Şu sırada günümüzde hibrit arabalar üretilmektedir. Özellikle Honda ve Toyota firmaları bu konuda başı çeken firmalardır.Hibrit kelime olarak iki farklı güç kaynağının bir arada bulunması anlamına gelir.* Etrafımızda gördüğümüz mobiletler (mo-ped, motorized pedal bike) hem benzinli motordan hem de sürücünün pedal çevirmesinden güç alırlar. O yüzden mobiletlere en basit hibrit araçlar denebilir.
* Belki hibrit araçlara en güzel denizaltılardır. Denizaltılar, denizin üzerinde giderken dizel motorlarını kullanırlar. Denize daldıklarında ise denizin altında hava olmadığı için elektrik motorlarından güç alırlar. Elektrik motorlarına gücü, bütün denizaltılarda olan dev bataryalar (piller) sağlar.
Hibrit arabalarda bu tip araçların günümüzde git gide popüler hale gelen örneklerinden biri. Hibrit arabalar içlerinde hem elektrik motoru hem de benzin motoru barındırıyorlar. Elektrik motoruna enerjiyi denizaltılarda olduğu gibi piller sağlarken, benzin motoruna enerji, diğer bütün arabalarda olduğu gibi benzin deposundaki benzinden sağlanmakta.
Hibrit arabaların farklı tipleri olmasına rağmen paralel hibrit arabalar en popüler olanları. Buradaki paralelin anlamı arabanın gücünü hem elektrik motorundan hem de benzin motorundan aynı anda alabilmesi.
Hibrid arabaların yaklaşık 10 yıl içerisinde, benzin motorlu arabaların yerini alacağı düşünülmektedir. Toyota'nın Toyota Prius modeli, Honda'nın Honda Insight ile başladığı günümüzde Honda Civic Hibrid ile devam eden serileri hibrit otomobillere örnek olarak verilebilir. Toyota'nın lüks araba şirketini temsil eden Lexus'un 2005 yılı içerisinde piyasaya sunduğu Lexus RX 400h modeli de melez otomobiller arasında yerini.
HİBRİT ARACLARIN CALIŞMA PRENSİBİ
Hibrid bir otomobil nasıl çalışır? Standart bir otomobile göre, litre başına 20-30 km daha fazla yol almanızı sağlayan yapının altında neler var? Ve daha fazla yol almanızı sağlayan bu sistem, çevreyi geçekten daha mı az kirletiyor? Bu makalemizde, hibrid teknolojisinin nasıl çalıştığı konusuna değineceğiz ve bir hibrid aracı, maksimum verimde kullanabilmeniz için bazı ipuçları vereceğiz.
Aslında bazı insanlar farkında olmasalar da hibrid bir araca sahipler. Örneğin mo-ped (Motor pedallı bisiklet), bir hibrid araç türüdür. Çünkü, sürücünün pedal gücüyle benzin motoru gücünü birleştirerek çalışır. Yani, hibrid araçlar etrafımızda bolca mevcuttur. Trenleri çeken lokomotifler dizel-elektrik hibrid araçlardır. Seattle gibi şehilerde de dizel-elektrik otobüsler kullanılmaktadır. Bu araçlar, kablolu yerlerde elektrik ile, kablonun olmadığı kısımlarda ise dizel ile çalışırlar. Büyük maden kamyonları da dizel-elektrik hibrid araçlardandır. Denizaltılar da ayrıca hibrid araçlardandır. Bazılarında nükleer-elektrik, bazılarında ise dizel-elektrik kullanılır. İki veya daha fazla güç kaynağını direkt veya dolaylı olarak kullanarak güç sağlayan araçlar, hibrid araçlardır. Yollarda gördüğümüz hibrid araçların çoğu, benzin-elektrik hibrid araçlarıdır. Fransız otomotiv üreticisi PSA Peugeot Citroen, iki dizel-elektrik hibrid araç üzerinde çalışmaktadır. Benzin hibrid araçların piyasada bulunmasından dolayı, bu makalemizde onlar üzerine yoğunlaşacağız.
Benzin-elektrik hibrid araçları; isminden anlaşıldığı gibi, bir elektrik aracı ile bir benzin aracının arasında bulunan bir sistem ile çalışır. Şimdi, bir benzin gücü kullanan araç ile elektrik gücü kullanan tipik bir araç arasındaki farkları açıklayan bir kaç özellik ile başlayalım.
Benzin gücü ile çalışan araçlarda, yakıtı motora ulaştırmak için bir yakıt deposu bulunur. Motor ise lastikleri çevirmeye yarayan bir aktarım sistemine sahiptir.
Öte yandan bir elektrik aracı ise, bir akü setinden oluşan ve elektrik enerjisini bir elektrik motoruna ileten yapılardan oluşur. Motor da, lastikleri çevirmeye yarayan bir aktarım sistemine sahiptir.
Hibrid bir arabulucu sistem olarak düşünülebilir. Benzin kullanan bir araçta, bir elektrikli arabanın işlevlerini de yerine getirerek, aynı miktar yakıt ile daha fazla mesafe alınmasını ve emisyonunun düşürülmesini sağlar.
Verimli ve kullanışlı olması için bir arabanın bazı minimum gereksinimleri sağlaması gerekir. Bu özellikler:
* Yeni yakıt almadan önce, en azından 482 km yol alabilmesi
* Kolay ve hızlı bir şekilde yeniden yakıt alabilmesi
* Yoldaki diğer trafiğe uyum sağlayabilmesi
Bir benzinli araç ta bu özelliklere sahiptir. Ancak, yakıt tasarrufu ve buna bağlı olarak aldığı mesafe daha azdır ve daha fazla çevre kirliliğine sebep olur. Bir elektrik aracı ise, neredeyse hiç çevre kirliliğine neden olmaz ama yeniden şarj edilene kadar ancak 80 ile 161 km arasında bir yol alabilir. Elektrik aracındaki sorun; çok yavaş olması ve yeniden şarj edilmeye çok uygun olmamasıdır.
Bir benzin-elektrik aracı, hem benzin gücünü hem de elektrik gücünü bir araya getirerek uyumlu şekilde çalıştıran bir sisteme sahiptir.
Bu yazımızda bezin ve elektrik araçlarında bulunan parçaları detaylı olarak inceleyeceğiz, böylece çalışma prensibini daha iyi anlamış olacaksınız.
Benzin-elektrik hibrid araçları aşağıdaki parçalara sahiptir:
* Benzin motoru - Hibrid araçlar, standart bir araçta bulunan motorlara benzer şekilde bir motora sahiptirler. Ancak, hibrid araçlardaki motor daha küçüktür. Bu motor, emisyonu azaltmak ve verimliliği artırmak için gelişmiş teknolojiler kullanır.
* Yakıt Tankı – Hibrid araçlardaki yakıt tankı, benzin motoru için enerji depolama birimidir. Benzin, aküye göre daha yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir. Örneğin, bir birim benzin enerjisinin yerine geçebilecek akü enerjisi, bunun bin katına denk gelmektedir.
* Elektrik Motoru – Hibrid araçlardaki elektrik motoru çok gelişmiş ve karmaşık bir yapıya sahiptir. Gelişmiş elektronik sistem, motorun aynı zamanda bir dinamo gibi çalışmasını sağlar. Örneğin, aracın hızlanması için, gerektiğinde, enerjiyi aküden sağlayabilir. Ama bir dinamo olarak görev yaptığında, araç yavaşlarken enerjiyi tekrar aküye depolar.
* Dinamo – Dinamo bir elektrik motoruna çok benzer yapıdadır. Ama, sadece elektrik gücünün üretilmesini sağlar. Çoğunlukla, seri hibrid araçlarda kullanılır.
* Akü – Hibrid araçlarda akü, elektrik motoru için enerji depolayan birimdir. Benzin motoruna güç sağlayan yakıt tanklarındaki benzinin aksine, hibrid araçlardaki elektrik motoru; aküden hem enerji alan, hem de bu enerjiyi tekrar yerine koyabilen bir sisteme sahiptir.
* Transmisyon (Vites Sistemi) – Hibrid araçlardaki transmisyon sistemi, standart bir araçtakiyle aynı temel özelliklere sahiptir. Honda Insight gibi bazı hibrid araçlar, standart bir transmisyon sistemine sahiptir. Toyota Prius gibi diğer bazı araçlar ise, daha sonra bahsedeceğimiz çok daha farklı bir transmisyon sistemine sahiptir.
Bir hibrid araçta bulunan iki güç kaynağını farklı yollarla bir araya getirebilirsiniz. Paralel hibrid olarak bilinen bir yöntemde, motora benzin sağlayan bir yakıt tankı ve elektrik motoruna güç sağlayan bir akü seti bulunur. Motor ve elektrik motorunun her ikisi de aynanda transmisyon sistemine müdahale edebilir ve bu sayede lastiklerin dönüşü sağlanır.
HİBRİT ARACLARDA BATARYA
Ford Escape Hibrid Bataryası
İçten yanmalı motorlar için benzin deposu ne demekse, elektrikli motorlar için de batarya o demektir. Ancak hibrit araçlar gereken elektriğin tamamını bataryalarından karşılayamazlar. Araçta bulunan dinamo yardımıyla tekerlekler dönerken aynı zamanda bataryaları doldururlar. Yine dinamodan sağlanan elektrik enerjisiyle benzinli motor ihtiyaç duyulduğu takdirde devreye geçer. Benzinli motorun dinamo doğrultusuyla bataryaları doldurması ise güç dağıtım cihazı (Power Split Device) sayesinde gerçekleşir. Güç dağıtım cihazı kullanılan bu karmakarışık sistemin yapıtaşıdır. Dinamoyu, benzinli motoru ve elektrikli motoru birbirine bağlayarak bir vites kutusu gibi davranır.
Elektrik motorunun uzun süreli ve etkin bir şekilde çalışmasını sağlamak için çok güçlü bataryalara ihtiyaç duyulmakta ancak günümüz teknolojisiyle üretilen bataryalar istenen verimleri sağlayamamakta ve oldukça ağır olmaktadırlar. Ayrıca bataryaların çok büyük şarj sıkıntıları bulunmaktadır. Bu engeller hibrit teknolojisinde ilerlemeyi imkansız kılmaktaydı. Massachusetts Institute of Technology’den (MIT) Byoungwoo Kang ve Gerbrand Ceder adlı iki araştırmacının geliştirdiği yöntem sayesinde şarj süresi çok uzun olan lityum-demir-fosfat(LiFePO4) piller daha hafif ve daha uzun ömürlü olacak. Sistemin çalışma prensibi lityumdan iyonları ve elektronları, bataryayı oluşturan boşluklara yayarak negatif elektrotla pozitif elektrotun arasındakı akım geçişini hızlandırmak üzerine kurulu. Bu hızlandırma sayesinde 6 ila 8 saat arasında şarj edilebilen otomobil bataryalarının sadece 5 dakikada şarj edilebilmesi öngörülüyor. Yine aynı piller sayesinde hibrit araçlarda ani hızlanmaların da elektrik motoru sayesinde yapılabilinmesi gündemde. Bir diğer önemli gelişme ise bataryaların şarj istasyonlarında bulunan şebeke ile araç arasında kablolu bağlantı kurma zorunluluğunu ortadan kaldırıyor. Park alanlarına döşenecek sabit rezonatörler (elektromanyetik dalgaları itmeye ya da güçlendirmeye yarayan aygıt) ile araç üzerinde bulunan rezonatörler arasındaki güç transferi özel şarj kontrolcüsü kullanılarak kablosuz olarak sağlanabiliyor.
HİBRİT ARAÇLARIN AVANTAJLARI VE DEZAVANTAJLARI
Elektrikli hibrid motorların, içten yanmalı motorlara kıyasla birçok avantajı olmasına
rağmen, geliştirme aşamasında oldukları için birtakım dezavantaj ve problemleri
bulunmaktadır.
Elektrikli hibrid motorun avantajlarını şu şekilde sıralayabiliriz;
1.Çevreyi daha az kirletir, yani egzoz emisyonun daha düşük seviyededir.
2. Yakıt tüketimi yönünden daha ekonomiktir. Bir depo yakıt ile gidebileceği
mesafe içten yanmalı ve elektrikli motorlu taşıtlara göre daha fazladır.
3. Motor boyutlarına göre araca yerleştirilişi en uç noktalara değil; ortaya ve
yanlara olduğundan araç dengesi daha iyi sağlanabilmektedir.
4. Elektrik motoru ilk harekete geçiş ve hızlanma karakteristikleri yönünden, içten
yanmalı motora göre daha avantajlıdır.
5. Elektrik motoruyla kullanımda çok sessiz çalışma sağlanır. 6. Ülke ekonomisinin dışa bağımlılığını azaltır.
Elektrikli hibrid motorun dezavantajlarını şu şekilde sıralayabiliriz:
1.İçten yanmalı motora göre daha pahalıdır.
2.Motordan bağımsız şarj süreleri uzun sürmektedir.
3.Bu tip taşıtlar direkt olarak havayı kirletmemelerine rağmen, yeniden şarj
edilebilmeleri için gerekli enerji termik santrallerden sağlandığı için, fosil
yakıtlarından dolayı, santrallerden yayılan sülfüroksit ve karbondioksit
miktarlarında artma olmaktadır. Kısacası dolaylı olarak hava kirliliği devam
etmektedir.
4.Elektrikli taşıtların en büyük dezavantajı menzillerinin kısa oluşudur. Akünün
fiziksel durumu ve taşıdın çalışma koşulları menzil üzerinde etkili olmaktadır.
5. Akü ömrünün kısa olması ve ağırlıklarının fazla olması nedeniyle geliştirme
çalışmaları devam etmektedir.
6.Elektrik motoruyla kullanımda yüksek hız ve yüksek tork elde edilememektedir.
TÜRKİYE'DEKİ MEVCUT DURUM
Tubitak MAM Enerji Enstitüsü’ ne bağlı olarak faaliyet gösteren Araç Teknolojileri Grubu Türkiye’nin hibrit araç alanındaki en büyük faaliyet merkezidir. Araç Teknolojileri Grubu hibrit elektrikli araç ve güç sistemlerini tasarlamanın yanında hibrit araçların kontrol sistemlerini geliştirmekte ve motor testlerini gerçekleştirmektedir. Çeşitli hibrit araç tasarımı ve prototip üretimlerinin de yapıldığı merkezde elektrik motoru ve elektrik motor sürücüleri, hibrit araç kontrol üniteleri geliştirilmesi ve prototip üretimi ile enerji depolama teknolojileri ve batarya geliştirilmesi konularında da çalışmalar yapılmaktadır. Bu anlamda ülke olarak önem verdiğimiz otomotiv sektöründe özgün çalışmalarımızla başarıyı amaçlamakta olduğumuz görülmektedir. Ayrıca 2005 yılından beri Tubitak tarafından düzenlenen Formula-G güneş enerjili araç yarışları alternatif enerjili araçlara olan ilgiyi arttırmakta ve geleceğin araçları için fikirler oluşturmaktadır.
Ülkemizin ilk hidrojen enerjili ticari hibrit mobil aracı 2009 yılı içerisinde Sakarya’da üretilmiştir. UNIDO-ICHET ( Birleşmiş Milletler Sınai Kalkınma Teşkilatı Uluslararası Hidrojen Enerjisi Teknolojileri Merkezi) tarafından da onaylanan bu aracın üretimi Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Öğretim Üyesi Yar. Doç. Dr. Yavuz Soydan
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder