Günümüz dünyasında ulaşım için gereken enerji kaynağı olarak büyük ölçüde fosil yakıtlar tercih ediliyor. Onlarca yıldır kullanılan fosil yakıtlar beraberinde birçok çevre sorununu da getiriyor. Karbon salınımı ve hava kirliliğini arttıran fosil yakıtlar, çevreye verdikleri zararın yanı sıra yüksek maliyetli olmasıyla da dezavantajlı konumda. Elektrikli motorlara sahip olan araçlar bu nedenle geleceğimiz için de çok önemli. Bu alandaki gelişmeleri konuşmak için İTÜ Elektrik Mühendisliği Bölümü’nden Doç. Dr. Derya Ahmet Kocabaş ile bir araya geldik.
Sizi tanıyabilir miyiz?
1972 doğumluyum. Ankara Atatürk Anadolu Lisesi ve Ankara Fen Lisesi’nde okuduktan sonra İstanbul Teknik Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümü’nden mezun oldum. 1997’de aynı üniversitede önce yüksek lisansımı ve 2005 yılında ise doktoramı bitirdim. 1995’den bu yana İstanbul Teknik Üniversitesi’nin aynı bölümünde akademisyen olarak çalışıyorum. 2005’te öğretim görevlisi, 2009 yılında yardımcı doçent, 2021 yılında doçent unvanlarını aldım. Aynı zamanda Elektrik Makineleri Laboratuvarı sorumlusu, İTÜ Elektrikli Araç Takımı, İTÜ Otonom Tekne ve İTÜ Formula 1 Elektrikli Araç Takımları’nın da akademik danışmanıyım.
Elektrikli araçların uzun zamandır hayatımızda olduğu bir gerçek. Nedir bu elektrikli araçlar?
Teknoloji çağının bir sonucu olarak fosil yakıt tüketmeyen, temiz, sessiz ve yüksek verimlilikle çalışan elektrik motoruna sahip araçlar tasarlandı. Bataryadan gelen elektrik enerjisinin elektrik motoru ile hareket enerjisine dönüştürülmesi ile hareket sağlanır. Farklı mekanik bağlantı şekillerine göre farklı tipte elektrik motor yapıları (iç ve dış rotorlu) ve tipleri (asenkron motor, daimi mıknatıslı motorlar) kullanılabilir. Elektrikli araçlar hibrit ya da tam elektrikli olabilir. Ancak, asıl hedef tam elektrikli olan tiptekiler. Bunu bir kaynaktan bağımsız yapabilmesi için ve menzil sağlayabilmek için bir enerji deposu olarak bir bataryaya, bu bataryayı uygun işletebilecek bir batarya yönetim sistemine, mekanik hareketi üretebilmek için bir elektrik motoruna, bu motoru kontrol edecek bir güç elektroniği devresine ihtiyaç vardır. Elektrikli aracı diğer araçlardan ayıran ana unsurlar bunlar. Kalan bütün sistemler aynen kullanılabilir.
Elektrikli araçların avantajlarından ve dezavantajlarından bahseder misiniz?
İlk akla gelen şey içten yanmalı araçların karbon emisyonu, atmosferik etkiler ve gelecek nesillere daha temiz bir dünya bırakma konularıdır. Elektrikli araçların doğrudan oluşturduğu bir atık yok diyebiliriz ancak temiz kaynaklarla üretim her zaman mümkün değil. Yanmalı ve benzinli motorların verimleri kabaca %25 seviyelerinde. Dizel motorlarda bu oran %45 – %50 civarındadır. Güçlü elektrik motorlarında %95 ve üzerinde verim görürsünüz. Yükü taşımak için daha az enerji sarf edersiniz. Otomatik kontrole yatkındır ve sessiz çalışır. Dezavantajı ise menzil probleminin olmasıdır. ‘’Yola çıksam benzinci bulabilir miyim?’’ sorusunu kendinize sormazsınız ama güncel durumda ‘’Acaba arabayı şarj edebilir miyim?’’ sorusunu sorabilirsiniz. İstasyon sayısı ve şarj kapasitesi giderek artsa da halen belirli bir sınır dahilinde. Ülkede bulunduğunuz bölge, yolun kendisi ve sürüş tekniklerinize bağlı olarak şarj kullanım süreniz değişkenlik gösterebilir.
Geçmişten günümüze elektrikli araçlarla ilgili bir perspektif çizer misiniz?
Batarya teknolojisi kısıtları sebebi ile eğilim hibrit sürüş sistemleri yönünde idi. İşin sınırlarını batarya teknolojisi ve şarj sistemleri belirliyor. Gelişen batarya teknolojisi ile son yıllarda çokça ticarileşmiş tam elektrikli araç piyasaya sürüldü. Şarj süresi de bir kriter. Uzun sürede şarj olabilme ticarileşme önünde bir engeldir. Bu engel de aşılıyor yavaş yavaş. Bu dönemde elektrikli araçlar daha fazla kullanılmaya başlandı tabii ki. Yavaş yavaş ihtiyaçlar karşılandıkça, yeni hücre malzemeleri ve nitelikli bataryalar bulundukça, maliyetleri düştükçe, performansları arttığında daha da yaygınlaşacağını düşünüyorum.
Elektrikli aracımız TOGG’da yakın süreçte pazara sunulacak. Bununla ilgili
neler söylemek istersiniz?
Ülkeyi her konuda ileriye taşıyacak şey üretim. Uluslararası arenada daha etkin rol alabilmek için tüm sektörlerde üretim şart. Elektriksel araba boyutuna gelirsek, Türkiye‘de elektrikli araçlar çok önceden beri üniversitelerde araştırılan ve var olan araçlardan dönüştürülerek elde edilmiş tecrübelerden oluşuyor. Aslında asıl unsurlardan olan elektrik motorunu çok iyi üretebiliyoruz.
Dünya çapında söz sahibi üretici şirketlerimiz de var. Sürücü devre yapımında bir sorunumuz yok. Batarya yönetim sisteminde de teknik donanımı alabilirseniz kolaylıkla her işimizi halledebiliriz. Ülke olarak gerekli olanlardan sadece elektronik bileşen ve batarya üretemiyoruz. Bunun dışında mekanik bileşenler sorunsuz, hatta çoğu araba markasının ürünleri Türkiye’de robotlar vasıtasıyla üretiliyor. TOGG’un içindeki yerlilik oranı arttırılabilir. Bildiğim kadarı ile batarya teknolojisi üzerinde çalışıyorlar. Ülkedeki batarya teknolojisi araştırmalarını ve teknoloji transferini faydalı buluyorum.
Tüketicinin ilgisini neler belirliyor peki?
Tüketicinin araçlardaki batarya kapasitesini daha uzun süre kullanılabilmesi için yüksek verimli elektrik motorlarının ve sürücü devrelerin kullanılması gerekir. Yeni nesil elektrik motoru dediğimizde aslında mıknatıslı motorlardan bahsediyoruz. Elektrik motorlarında verimi en yüksek makinalar mıknatıslı makinalardır. Dolayısıyla bunlarda elektrikli araç içerisinde daha fazla yer tutacaklardır. Her birinin birbirine karşı belli işletme koşullarında üstünlüğü var. Kimisi yüksek hızlara uygun kontrol edilebiliyor ama seri kalkıyor; kimisi kalkış yapamıyor ama çok yüksek hızlara ulaşabiliyor, kiminin işletme gürültüsü, titreşimi daha az ya da fazla. Örneğin Tesla’nın arabasında 2 tane elektrik motoru var.Biri daha çok kalkışta devreye giriyor, arabayı asıl o kaldırıyor. Yüksek hızlara geçince yavaş yavaş diğer motor da devreye giriyor. Tabii kullanılan motor, güçleri ve kontrolleri çok önemli. Batarya boyutlarının belirlenmesinde ağırlık ve kayıplar önemli bir kriter.
Elektrikli araçlarda kullanılan batarya sistemleri nelerdir?
Kullanacağınız batarya tipini aslında performans belirler. Aile arabası üretilecekse, hızlanma kaygınız yoksa ve ani güç talebiniz olmayacaksa batarya tasarımınız farklı olur. Traktör veya iş makinası gibi bir şey üretilecekse düşük hızda fazla güç talep edeceksinizdir. Ani ivmelenme isteyecekseniz bataryanızın buna cevap verebilir olması gerekir.
“Mekanik, Elektrik ve Organizasyon olmak üzere 3 alt ekibimiz var ve takım kaptanımızın koordinasyonunda ve benim danışmanlığımda çalışıyorlar. 2022 Teknofest için bu aracımızı iyileştirirken 2022 Shell Eco marathon Londra Finalleri için yeni bir araç daha tasarlayacağız.”
Batarya teknolojisinde ihtiyaç, araçların enerji ihtiyacına ve tüketimine göre değişkenlik gösteriyor. Buna göre işletme gerilimi ve akım değeri ortaya çıkıyor. Bataryalar hücrelerden oluştuğu için istediğiniz gerilim ve akım, batarya hücreleri birbirlerine seri ve paralel bağlanarak ayarlanır. Üniversite kapsamında elektrikli araç takımınız olduğunuzu biliyoruz.
Bize biraz bahsedebilir misiniz?
Aslen Shell Eco Marathon Yarışları’na katılan bir ekipken bu sene rektörümüzün de isteği ve desteği ile yeni bir araç yaparak Teknofest’e katıldık. Bu sene Teknofest’te 68 lise, 40 üniversite takımı vardı. Bu takımlarda öncelikli amaç ticari ürün yapmak değil. Asıl amaç öğrencilerin bu tip bir tasarım projesinde tecrübe kazanmış, donanımlanmış ve sorunlarla baş etme konusunda dirençli hale gelmiş oldukları için piyasaya hazır eleman olarak mezun olması. Çok fazla vakit harcayıp, düşük bütçelerle çok iş yapmaya çalışıyorlar. Problem çözüyorsunuz bunun sonucunda da meslek hayatınızda karşınıza çıkan engelleri nasıl atlayacağınızı öğreniyorsunuz aslında. Ülke ve üniversite bilgi birikimine katkı sağlıyoruz. Onlarca takımın birinden bulunacak bir faydalı bilgi, bir çözüm tekniği başka yerlere taşıyabilir. Bu tip yarışlarda araçlar yarış kurallarına göre tasarlanır. Bizim aracımızda dış kabuk, görsel tasarım, alt gövde, şoför koruyucu kafesi, mekanik sistem, batarya, sürücü devre, elektrik motorunun tasarımlarının hepsini ekip olarak biz yaptık. Motorun üretimi ve tekerlek içine yerleştirilmesi gibi konularda profesyonel destekler de aldık. Ayrıca iş birliği yaptığımız firmalar da mevcut. Özdisan Elektronik de bu değerli iş birlikçilerimizden önemli bir tanesi. Yarış statüsü açısından emniyet kemeri ve koltuk gibi ürünlerde uluslararası güvenlik standartlarında ürün kullanıyoruz. Önümüzdeki senelerde yerlilik oranımızı arttırmayı planlıyoruz. Yaptığımız işler genellikle bunlar. Mekanik, Elektrik ve Organizasyon olmak üzere 3 alt ekibimiz var ve takım kaptanımızın koordinasyonunda ve benim danışmanlığımda çalışıyorlar. 2022 Teknofest için bu aracımızı iyileştirirken 2022 Shell Eco Marathon Londra Finalleri için yeni bir araç daha tasarlayacağız.
