- Elektrikli araçlar köklerini 19. yüzyıla kadar uzatır.
-
- yüzyıl başında benzin, buhar ve elektrik rekabeti yaşandı.
- Buhar motorlarının uzun ısınma ve düşük menzil sorunları alternatifleri doğurdu.
- Temel bileşenler: yedek batarya, şarj portu, DC dönüştürücü, tahrik motoru.
Elektrikli araçların tarihi, çoğu kişinin sandığından çok daha uzundur, kökleri 19. yüzyıla kadar uzanır. Bugün Tesla Model S ve Toyota’nın hibritleriyle nasıl ulaştığımızı anlamak için, benzin, buhar ve elektrik enerjisinin otomotiv pazarını baskın hale getirmek için rekabet ettiği döneme geri bakmamız gerekir.
- yüzyılın başında ana ulaşım aracı at idi, ancak insanların gelirleri arttıkça ve mevcut teknolojiler ilerledikçe bazıları yeni ulaşım yollarını denemeye başladı. O dönemde benzin, buhar ve elektrik enerjisi mevcuttu; her biri o dönemin pazarını hakim olmak için yarışıyordu.
İlk otonom hareketli araç deneyimleri
Buhar teknolojisi bu dönemde iyi oturmuştu ve halk tarafından genelde güvenilir olarak kabul ediliyordu. Bu, buharlı motorları kullanan daha küçük taşıt türlerinin inşa edilmesinin doğal bir ilerlemesi gibi görünüyordu. Bazı kendi kendine hareket eden araçlar 1700’lerin sonlarından beri var oldu (Nicholas Cugnot’un buharlı üç tekerlekli arabası), fakat bu teknoloji 1800’lerin sonlarına kadar gerçekten geliştirilmedi. Ama büyük bir sorun vardı: buhar motorları uzun ısınma süresi gerektiriyordu (yaklaşık bir saat) ve menzilleri düşüktü, ayrıca sürekli su eklemek gerekiyordu. Bu teknik sınırlamalar, diğer güç aktarımı çözümlerinin yolunu açtı.
Günümüzdeki bir elektrikli aracın nasıl çalıştığı
Elektrikli araçlar, benzinli araçlarda olduğu gibi içten yanmalı motor yerine bir elektrik motoru kullanılarak çalışır. Bu motorlar için genellikle sürüş gücünü sağlayan büyük bir güç depolama bataryası kullanılır. Bu batarya, bir şarj istasyonuna veya evde özel olarak tasarlanmış prize bağlanarak şarj edilir.
İnkar edici bir şekilde, elektrikli araçlar enerjiyle çalıştıkları için egzoz yoktur ve benzinli araçlarda bulunması zorunlu olan bazı parçalar (yakıt pompası, yakıt hattı, karbüratör, depolama veya yakıtla ilgili diğer parçalar) bu araçlarda bulunmaz.
Komponentlerin ana hatları
Genelde elektrikli araçlar, her biri kendi rolüne sahip bir dizi temel bileşenden oluşur:
1. Yedek batarya
Birçok elektrikli araçta, yardımcı batarya motorun çalıştırılması ve aracın aksesuarlarının (örneğin gösterge paneli) enerji ihtiyacını karşılar. Bu batarya ana bataryadan bağımsızdır – daha düşük bir voltaja sahiptir (12V veya 24V) ve geleneksel gövde sistemlerini besler.
2. Şarj portu
Bir batarya içindeki enerji sonsuza kadar sürmez ve zaman zaman şarj edilmelidir. Burada devreye şarj portu girer; elektrikli aracı harici bir güç kaynağına bağlamayı sağlar. Ev tipi yavaş şarjdan DC hızlı şarjına kadar çeşitli port tipleri mevcuttur.
3. DC dönüştürücü
Genelde ana batarya, araçtaki diğer bileşenlerden daha yüksek bir gerilime sahiptir. Bu cihaz, yüksek gerilimi güvenli kullanım için daha düşük bir gerilime dönüştürür – örneğin 400V’tan 12V’a, yardımcı sistemler için.
4. Tahrik elektrik motoru
Araç hareket etmek için elektrik üretimden mekanik kuvvete dönüştürülmesi gerekir. Bunun için tahrik motoru kullanılır – genelde kalıcı mıknatıslı bir senkron motoru veya asenkron motor.
Bazı araçlar, fren sırasında enerjiyi geri kazanmayı sağlayan enerji geri kazanım (regeneratif fren) özelliğine sahiptir.
5. Şarj cihazı (on-board)
Harici güç kaynakları çoğu zaman alternatif akım olduğundan, bu cihaz onu bataryanın kullanılabilir biçimde doğru akıma çevirir. Ayrıca bataryanın voltajı, akımı, sıcaklığı ve doluluk durumu gibi özellikleri izlemek için kullanılır.
6. Güç elektroniği kontrolörü
Bu cihaz, bataryaya iletilen elektrik akışını yönetir ve tahrik motorunun hızını kontrol eder. Geleneksel içten yanmalı motorlu araçlarda ECU’nin elektronik karşılığıdır.
7. Soğutma sistemi
Bu sistem, motor ve diğer bileşenlerin güvenli çalışma sıcaklığını korur. İçten yanmalı motorların oluşturduğu kadar ısı üretmiyor olsalar da, bataryaların optimum performans için aktif soğutmaya ihtiyacı vardır.
8. Tahrik batarya paketi
Bu, bir elektrikli aracın “yakıt deposu”dur ve araçtaki diğer bileşenleri çalıştırmak için gereken elektrik enerjisini sağlar. Modern teknolojiler, enerji yoğunluğu yüksek li-iyon bataryaları kullanır.
9. Elektrik transmisyonu
Bu cihaz, tahrik motorundan mekanik gücü aracın tekerleklerini hareket ettirmek üzere iletir. Elektrikli sürüşler genelde tek vitesli bir redüktöre sahiptir ve çok hızlı vites değişimi gerektirmez.
İçten yanmalı motorların gelişimi: Otto, Diesel, Benz ve Ford
Dört zamanlı motor, bugün de popüler olan tip, 1862 yılında Nikolaus Otto tarafından tasarlandı; dizel motoru Rudolf Diesel tarafından 1893’te icat edildi. Biraz sonra, Karl Benz kendi aracını 1886’da geliştirdi ve Ford Model T, 1900’lerin başında seri üretime giren ilk otomobil oldu.
Güç ve faydalarına rağmen, içten yanmalı motorlar kullanımı zor ve vites değişimi konusunda zorlayıcıydı. Ayrıca, egzoz dumanı da istenmeyen bir etkendi.
Tüm bu sorunlara karşı tek bir alternatif vardı: elektrikli araç. Bu araçlar, sessiz, kullanımı kolay ve zararlı emisyonlar içermiyordu. Böylece elektrikli araçlar, içten yanmalı ve buharlı araçlara karşı üst düzey bir alternatif olarak göründü.
İlk pratik elektrikli arabalar
İlk pratiklerden biri, İngiliz mucit Thomas Parker tarafından yaklaşık 1884 yılında üretildi ve 1888’de Almanya’da Flocken Elektrowagen üretildi.
Ne yazık ki, o dönemde kırsal yollar çok kötüydü ve elektrikli araçlar şehirleraracına taşınmakta zorluk yaşıyordu.
O dönemde üreticiler elektrikli araçlarda potansiyeli gördü ve deneyimler aramaya başladı. Porsche’nin kurucusu Ferdinand Porsche, 1898’de ünlü P1’i geliştirdi.
Thomas Edison elektrikli araçların inşasında önemli bir rol oynadı; onların diğer araçlara göre üstün olduğuna inanıyor ve daha verimli bataryalar geliştirmek için çalıştı. Henry Ford da Edison ile arkadaş olduğundan, 1914 civarında Edison ile elektrikli araçları keşfetmek ve maliyetlerini düşürmek için işbirliği yaptı.
Elektrikli araçlar nicin hızlı düşüş yaşadı
İçten yanmalı motorlu araçlar için Ford Model T’nin seri üretim maliyeti diğer elektrikli araçlardan yaklaşık üç kat daha ucuzdu. 1912 yılında Model T yaklaşık 650 dolar iken, diğer elektrikli araçlar yaklaşık 1750 dolar fiyatındaydı.
Elektrikli araçlar, yolların altyapısı geliştirildiğinde büyük darbe aldı ve petrol rezervlerinin bol olduğu tespit edildi.
Bu etkenler ve daha niceleri, elektrikli araçların pazar payını küçülttü ve yaklaşık 1935’e kadar neredeyse yok oldular. Pazar, en az 30 yıl boyunca fosil yakıtlı araçlar tarafından domine edildi; petrol krizi 1970’lerde bu tabloya bir karşılık verdi.
Tarihte ilk elektrikli aracı kim üretti
İçten yanmalı araçlarda olduğu gibi, elektrikli araçların da tek bir mucidi yoktur. Ortaya çıkışı ve gelişimi, bir dizi keşif ve icadın bir araya gelmesiyle oluşan bir süreçtir.
Elektrik enerjisinin keşfi ve güvenilir yeniden şarj edilebilir bir bataryanın bulunuşu, sonunda elektrikli bir aracın inşasına zemin hazırladı.
Anyos Jedlik, 1828 yılında bir elektrik motoru geliştirdi. Bu icatla, elektrik enerjisinin ulaşım aracı olarak kullanılmasının temel kanıtını ortaya koydu.
Biraz daha sonra, 1834’te Vermontlu demirci Thomas Davenport, elektrikli bir araç modelini elektrikli bir ray üzerinde hareket edebilecek şekilde inşa etti.
Ne yazık ki, bunlar yeniden şarj edilebilir bir enerji kaynağına sahip olmadıkları için sınırlı bir ulaşım sağlarlardı. 1859’da Fransız fizikçi Gaston Plante kurşun-akü bataryayı icat edince teknolojinin etkinliği arttı.
Bunun ardında, Fransız Camille Alphonse Faure, 1881’de bataryanın kapasitesini önemli ölçüde artırdı ve endüstriyel ölçekli bataryaların üretimini mümkün kıldı.
Elektrikli araçların icat takvimi
Görüldüğü gibi, elektrikli aracın yaratılması, tek bir olaydan ziyade bir dizi olayın birleşimiyle gerçekleşti. Bu nedenle, tam bir elektrikli aracı oluşturan nelerin sizin için hangi fikir olduğuna bağlı olarak birkaç aday bulunmaktadır.
İlk prototipler (1834-1867)
1834’te Groningen, Hollanda’daki Profesör Sibrandus Stratingh ve yardımcısı tarafından küçük ölçekli, tek kullanımlık hücrelerle çalışan elektrikli bir araç geliştirildi. Ancak Stratingh, kısa bir süre sonra hayatını kaybettiği için aracı daha ileriye taşıyamadı; 1841.
1867 yılında Avusturyalı mucit Franz Kravogl prototipini Paris Büyük Sergisi’nde sergiledi. İki tekerlekli elektrik motorlu bir araçtı fakat sürüş açısından güvenilir değildi.
İlk pratik elektrikli araç (1881-1884)
1881’de Gustave Trouve, Paris sokaklarında üç tekerlekli bir araç denedi. Coventry-Rotary pedallı üç tekerlekli aracın dış motoru olarak ilk elektrikli motordu. Ancak bu, tam anlamıyla tek başına bir elektrikli araç geliştirmek için anahtar değildi.
1884’te Thomas Parker (Londra’da yeraltı elektrik şebekesi kuran kişi), seri üretim için ilk elektrikli aracı inşa etti. Parker, kendi yüksek kapasiteliyeli yeniden şarj edilebilir bataryalarını aracı için kullandı.
Ticari başarı (1894-1895)
İlk başarılı elektrikli araç The Electrobat, 1894 yılında Pennsylvania’da mühendis Henry G. Morris ve kimyager Pedro G. Salom tarafından geliştirildi. Bu, çelik tekerleklerle çevrili ve büyük kurşun bataryasına sahip eski ve ağır bir cihazdı.
ABD’de Des Moines, Iowa’daki William Morrison ise 6 yolcu taşıyabilen ve saatte 23 km hıza çıkabilen bir elektrikli araç geliştirdi.
1895’te A. L. Ryker’ın ABD’de elektrikli üç tekerlekli araçları tanıtmasıyla tüketiciler bu yeni teknolojiyi fark etmeye başladı.
Elektrikli araçların altın çağı (1895-1910)
Bu dönemde çeşitli diğer mucitler ve mühendisler bir dizi model geliştirdi ve 18 Aralık 1898’de dünya hız rekoru kıran elektrikli bir araç da bu dönemde ortaya çıktı.
Bu gelişmelerle elektrikli araç teknolojisi patlama yaptı; 1890’lar ile 20. yüzyıl başlarında elektrikli araçlarla ilgili ilgi arttı.
1897’de Londra’da Walter C. Bersey’in elektrikli taksileri sayesinde elektrikli taksiler kullanılmaya başlandı.
Benzinli araçlarla kıyaslandığında bu dönemde elektrik altyapısının eksikliği, yaygın benimsenmeyi engelledi. Bu faktörler ve diğerleri, elektrikli araçların piyasadan çekilmesine yol açtı ve yaklaşık 1910’a kadar çoğu üretici pazardan çıktı ya da üretimini tamamen durdurdu. Ancak teknoloji, bazı özel kullanımlar için (yükleyiciler ya da golf arabaları gibi) yaşamaya devam etti ve 20. yüzyıl sonlarına kadar gölgesinde kaldı, ardından yeniden doğdu.
General Motors ve modern elektrikli aracın ilk otomobili
GM, 1960’lı yılların ortasında Electrovair konseptiyle elektrikli araçlar üzerinde deneyler yapmıştır, fakat seri üretime asla ulaşamadı. Electrovair, Corvair (1966 modeli) üzerine kurulu ve gümüş-çinko pil paketinden güç alıyordu; 532 volt sağlayabiliyordu.
Yıllar sonra GM tekrar denedi. Modern çağın ilk seri üretim elektrikli aracının geliştirilmesi, 1990’ların ortalarına denk geldi: GM EV1. EV1, bir büyük otomobil üreticisinin sıfırdan tasarladığı ilk elektrikli araçtır.
Bu araç birkaç önemli ödül kazandı:
- EV1, GM için sıfırdan tasarlanmış ilk elektrikli araçtır
- EV1, GM markası altında seri olarak satılan tek ve ilk otomobildi; GM’nin bir alt markası değildi
GM’in EV1’i tasarlama ve üretme kararı, büyük ölçüde California Air Resources Board’un (CARB) sıfır emisyon hedefi doğrultusunda yerel pazarı korumak amacıyla yayınladığı bir emre dayanıyordu.
Tesla ve modern elektrikli araç devrimi
Tesla Motors, 2008 yılında Roadster’ı üretti. Bu araç, elektrikli araçların modern çağında bir devrim yaratmış ve batarya teknolojisinin son teknolojisini ile sürüş sistemini sunmuştur.
Roadster, lityum-iyon bataryayı enerji kaynağı olarak kullanan bir BEV (Batarya ile Elektrikli Araç) idi ve bugüne kadar üretilen ilk tamamen elektrikli seri üretim otomobil olarak kabul edilir; tek bir şarjla 320 km’den daha fazlasını kat edebilen ve 200 km/sa hıza ulaşabilen ilk aracıydı.
Ayrıca uzaya fırlatılan ilk seri üretim araç olarak da tarihe geçti. Şubat 2018’de Falcon Heavy fırlatma görevi için yük olarak kullanıldı; uzay giysili bir manken olan Starman aracı sürücünün koltuğunda yer aldı.
2008-2012 yılları arasında Roadster, dünya çapında 30’dan fazla ülkede 2450’nin üzerinde satıldı.
Tarihteki ilk hibrit araçlar
İnsanların aklında gelen cevap çoğunlukla Toyota Prius’tır. Ancak maalesef bu doğru cevap değildir. Kaydedilen tarihlerde ilk hibrit araç çok daha önce geliştirilmiştir. 1889’da William H. Patton tarafından benzin-elektrikli bir hibrit yük aracı tasarlandı.
Bir araç olarak tanımı çok net olmasa da, hibrit konsepti yine de çok ilgi çekicidir.
Biraz sonra, 1901’de, Lohner’un otobüs fabrikasında çalışırken Ferdinand Porsche, Mixte adını verdiği hibrit sistemi geliştirdi. Bu, elektrikli “System Lohner-Porsche” aracının tamamı ile motor tahrik sistemi olan dört tekerlekli bir hibirdi ve Paris Dünya Fuarı’nda sunuldu.
Mixte, dünyadaki ilk hibrit otomobil olarak geniş ölçekte kabul edilmektedir. Bu modelin erken prototipleri, önde iki tekerleğe güç veren iki motorlu ve teker tekerler üzerinde monte edilmiş motorlar içeriyordu.
Bazıları, ilk hibrit onurunun 1905 yılında Henri Piper tarafından geliştirilen bir otomobil olduğuna inanır. Bu mucit, elektriği ve jeneratörü, bataryaları ve küçük bir benzin motorunu bir araya getiren kendi hibrit aracını üretti.
Sahne fotoğraf kaynakları: wikipedia.org, knowledge.wharton.upenn.edu, en.wikipedia.org, commons.wikimedia.org, upstation.asia, adictamente.blogspot.com, mycarquest.com, sportscarmarket.com, researchgate.net
