Zirveyi İçten Yanmalı Otomobillere Kaptıran Elektrikli Otomobillerin Açıklayıcı Tarihi
elektrikle çalışan otomobil, tarihi içten yanmalı motorlardan eski olmasına rağmen içten yanmalı motoru taşıtlar tarafından alt edilmiş bir otomobil türüdür.
elektrik ile tahrik edilen ilk taşıtların ortaya çıkması 1830’lu yıllarda olmuştur. bu tarihten önceki önemli olaylar ise elektrik enerjisini depolanmasını sağlayan elektrik pillerinin 1800 yılında volta tarafından bulunması ve faraday’ın elektrik motorunun prensibini bulmasıdır.
ilk elektrikli taşıtların bulunmasından yaklaşık 20 sene sonra tekrar şarj edilebilir kurşun-asit bataryalarının bulunması elektrikli taşıtların önünü açmıştır. fakat aynı zamanlarda carl benz‘in içten yanmalı motor ile tahrik edilen ilk taşıtı 1885 yılında çıkarması ile 30 sene sürecek olan rekabet başlamış bulundu. ilk içten yanmalı motorlar, elektrik motorlarının aksine çok gürültülü taşıtlardı. fakat menzillerinin elektrikli taşıtlara göre fazla olması avantajlarıydı. tabii bu arara buharlı taşıtlar ise bu iki tahrik sistemine üçüncü alternatifi oluşturuyordu. hatta 1900 yılında amerika birleşik devletleri'nde üretilen 4222 aracın 1684‘ü buharla, 1575‘i elektrik ile ve 963‘ü de benzinli motor ile tahrik edilen araçlardı. ayrıca bu sene itibari ile hız rekoru bir elektrikli taşıta aitti.
1900 yılından 1912 tarihine kadar elektrikli taşıtlar altın çağlarını yaşadı
bu süre içinde içten yanmalı motorlar da büyük gelişme gösterdi. yine de 1903 yılında londra’da içten yanmalı motorlardan daha çok elektrikli taşıt vardı. fakat 1906, 1909’da ford’un model k ve model t‘si yaklaşık olarak 40 sene süren yarışı kimin kazandığını ilan ediyordu.
içten yanmalı motorların bu yarışı kazanmasındaki ana etken fiyat avantajlarıydı. öte yandan içten yanmalı motorla tahrik edilen bir aracı kullanmak zordu. o zamanlar motor kendisi çalışmaya başlamıyor, vites – debriyaj ikilisini sorunsuz kullanmak bugünkünden daha çok tecrübe istiyor ve motor çok sık arızalanıyordu. buna mukabil elektrik motoru hemen çalışmaya başlıyor, reosta yardımıyla (menzilden fedakarlık ederek) hız ayarı çok kolay yapılıyordu. fakat yine de iki taşıt arasında maliyet farkı çok yüksekti. 1912 yılında the century electric roadster $1750‘a satılırken, model t sadece $550‘a satılıyordu. ayrıca elektrikli taşıtların menzilinin azlığı diğer önemli bir faktördü.
1916 yılında ise ilk benzinli – elektrikli hibrit taşıt ortaya çıksa da bu taşıtın maliyeti elektrikli taşıtlardan bile daha fazla olduğu için üretimde fazla kalamadı. günümüzde de hibrit taşıtların maliyet dezavantajları olduğu gibi devam etmektedir.
1925 ile 1960 arası, elektrikli taşıtlar için tam bir karanlık çağ oluyordu. sadece japonya’da, savaş yıllarında yaşanan petrol sıkıntısı sebebiyle elektrikli taşıtlar kullanılıyordu.
1960 yılından itibaren gündeme gelen hava kirliliği konusu elektrikli taşıtları tekrar gündeme getirdi
fakat 30 yıl boyunca birçok firma yeni araçları halka tanıtsa da bu araçların büyük kısmı maliyetlerinin yüksek olması sebebi ile üretimden çıktı. menzilden, hız ve konfordan feragat edilerek maliyetleri düşük tutulan araçların ise diğerlerine göre daha başarılı olması otomobil alıcısının ne denli maliyete önem verdiğinin göstergesiydi.
1990 yılına gelindiğinde carb yeni bir düzenleme yaparak, 1998 yılı için californiya‘da 35.000’den fala hafif taşıt satan her otomobil üreticisi o seneden itibaren sattığı toplam taşıtın 2 %’si kadar sıfır emisyonlu araç satmasını zorunlu kıldı. 2001 için bu oran 5 %‘e, 2003’te ise 10 %’a çıkartılacaktı. ve aynı yıl (2003) 35.000 olan limit 3.000’e düşürülecekti. her ne kadar daha sonra bu zorunluluk 1998 ve 2001 seneleri için gevşetildiyse de, 2003 senesi için hala 4 % zorunluluğu mevcuttur. bu da söz gelimi gm için californiya’da 14.000 elektrikli araç satma zorunluluğu demektir.
elektrikli araçların kronolojik tarihi
1800 volta ilk pili ve bataryayı icat etti.
1821 faraday elektrik motorunun prensiplerini açıkladı.
1834 davenport ilkel batarya ile çalışan ilk elektrikli aracı yola çıkardı.
1859 planté defalarca şarj edilebilecek pil ve batarya icat etti.
1869 gramme bir beygirden daha güçlü ilk dc motoru üretti.
1881 trouvé şarj edilebilen pille çalışan elektrikli araç yaptı.
1885 benz içten yanmalı motorlu taşıtı üretti.
1887-98 elektrikli araçların menzili giderek arttı.
1899 jenatzy kara hız rekorunu elektrikli aracı ile kırdı. 105,9 km/h.
1900 amerika’ da eşit miktarda buharlı, elektrikli ve benzinli araç satılmakta.
1900-12 elektrikli taşıtlar altın çağını yaşıyor. fakat benzin motorlu araçlar zamanla piyasayı ele geçiriyorlar.
1921-60 benzin motorlu araçlar piyasayı tamamen ele geçiriyor.
1960-90 elektrikli araçlar çok az sayılarda tekrar ortaya çıkıyorlar.
1990 carb sıfır emisyonlu araç üretimini zorunlu kılması, elektrikli taşıt üzerine araştırmaları ateşliyor.
1990- artan sayıda elektrikli taşıt yeni batarya teknolojileri ile ortaya çıkıyor.
herhangi bir yol taşıtın performansı ağırlığından direkt olarak etkilenir. elektrikli taşıtlarda bu önemli bir problemdir çünkü ana enerji kaynağı olarak özgül enerjileri düşük, hantal bataryalar kullanmaktadırlar.
günümüz otomotiv piyasasında yer edinebilecek bir elektrikli taşıtın menzilinin en düşük 100 km olduğunun düşünürsek, tipik küçük bir elektrikli taşıt 400 kg kurşun-asit, 200 kg metal-hidrit veya 120 kg lithium-ion bataryasını şasi üzerinde taşımak zorunda kalacaktır.
kurşun-asit bataryası kullanan bir taşıt göz önüne alırsak, bu taşıtın batarya, kontrol ünitesi ve elektrik motorundan oluşan toplam tahrik sistemi ağırlığı, benzer benzin motorlu taşıtın iki misli kadar olacaktır. buna ek olarak, taşıt şasinin taşıdığı ağırlığın artması, şasinin güçlendirilmesi gereğini ortaya çıkartır. bu ise taşıtın daha da ağırlaşması demektir. genel bir kanaat olarak, şasiye ek olarak yüklenen her bir kg yük için şasi ağırlığı 0,3 kg artırılmalıdır. bu gereklilik, taşıt şasinin en aşağı 20 % daha ağır olması demektir. bu bakımdan elektrikli taşıtlarda daha yüksek özgül enerjisi olan gelişmiş bataryaların kullanılması zorunludur. bunun dışında elektrikli taşıtlar, üretimde kullanılan kompakt malzemeler, gelişmiş aerodinamik yapı ve elektronik enerji kontrolleri sayesinde performanslarını artırabilirler.
elektrikli taşıtlarda diğer bir problem ise bataryaların kapladığı geniş hacimdir. içten yanmalı motorlarda kullanılan benzin, konvansiyonel bataryaya göre 40 misli daha fazla özgül enerjiye sahip olduğu gibi yine 20 misli daha fazla enerji / hacim oranına sahiptir. bu pratikte, çoğu elektrikli taşıtın neden iki kişilik olduğu sorusunu cevaplar. gelişmiş nimh bataryaları ise 40 %, li-iyon bataryaları 60 % daha az hacim kaplarlar. ayrıca li-iyon bataryaları yapılarının esnekliği sebebiyle, şekil elastikiyetine sahiptir.
bütün bu sebeblerden dolayı elektrik taşıtların dizaynı yapılırken taşıt ağırlığını azaltmak için her türlü imkan kullanılmalıdır. örnek olarak honda, ticari piyasaya sürdüğü insight modelinde, taşıt ağırlığını azaltmak için çelik yerine alüminyum kullanmıştır. bu yöntemle taşıtın ağırlığı 40 % azaltılmıştır.
fakat bütün bu ağırlık azaltma çalışmaları, elektrikli taşıtın yüksek olan maliyetini daha da artırmıştır. elektrikli taşıtlar diğer zayıf tarafları ise çarpışma performanslarıdır. çarpışma esnasında ağır bataryaların kabini sıkıştırmaları dışında elektrik kaçağına sebep olma ihtimalleri de mevcuttur.
bataryalar taşıt içinde özel korumalı bir kabin içine yerleştirilmeli, çarpışma esnasında patlamaları, kaçak yapmaları veya çok sıcak olabilecek elektrolitlerinin akmaları engellenmelidir. batarya içinde gaz oluşumu var ise, oluşan gazın emniyetli bir şekilde havalandırılması gerekmektedir.
elektrik akımını araç içinde taşıyan kablolar dikkatlice yalıtılmalıdır. aksi takdirde yüksek gerilim araç içindeki bütün yolcuların ölümüne sebebiyet verebilir. öte yandan elektrikli taşıtlarda yüksek gerilim kullanılması verim açısından şarttır. ileride üretilecek elektrikli taşıtların 500 v üzeri gerilimler kullanacak olması sebebiyle kaza anında elektrik kaçaklarının kesinlikle engellenmesi gerekir. aksi takdirde aracın bataryası boşalıncaya kadar kazazedeler elektrik akımına maruz kalacaklar aynı zamanda yardım ekiplerinin müdahalesi zorlaşacaktır.