil” ittifakı kurmuş durumda. Bu arada BMW’i de son teknoloji ürünü sürücü sistemleri geliştirmek için “Mobilite ve Ulaşım Teknolojileri” adı altında bir araştırma programı başlatmış bulunuyor. Burada asıl odak olan hibridlerin yanı sıra otomobiller için yeni enerji elektroniği sistemlerine yoğunlaşılacak. İyi denilebilecek bir elektrikli

aracın takriben 300 kilometre yol alabilmesini sağlayacak 42 kilowatt saatlik bir pile sahip olması gerekir  (bir başka ifadeyle 100 kilometre başına 15 kilowatt saat enerji tüketimi olması gerekir). Normal şartlarda 230 volt’luk voltaj ve 16 amps’lik akım değerlerinin yeterli olacağını varsayarsak böylesi bir pilin şarj etmesi için gereken süre yaklaşık 12 saattir. Siemens Kurumsal Teknolojiler’de bir elektrikli ulaşım takımının başkanı Profesör Gernor Spielgelberg  ise, “Ancak 400 volt ve 25 amps’lik bir ortamda bu pil sadece iki saat içinde tekrar şarj edilebilir” diyor. Almanya’daki bütün evlerde trifaze akım bağlantısı olduğundan 400 volt potansiyeli zaten mevcut. Spielgelberg, “şu anda yapbozda tek eksik kalan parça, araçlar ile elektrik şebekesi arasında uygun bir arayüz geliştirilmesi” diye ekliyor. Siemens’in Enerji ve Endüstri sektörleriyle çok yakın çalışan Spiegelberg’in ekibi, bu şirketin elektriğin mobilitesi araştırmalarında ve geliştirmelerinde merkezi bir rol oynuyor. ~

Bu ekibin odağında ise elektrikli araç sistemlerinin gereksinimleri ile mobilite enerji şebekesi altyapısının tasarlanması bulunuyor. Siemens mühendisleri, diğer şeylerin yanı sıra elektrik üretimi ve dağıtımı seçenekleri, ulaştırma ve enerji yönetim sistemleri, akıllı ölçümler, enerji elektroniği,yazılım, sensörler ve elbette elektrikli sürücüler ile enerjinin depolanması ve geri kazanımı üzerinde incelemeler yapıyor. Elektrikli sürücüler, enderji depoları olarak hizmet vermelerinin yanı sıra Siemens’in Çevreci Portföy’ünün önemli birer parçası haline de gelebilirler. Zaten enerjiyi içten yanmalı motorlara kıyasla çok daha verimli kullanmalarının sırrı da burada yatıyor. Spiegelberg, “Bugünkü potansiyelimizle 2020 yılına gelindiğinde sadece Almanya’da yollarda 4,5 milyon elektrikli araç olacağına inanıyorum. Bu araçların tümü mevcut şebekeden elektrik alabilecek. Aslında bunun son derece mütevazi bir tahmin olduğunu da söylemeliyim zira bu rakamda sadece günde en fazla 70 kilometre yol yapan ve ailelerin ikinci araba olarak gördüklerinin yarısı dikkate alınmıştır” diyor.

Şebekeye katılan arabalar. Siemens’in enerji tedarik zincirinin tüm halkalarında yıllarla ifade edilen bir deneyimi ve kimsenin küçümsemeye cesaret edemeyeceği devasa bir uzmanlığı var. Nitekim şirket, araç parçalarından enerji şebekesi bileşenlerine kadar geleceğin elektrikli ulaşım sistemlerinin tasarlanmasında ideal pozisyonunu şimdiden almış durumda. Siemens’in enerji sektörü bölümünden Tobias Wittman, 2008 yılında Berlin’deki Elektrikli Ulaşım Ulusal Strateji Konferansı’na bu bilinçle katıldığında, “Araçtan şebekeye Senaryosu” isminde bir yazılımın sunumunu yapmıştı. Merkezi ve dağıtılmış enerji sistemleri arasındaki etkileşimin simülasyonunu yapan bu program, elektrikli arabaların hem bir enerji tüketicisi hem bir enerji kaynağı olarak oynayacakları rolü göstermişti. Araçların doğru zamanlarda nasıl şebekeden ucuz elektrik çekip depolayabilecekleri ve sonra gün içinde zamanı geldiğinde nasıl kâr ederek bu elektriği şebekeye geri satabilecekleri anlatılmıştı. Siemens Enerji Sektörü, EDISON (Dağıtılmış ve Entegre bir Pazarda Sürdürülebilir Enerji ve Açık Ağlar Kullanan Elektrikli Araçlar) projesi olarak bilinen bir uluslararası konsorsiyumla 2009 şubat ayında Danimarka’da bir ortaklık sözleşmesi imzalamakla bu tip bir sistem için bir araştırma ittifakı kurmuş oldu. Siemens’in bu konsorsiyumdaki etkinliklerden sorumlu başkanı Sven Holthusen, “Bu projenin amacı, elektrikli ve hibrid araçlar için kullanılan elektrik enerjisi depolayan cihazların ve şarj ile deşarj etme teknolojilerinin standartlaştırılmasıdır. Bizim işlimiz, elektrikli araçların kamu şebekesine bağlanma Potansiyeli üzerinde araştırmalar yapmak” diye konuşuyor. Siemens, EDISON projesinin bir ortağı olarak, şarj etme istasyonlarında ve ilgili kontrol sistemlerinde pil kapasitelerinin optimum Kullanımını sağlamak için gerekenler gibi kilit teknolojilerin koordinasyonu ve temininden sorumlu. Aslında bu sistemin kalbinde, pillerin şarj edilmesini ve şebekeye enerji aktarımını yöneten enerji elektroniği ile iletişim sistemleri yatıyor. Tüm bunlar, 2020 yılına kadar tüm elektrik enerjisinin Yüzde 50’sini rüzgardan sağlıyor olacağını duyurmuş Danimarka’nın planlarıyla uyum İçinde. Sonuçta bu ülke fazla elektriğin depolanması için çözümler geliştirilmesini bir hayli kritik görüyor. Spiegelberg bu durumu şöyle açıklıyor: “Eğer rüzgar enerjisini depolama seçeneği üzerinde düşünmezseniz yeterli ve istikrarlı bir enerji arzı sağlamak için normal çıktının altı katı kadar sistemler kurmanız gerekir”

Mobil enerji tesisleri. Elektrikli araçları şehir şebekesine bağlamak, çok yüksek miktarlarda enerjinin her iki yönde de hızla akmasına neden olacağından dikkate değer bir meydan okumanın ortaya çıkmasına sebep olabilir. Düzenleyici enerji, şebekedeki frekans dalgalanmalarını yok etmek için enerji şebekesi operatörünün sağlamak zorunda olduğu enerjiye verilen isimdir. Enerji arz eden tesislerin sunduğundan daha fazla enerji talep edildiğinde ortaya çıkan bu durumda düzenleyici enerjinin işleri aksatmayacak kadar kısa bir süre içinde doğal gaz tesislerinden, hidroenerji santrallerinden, termal tesislerden veya enerji depolama birimlerinden enerji transferi yapabilmesi gerekir. ~

Kruska, “Bu durum bizim zaten Hazırlıklı olduğumuz bir meydan okuma. Elektrikli araçları elektrik şebekesine bağlamak için gerekli altyapılarda ihtiyaç duyulabilecek her türden bileşenlerin, sistem ve çözümlerin çoğuna şimdiden sahibiz. Hatta şebeke eşleştirme için SIPLINK ve yerel şebeke transformatörleri hakkında bile şebeke tasarımı uzmanlığımız var” diyor. Bu bahsedilen sorunlar kulağa sanki çok yeniymiş gibi gelse de Siemens’in bu sorunlarla ilgili inovasyonları yıllar öncesine dayanıyor. Gerçekten de elektrikli arabalar içten yanmalı motorlara sahip araçlardan çok daha önce 1885/86 yıllarında Carl Benz tarafından icat edilmişti. Siemens’in CEO’su Peter Löscher, şirketin Ocak 2009’daki yıllık toplantısında şöyle söylemişti: “Elektrikli ulaşımın geliştirilmesinde bizim mühendislerimizin çığır açıcı çalışma geleneği 100 yıldan Uzun bir süre önceye dayanır. Sonuçta Elektromote isimli dünyanı ilk elektrikle çalışan otomobilini 1882 yılında Werner Siemens piyasaya sürmüştü. Bugün eskiye kıyasla elektrikli araçların başarılı olma Şansları çok daha yüksek. Ancak değişmeyen tek şey var, o da Siemens araştırmacılarının ve geliştiricilerinin elektrikli araçların üretiminde önemli bir buluş yapmak için Hissettikleri çığır açıcı ruhtur”.