General Motors, vaat eden elektrikli Cıvata
200 mil menziline sahip ve yaklaşık $ 30,000. GM, CC BY

yakıt hücresi elektrikli araçların kullanılmaya başlanması çabasında, Toyota Motors bu ayın başlarında 5,600'ten daha fazlasını yaptı patentler diğer otomobil üreticileri için geçerlidir. Birkaç gün sonra General Motors elektrikli cıvatapilleri üzerinde 200 mil çalıştırmak için tasarlanmış bir elektrikli araç.

Bu arada otomobil üreticileri diğer elektrikli araç tiplerini de geliştirmeye devam ediyor: takmalı hibritler ve hibrit elektrikler.

Elektrikli araçlar, geleneksel benzinli ve dizel motorlu araçlara en umut verici alternatiftir. Fakat her teknoloji nasıl farklı? Ve her birinin göreceli yararları ve ticari zorlukları nelerdir?

Nasıl Geldik?

Benzerlikler ile başlayalım. Akülü elektrikli araçlar (BEV'ler), hibrit elektrikli araçlar (HEV'ler), takmalı hibrit elektrikli araçlar (PHEV'ler) ve hidrojen yakıt hücreli elektrikli araçlar (FCEV'ler) elektrikli araçlardır. Hepsi bir elektrik motoru tarafından tahrik edilir ve gerektiğinde elektrik depolamak veya tedarik etmek ve aracı frenlerken enerji emmek için akülere sahiptir.

Bu araçlardan bazıları, aynı zamanda benzinle çalışan bir yanmalı motor veya hidrojenle çalışan bir yakıt hücresi yoluyla da gemide elektrik üretebilir.

Hepsi bugün kullandığımız benzinli yanma araçlarından temel bir kırılmayı temsil ediyor: aktarma organları mekanik olmaktan ziyade elektrik; kaputun altındaki motor yanma bazlı yerine elektrokimyasaldır; ve yakıt, benzin yerine, elektrik ve hidrojendir.

Bu teknolojik değişimlerin arkasındaki güçler, 1980'lerin sonlarında, otomobil üreticilerinin petrolün uzun vadeli mevcudiyetinin sınırlı olduğunu ve uygulanabilir bir gelecekteki iş modelini garanti etmek için alternatif bir araç platformu ve yakıtının gerekli olduğunu kabul etmesiyle başladı. Hidrojen yakıt olarak seçildi ve yakıt hücresi taşıtının ticarileştirilmesi için 25 yıllık bir yol kuruldu.

1990'ten bu yana, özellikle Kaliforniya'da, iklim değişikliği, yakıt bağımsızlığını destekleyen politikalar ve hava kalitesi düzenlemeleri de dahil olmak üzere, hidrojen yakıt hücresi aracını geleceğin ürünü olarak hedefleme kararını daha da teyit etmek için üç kuvvet daha ortaya çıkmıştır.

Akü Elektrikli Araçlar (BEV)

Yine de, son beş yılda, yalnızca akü gücüne dayanan akülü elektrikli araçların yeniden canlanması oldu. Örnekler Nissan Leaf, GM Spark ve Kia Soul. 40 ile 60 mil arasında bir süre sonra, piller boşalmıştır ve ticari bir merkezde veya işyerinde bir konut devresine veya 220-volt, özel amaçlı şarj cihazına takarak yeniden şarj edilmesi gerekir. Şarj süresi, voltaja, şarj teknolojisine ve akünün “şarj durumuna” (yani, akünün ne kadar boşaldığına) bağlıdır ancak aracın tamamen şarj edilmesi için genellikle bir ila altı saat gerekir.

Bir BEV caziptir çünkü çeşitliliği halk tarafından yapılan seyahatlerin çoğunu karşılar, evde yeniden şarj etmek elverişlidir ve sürüş titreşimsiz ve sessizdir. Aracın boyutu nispeten küçüktür, iyi manevra kabiliyeti ve nispeten kolay park yeri sağlar ve sürüş sırasında hava kirletici yoktur. BEV'ler ayrıca şebeke kaynakları kullanılmadığında gece boyunca şarj ederek elektrik şebekesini dengeleme potansiyeline sahiptir.

BEV'lere karşı çalışmak, aracı yeniden şarj etmek için gereken zaman ve menzil kaygısı - yani, sınırlı sürüş menziliyle ilgili - sürücüler tarafından deneyimli ve aracın faydalı menzilini etkili bir şekilde azaltan bir zamandır. Ayrıca, şarj işlemi elektrik şebekesini zorlayabilir ve özellikle dairelerde yaşayan insanlar için şarj altyapısının bulunmadığı durumlar vardır.
Kaliforniya'nın sıfır emisyonlu araç görevlendirmesinin ardından, BEV'ler ilk olarak 1990'lerde ticarileştirildi, ancak pazar 2000'lerde azaldı. Satışa veya kiralamaya hazır çok sayıda binek araçla, piyasa bu sınırlı aralıklı ancak uygun araç için kamu talebini değerlendirmek üzere test ediliyor. Akü teknolojisindeki gelişmeler menzili artırma potansiyeline sahiptir.

Hibrit Elektrikli Araçlar (HEV)

Hibrit elektrikli araçlar, elektrik üretmek ve aracı elektrik motoruyla birlikte hareket ettirmek için gemide benzinli yanmalı motor bulunan bir BEV'dir. Geleneksel bir benzinli araçla insanların beklediği aynı 300 mil menzilini sağlayabilirler. Ayrıca, gelişmiş yazılım kontrolleriyle yanmalı motor, yüksek verim ve düşük kirletici emisyonu elde etmek için akülerle etkileşime girer.

HEV'lere ABD'de satışa sunulan 2000'tan bu yana ilk kez Toyota tarafından Japonya'da tanınmış olan Prius, 1997'te belirgin bir örnek. 2012 ve 2013’te, Prius, Kaliforniya’da yedi milyondan fazla araç satıldığından en çok satan araç oldu ve bu da tüketicilerin aracın oldukça olumlu bir şekilde kabul edildiğini gösteriyor.

Plug-in Hibrit Elektrikli Araçlar (PHEV)

PHEV'ler, on ile 60 mil arasında bir elektrikli sürücü aralığı sağlayabilen ilave batarya kapasitesine sahip bir HEV'dir. Örneğin, Chevy Volt, bir benzin jeneratörü devreye girmeden önce pil gücüyle yaklaşık 40 mil sürebilir. Bu, pilleri bir gece boyunca evde şarj etmenin rahatlığını ve ABD halkının çoğunluğunun aşmadığı günlük bir elektrik aralığını sağlar. PHEV, sürüş halkının alışkın olduğu 300-mil aralığını da sağlar. Bir plug-in Prius'un daha büyük bir bataryası vardır ve tamamen elektriklidir.
hibrid moduna geçmeden önce yaklaşık 10 mil. Toyota 

Hidrojen Yakıt Hücreli Elektrikli Araçlar (FCEV)

Yakıt hücresi araçları, iki ana farklılığa sahip hibrit elektrikli araçlardır. Hidrojen ve elektriği üretmek için havadan oksijen gibi bir yakıt alan bir elektrokimyasal cihaz olan bir yakıt hücresi, kaputun altındaki benzinli motoru değiştirir. Yakıt hücresi, oldukça yüksek bir verime (geleneksel benzinli otomobilin üç katı) ve sürüş sırasında sıfır hava kirletici emisyonuna sahiptir. Reaksiyonun ürünü, egzoz borusundan nitrojenle ve havadan kalan bir miktar oksijen ile dışarı atılan sudur. Ve bir benzin deposu yerine, hidrojen depolama tankları vardır. Bir yakıt hücresi aracının yakıt ikmal süresi, geleneksel bir benzinli otomobil ile karşılaştırılabilir ve yakıt yurtiçinde tedarik edilebilir.

Yakıt hücresi taşıtlarının getirdiği zorluklardan bazıları, ulusal olarak sınırlı sayıda hidrojen yakıt istasyonu olmasıdır. Kaliforniya, ABD'deki en fazla hidrojen yakıt istasyonuna sahiptir ve 51'in 2015'in sonunda, 70'in sonunda 2017'in üzerinde ve 100'in 2020'in sonunda çalıştığı tahmin edilmektedir. Altmış sekiz istasyon, Devlette yakıt hücreli araçların kabul edilmesini desteklemek için ilk minimum olarak kabul edilir.

İleriye gidiyor

Pazar, BEV'nin geleneksel benzinli araç için çekici bir tamamlayıcı (değiştirme değil) olduğunu keşfediyor. Benzinle çalışan HEV ve PHEV, pazarın alışkın olduğu sürüş çeşidinin ve boyutunun genel sürüş deneyimini korurken, çevresel düzenlemeleri karşılamak için ortaya çıkmaktadır.

Araçların maliyeti ve araçların kullanım maliyeti, tüm pratik amaçlar için rekabetçi ve zorlayıcıdır. Elektrik maliyetine ve benzin maliyetine bağlı olarak, mil başına maliyet, birini veya diğerini destekleyebilir. PHEV müşteriye elektrik veya benzin kullanma seçeneği sunar.

Yakıt hücresi elektrikli aracı, hibrit ve geçmeli elektrikli hibritin doğal bir evrimi olarak ortaya çıkıyor. Sonuç olarak, BEV ve FCEV'in hafif hizmet taşıma ihtiyaçlarını karşılamak için geleneksel ve hibritleştirilmiş benzinli araca yeni nesil alternatifleri temsil ettiği öngörülmektedir. BEV kolaylık ve manevra kabiliyeti sağlar ve FCEV menzil, araç boyutunda esneklik ve hızlı yakıt sağlar. Her iki araç da yakıt bağımsızlığı, jeo-politikadan ayrılma ve çekici çevresel özellikler.

Akü elektrikli ve yakıt hücreli araçların satın alma maliyeti ve işletme maliyeti bugün karşılaştırılabilir. Piyasadaki rekabet ve teknolojideki gelişmeler nedeniyle gelecekte hidrojen maliyetinin düşmesi ve elektrik maliyetinin yükselmesi muhtemeldir. Bu, bir akü elektrikli aracına kıyasla bir akü elektrikli aracının çalıştırılmasının mil başına maliyeti, muhtemelen daha düşük olacağı anlamına gelir.

Bu yazı orijinalinde Konuşma
Oku Orijinal makale.

Yazar hakkında

Dr. Scott Samuelsen, Kaliforniya Üniversitesi, Irvine'deki (UCI) Mekanik, Havacılık ve Çevre Mühendisliği Profesörüdür. Gelişmiş Enerji ve Enerji Programı Direktörü, UCI Yanma Laboratuvarı ve ABD Enerji Bakanlığı ve Kaliforniya Enerji Komisyonu Ulusal Yakıt Hücresi Araştırma Merkezi'dir. Profesör Samuelsen, gelişmiş enerji üretim sistemlerinin ticarileştirilmesini hızlandırmak için kritik teknolojiyi ve pazar engellerini ele alan benzersiz bir kamu-özel ittifakı olan Kaliforniya Sabit Yakıt Hücresi İşbirliği'ne eş başkanlık ediyor.