Bir güç kaynağı olarak ELEKTRİKLİ ARAÇLAR
Bi-directional Charging(V2X, V2G, V2V, V2L, V2H, V2B) Çift Yönlü Şarj (V2X, V2G, V2V, V2L, V2H, V2B)
Bugün değineceğimiz konu; Elektrikli araçların bir güç kaynağı olarak kullanılmasını sağlayan teknolojiler ve bu kapsamda sağda solda gördüğümüz terminolojiler olacaktır.
Günümüz şartlarında ortalama bir şehir otomobili 80 ile 150 beygir (hp) arasında güç üretir. Hal böyleyken elektrikli araçlara geçişte bu güç değerleri referans olarak alınmıştır. 1 beygir (hp) yaklaşık olarak 0,74 kW ‘a denk gelir. Bu da 100 hp’ lik bir içten yanmalı motora karşılık 74 kW gücünde bir elektrik motor kullanılacağı anlamına gelir. Bu konuya neden girdim derseniz, “74 kW” dile kolay geliyor ancak az bir güç değildir. Zihnimizde canlanması için şöyle örnekleyelim;
Ortalama bir televizyon 0,1kW , bir evin tüm aydınlatma gücü 0.15kW, çamaşır makinesi 0.5 kW, bulaşık makinesi 1.2 kW, fırın 2.5 kW, ve bir ütü 2.5 kW gücündedir.
Bu değerleri neden paylaştım? Bir otomobili sağlıklı bir şekilde ilerletmek için 74 kW gibi bir güce ihtiyaç duyulur ve bu gücü besleyebilmek için ise ciddi bir batarya kapasitesi olmazsa olmazdır. Araçların üzerinde bu gücü besleyebilmek için için 50 - 80 kWh‘ lık batarya setleri ile karşılaşırız. Bunu şöyle kıyaslayalım. Kullandığımız cep telefonları ortama 5000mAh’ lik kapasitededir. 4,2V luk piller kullanıldığını varsayalım; Basit dönüşüm hesapları sonrasında cep telefonumuzun 0,021 kWh’ lik bir kapasitesi olduğunu görürüz. 50 kWh lik bir araç bataryası kabaca 2400 adet cep telefonu piline denktir. Bu da sağlam bir depolama hacmidir desek başımız ağrımaz.
Bu uzun girizgahtan sonra, insanlar demişler ki; bu kadar büyük kapasite elimin altındayken ben bu bataryanın etinden sütünden daha fazla nasıl faydalanırım? Kafa yorunca pek çok imkan ve hatta pek çok fırsata kapı aralıyor bu durum, bunu fark etmiş insanoğlu. Aracı şarj ederken G2V (Grid to Vehicle) yani tek yönlü olarak şebekeden araca ifadesi kullanılır. Günün sonunda şebekeden araca bir güç transferi gerçekleşiyor. Eğer araçtan dışarı yönde bir güç kullanımı olur ise buna da “Çift Yönlü Şarj”, V2X ( Vehicle to Anything), yani araçtan her şeye güç transferi denmektedir. Tabi bu araçtan dışa doğru güç transferi kullanım amacına göre ve teknolojisine göre farklı isimler ile anılmaktadır. Biraz da bunlardan bahsedelim.
V2G ( Vehicle to Grid ) Araçtan Şebekeye
“V2G — Elektriği şebekeye geri satarak para kazan……”
Araçta bulunan enerjinin elektrik şebekesine tekrar verilmesi anlamına gelir. Peki neden? Bunun pek çok amacı olabilir. Yakın dönemde yaşadığımız deprem gibi, afetlerde bölgesel küçük şebekeler (microgrids) oluşturulabilir ve elektrikli araçlardan alınan enerjinin bu şebekeye evirilerek verilmesi sonucu şebeke beslenebilir. Bu arada bir elektrikli aracın kapasitesinin, bir evin acil ihtiyaçlarını üç hafta boyunca sağlayabilecek düzeyde olduğunu söylersek konu daha da net anlaşılır olacaktır. Yenilenebilir enerjinin yaygınlaşmaya devam ettiği günümüzde, yenilenebilir enerjinin en büyük sorunu olan kesintisiz enerji sunumu konusuna destek olabilecek bir teknolojidir. Bu amaçla depolama teknolojileri her geçen gün gelişmekte ve desteklenmektedir. Ancak oldukça maliyetli olan bu sistemlere elektrikli araçların V2G özelliği destek olabilir.
Elbette tüm bunlar için ülkede yasal ve teknik düzenlemeler, planlama ve yatırım yapılması gerekmektedir. Akıllı şebekeler ve akıllı şarj altyapısının da kurulu olması ve de aktif kullanılıyor olması zorunludur. Özellikle Avrupa’ da pek çok ülkenin bu konuda adımlar attığını, pilot denemeler yaptığını ve hatta kullanıma sunduğunu görüyoruz. Aşağıda Avrupa’ da ve ABD’ de bu yönde girişimleri bulunan ülkeleri görebilirsiniz.
Yine yenilenebilir enerjinin yaygınlaşmasıyla gün içinde farklı zaman dilimlerinde enerji fiyatları arasındaki uçurum artmaktadır. Yani güneş enerjisinin yoğun kullanıldığı yerlerde gündüz tarifelerinin ciddi biçimde düştüğü görülmektedir. Bu fiyat farklılıkları elektrikli araç sahiplerine bir gelir modeli oluşturabilmektedir. Yani elektriğin ucuz olduğu saatlerde aracını şarj et ve pahalı saatlerde tekrar şebekeye sat. Eğer aracınızı kendi güneş enerji sisteminiz ile şarj ediyorsanız gelirinizin daha da yüksek olması kaçınılmaz. Şebeke yöneticileri de bu sayede depolama maliyetlerine katlanmak durumunda kalmayacaklardır.
Bu durumun araç sahibine yansıyacak belki de tek dezavantajı batarya ömrü konusunda olabilir. Çok daha sık dolum ve boşaltım yapılması buna sebep olacaktır ancak gelişen batarya teknolojileri bu yönde iyileştirmeler içermektedir. Ayrıca elde edilecek gelirin batarya maliyetinden çok daha yüksek olma potansiyeli de dikkate alınmalıdır.
V2L ( Vehicle to Load ) Araçtan Yüke
“V2G — Enerjin her zaman yanında……”
V2L teknolojisi de V2G teknolojisine benzer ancak bu kez dışarıya sunulacak enerji daha düşük güçlerdedir, evirilmiştir ve kullanıma hazır durumdadır. Sınırlı güçler dahilinde bir kamp için kullanılabilir örneğin. Televizyon, bilgisayar, aydınlatma hatta saç kurutma makinesi dahi çalıştırılabilir. Araçlar çekilecek güç konusunda belli başlı koruma sistemlerine sahiptirler. Ayrıca V2L kullanımlarında aracınız için bir şarj noktasına gidecek kadar gerekli enerji miktarı araç tarafından gözetlenir ve gerektiğinde V2L uygulaması otomatik olarak sonlandırılır. Günümüzde bazı araçlarda bu teknoloji erişilebilir durumdadır ve kullanılmaktadır.
V2V ( Vehicle to Vehicle ) Araçtan Araca
“V2V — Enerjini paylaş, mesafeler uzasın……”
V2V teknolojisi bir araçtan bir başka araca enerji transferi amacıyla kullanılan bir tekniktir. Bu teknoloji diğer dışa enerji transferi sistemlerinden farklı olarak bir araç iletişim standardını da içinde barındır. Normalde araçlarımızı AC veya DC tipte bir şarj istasyonu sayesinde şarj ederiz. İstasyondan gelen şarj kablosunu aracımıza bağladığımızda istasyon ve aracımız arasında bir takım doğrulama ve onay mesajları gelir gider. Bunu aracımızın veya istasyonun ekranlarından ve led göstergelerinden takip edebiliriz. İletişim sonrası her şey yolundaysa şarj işlemi başlar. Araçlarımız normalde şarj istasyonunun sorgularına yanıt verecek biçimde yapılandırılmışlardır. V2V desteği için tıpkı şarj istasyonları gibi bu iletişimi de başlatabilmesi ve yönetebilmesi gerekecektir. Aynı zamanda AC veya DC şarj seçeneklerini sunabilecek güç sistemlerine de sahip olmalıdırlar.
Bu sayede yolda kalan bir elektrikli araç için şarj paylaşımı yapılabilir, diğer aracın mesafesi arttırılabilir ve trafiğin sürekliğine katkı sunulabilir. V2L özelliği ile yardımcı bir AC şarj ekipmanı kullanılarak bu işlemler V2L destekli araçlar sayesinde şu anda yapılabilmektedir. Ancak bu işlemler yolda kalan bir aracı kısa sürede ilk şarj istasyonuna ulaştıracak enerjinin transferi için yeterli değildir. DC şarj işlemi için V2V teknolojisi üzerinde halen çalışılmaktadır.
V2H & V2B ( Vehicle to Home & Building ) Araçtan Eve & Binaya
“V2H — Enerji maliyetlerini azaltın, kesintiler sizi korkutmasın. Aracınız, jeneratörünüz.…”
V2H, araçtan eve olarak bilinir. Bu fonksiyon aracınızın elektrik kesintisi sırasında bir jeneratör, bir güç kaynağı gibi hizmet vermesini sağlar. Tam şarjlı bir araç bataryası bir evi 3 hafta, 20 dairelik bir apartmanı ise tam olarak bir gün boyunca besleyebilmektedir. Burada aracın dış ortama sunacağı güç belirleyicidir. V2H fonksiyonunun V2L fonksiyonundan belki de en önemli farkı budur. V2H fonksiyonları daha yüksek güç çıkışı sağlamak üzere planlanmışlardır.
Bu teknolojinin diğer bir katkısı da ev tipi güneş enerji sistemleri için bir depolama vazifesi görmesidir. Batarya paketleri güneş enerji sistemlerinde en büyük gider kalemlerinden birisini oluşturur. Gündüz panellerden elde edilen enerji kullanılırken, elektrikli araçlar sayesinde akşam saatlerinde V2H fonksiyonu kullanılarak evlere enerji sunulabilir.
V2X ( Vehicle to Anything) Araçtan Her şeye
Tüm bu teknolojileri içinde barındıran kapsamlı çift yönlü şarj sistemleri için kullanılan tanımdır. Burada “X” ile ifade edilen, yukarıda saydığımız tüm yük ve uygulamalardır. Elbette tüm bu yapıları bir araçta toplamak oldukça maliyetli olacaktır. Üreticiler pazarın ihtiyaçlarına göre bu özelliklerin biri veya birkaçını aynı anda sunabilmektedirler. Örneğin V2G sisteminin yasal olarak kabul edilmediği bir ülkede bu tip araçların satılıyor olması beklenemez. Zira rekabet edemeyeceklerdir.
Çift Yönlü Şarjın Geleceği
· Batarya teknolojisi gelişmektedir. Zaman içinde bu durum daha verimli ve güvenilir çift yönlü şarjı daha kullanılabilir hale getirecek ve elektrikli araçlardan sağlanan fayda daha da artacaktır.
· Yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı arttıkça dengeleme ve süreklilik için daha çok depolama ihtiyacı doğacaktır. Bu dengeleme için artan araç sayısı kritik bir çözüm olarak değerlendirilecektir.
· Gelecekte elektrikli araç sayısı arttıkça çift yönlü şarj sistemleri tüketicilerin şebeke üzerinde oluşturdukları yükü azaltacak ve elektrikli araçları ile enterkonnekte enerji sisteminin birer paydaşı haline dönüşeceklerdir.
· Araç üreticileri çift yönlü şarj teknolojisine yatırım yapmaya ve araçtan her şeye (V2X) şarj yeteneklerini entegre etmeye devam ettikçe, elektrikli araç sahipleri araçlarını çok daha farklı amaçlarla kullanabilecekler, gelir elde edebilecekler, enerjileri ile birlikte mobilize olabileceklerdir. Bu da elektrikli araçların yaygınlaşmasına farklı bir yönden katkı sağlayacaktır.
· Son 20 yılda nasıl telefonlarımız vazgeçilmezimiz olmuşsa, çift yönlü şarj sayesinde elektrikli araçlar günlük hayatımıza daha fazla entegre olacak ve vazgeçilmezimiz olacaklardır.
Şimdilik bu kadar,
Esen kalın.
ugurtarlaci@yahoo.com
09.10.2024
