Gelecek Elektrikli Araçlarda, Peki Şebekeler Nerede?

____________________________________________________________________

Her geçen gün daha fazla sayıda elektrikli otomobil modeli duyuyoruz. Artan çevreci motivasyonlar tüm gücünü fosil yakıttan alan fosil yakıtlı araçlar yerine birçok kaynaktan üretilebilen enerji ile çalışan elektrikli araçları önümüze sürüyor. Her ne kadar fiyatları çok pahalı olsa ve özellikle ülkemizde de çok çok pahalı olsalar da, Dünya genelinde elektrikli otomobillere bir yönelim olduğu ortada. Peki sadece bir elektrikli araç aldığımızda her şey tamam mı? Ya onun şarj fişini bir prize takınca?

Güzel bir bahar günü. Efil efil esen serin rüzgâr içimize bir huzur ve yaza yönelik beklentilerle bir mutluluk bir tazelik verirken, aynı zamanda az ilerimizdeki kocaman rüzgâr güllerini de döndürüyor. Bu rüzgar türbinlerinde üretilen elektrik, evimizde iş yerimizde ışık, ısı, ve hareket oluyor. Akşama birkaç yüz kilometrelik bir yolculuk yapacağımız elektrikli aracımız, evimizin prizinde takılı ve şarj olarak, yolculuğa hazırlanıyor. Pis benzin istasyonuna gitmemize gerek yok, evimizin rahatlığında şarj ediyoruz. Benzin koklamamıza, o dizelin iç yakan egsoz dumanını istemeden içimize çekmemize gerek yok. Tertemiz, yepyeşil enerji; hem de ihtiyacımız olduğu anda? Bu kadar güzel mi? Ya da bu kadar kolay mı?

Kaz Dağları’ndan deniz manzaralı bir orta gerilim hattı.

Güzel ama kolay değil!.. Öncelikle elektrikli araçlar çok büyük ve yüksek kapasiteye sahip bataryalara sahiptir. Eski modellerde 15 – 20 KW seviyelerinden yenilerinde 100 KW’lara kadar bataryaları vardır. Kapasite ne kadar büyüyor, şarj etmek için o kadar daha fazla enerji gerekiyor. Evet, menzil de batarya kapasitesine göre artıyor ama tam olarak öyle olmuyor. Mesela her araç bir Tesla aracının 50 KW batarya ile gittiği yolu 50 KW batarya ile gidemeyebiliyor. Motor verimliliği, aracın ağırlık, tasarım vs. detayları büyük önem sergiliyor burada. Her ne kadar olursa olsun, bu bataryalar şarj etmek için ciddi büyüklükteler. Aynı anda binlerce telefonu şarj etmek gibi bir şey tek aracı şarj etmek.

Böyle olunca da şimdiye kadar pek etkisi görülmemiş bir sıkıntı gelecekte baş gösterecek gibi görünüyor. Elektrikli araçlar yaygın olmadıkları için orada burada az sayıda şarj edilen araçlar elektrik şebekelerine pek kayda değer yük oluşturmadı. Ancak Avrupa’daki gibi elektrikli araçları öne koyan çeşitli inisiyatifler ile elektrikli araç kullanımı gitgide yaygınlaşıyor . Elektrikli otomobil sayıları arttıkça şebekede aynı anda şarj olacak araç sayıları da artıyor. Bir mahallede bir elektrikli araç varsa bunun mahalledeki trafoya kayda değer bir etkisi olmayabilir. On tane araç varsa ve yine aynı anda şarj oluyorlarsa mesken kullanımında altyapı çok fazla çekime izin vermeyeceği için yine çok sorun olmaz. Ama bu on araç trifaze sanayi elektriği gibi 20 KW/s çekilebilen bir yerde şarj oluyorsa trafoda bir miktar hissedilir yük oluşturur. 10 değil 100 araç şarj oluyorsa ise her türlü trafonun panosundaki göstergeleri hareketlendirir. 100 araç hızlı şarj oluyorsa ise bölgeyi besleyen yüksek gerilim trafolarının kontrol panolarındaki ibrelere bile etkileri olur.

Elektrikli araçlarda şarj tek bir hızda olmaz. DC hızlı şarj dediğimiz yeni araçların hemen hepsinde bulunan ve daha çok ticari şarj istasyonlarında kullanılan bir yöntem var. Doğru akımla çalışır ve alternatif akımdan doğru akıma dönüşümü şarj istasyonu yaparak aracın bataryasının desteklediği maks. değerlerde enerjiyi bataryaya kayıpsız şekilde aktarabilir. Bu şekilde saatte 500 KW enerji basabilen şarj istasyonları bile geliştirilebiliyor. Tabi bu kapasitede araç bataryası yok ama bu ille 500 KW basacak değil, 50 KW bataryayı saatin onda biri sürede şarj edebilecek demek. Ya da bir elektrikli tırın bataryasını o kapasitede şarj edebilecek diyelim. Not: Bataryalar şarj esnasında ısındığından güvenli bir şekilde şarj olmaları için şarj hızı eğrileri sürekli ayarlanır. Boş batarya ilk başta az, sonra çok yüksek ve dolmaya yaklaştıkça da azalarak düşük akımlarla şarj edilir. Bu şekilde 500 KW saat ile şarj edebilen bir şarj aletinde bile 50 KW bataryalı bir araç yarım ya da bir saatte şarj olur yine. Doğru akımdan sonra AC yani alternatif akımla hızlı şarj yöntemi var ki, burada bataryaya doğru akımı aracın kendi şarj devreleri sağladığı için çoğu araç 10 KWs gibi değerlerde şarj oluyor. Renault Zoe gibi bazı araçlar bu işlemde elektrik motorunun invertör devresini kullandığı için 20 ya da 42 KW saat gibi şarj değerlerine ulaşabiliyor. Bu da yine ticari şarj istasyonları ya da trifaze elektrik kullanan işyerleri ve sanayi ortamlarında şarj etme esnasında geçerli değerler. Evlerde ise ev altyapıları elektrikli araçların yüksek hızda şarjı için çok uygun olmadığından 2 – 3 – 7 KWs gibi değerlerde şarj oluyorlar.

ZES AC şarj istasyonları.

Yani ticari elektrikli araç şarj istasyonlarında çok hızlı, dolayısıyla anlık çok fazla akım çekilen bir şekilde araçlar şarj edilirken, evlerde ise düşük hızlarda şarj oluyorlar. Bu şekilde büyük şarj istasyonları kendilerine özel bir trafo ve elektrik tesisatı ile iş yaparken, evde bölgemize enerji sağlayan trafoya ek bir şey olmadan evimizde aracımızı şarj edebiliyoruz. Yaklaşık 10 aracın aynı anda hızlı şarj olduğu bir ticari hızlı şarj istasyonu küçük bir mahalle kadar enerji çekebiliyor. Bu da buna göre yatırım gerektiriyor tabi. Evde ise aracı şarjda bırakabileceğimiz süre de fazla olduğundan yavaş ve ucuz şarj bizim için bir sıkıntı oluşturmuyor. 10 saatlik bir şarj süresi çoğu aracın bataryasını yarıdan fazla doldurabiliyor mesela. Genel kullanımda, kullanıcıların günlük ihtiyacını aracını evde şarj ederek karşılayıp, uzun yola çıktığında hızlı şarj istasyonlarını kullanarak daha rahat ve fiyat olarak uygun bir şarj şekli benimsemeleri bekleniyor.

Gelecekte daha fazla aracın elektrik şebekelerine bağlanması ile enerji tüketiminde olacak değişiklik elektrik şebekelerine ekstra yükler bindirerek ekstra yatırımlar gerektirecek. Şuanda araçların tamamına yakını fosil kaynaklardan enerjisini elde ederken ilerde farklı kaynaklardan elde edilen elektrikle şarj olan araçlara geçilmesi enerji tedarik zincirlerinde de değişikliklere sebep olacak. Benzin istasyonu yerine evlerde ev şarj istasyonları, uzun yolculuklar için hızlı şarj istasyonları yaygınlaşacak. Bu da hem elektrik enerjisinin üretimi hem de iletimi tarafında yatırımlar gerektirecek. Araçların şarj edileceği istasyonlar noktasında da yatırımların şart olduğu unutulmamalı ki bunlar şarj istasyonu firmalarının yatırımları ve bireysel yatırımlar olacak.

Dediğim gibi mahallemizdeki bir trafodan bir araç şarj oluyorsa trafoya hiç etkisi olmaz, 10 araç şarj ediyorsa 10 tane elektrikli ısıtıcı, şofben gibi cihaz çalıştırıyor diyebiliriz. Trifaze şebeke varsa daha fazla. Araç sayısı arttıkça bu trafolara ve diğer elektrik tesisatına etkileri artar. Bu durumda kapasitesinin tamamına yakın çalışan trafo ve panolarının güçlendirilmesi gerekir. Trafoların daha güçlü trafolarla değiştirildiğini, panoların güncellendiğini, evlerimize enerjiyi sağlayan kabloların daha kalınlarla değiştirildiğini ya da mahallemize daha sık trafo kurulduğunu düşünelim, sorun çözüldü. Bu trafolara akım sağlayan orta gerilim şebekedeki kablo ve diğer ekipmanların da güncellenmesi gerekecek ki artan yüklerden onlar da direk olarak etkileniyor. Hadi ince kablolar kalınları ile değiştirildi, yeni hatlar çekildi ve çözüldü olsun. Şehri besleyen ana trafoların yükü de arttığı için gördüğümüz o çok büyük trafoların kapasite ve sayılarında da artış yapılması gerekiyor. 50 kVA trafolar 100 kVA ile değiştirildi diyelim, yetmeyen yerde yeni trafolar geldi değiştirildi diyelim, sorun çözüldü. Bu trafo merkezlerine enerji taşıyan hatlarda da yük oldukça arttı, bu hatların kapasitesini ve sayısını arttırmak gerekli. Yaptık çözüldü. Bu hatlara enerji verecek santraller de önemli. Her tarafa rüzgâr türbini diktik, güneş enerjisi santralleri kurduk çözdük diyelim.

TEİAŞ’ın 380000 volt yüksek gerilim hatları.

Evdeki kullanıcı da evinde aracını şarj edebilsin diye elektrik tesisatını elden geçirtip düzgün sigortası, yeterli kalınlıkta kablosu ve koruyucu önlemleri olan bir elektrik tesisatına geçmesi, evinin uygun bir yerine şarj için uygun bir priz ya da bir şarj ünitesi kurdurması gerekli. Apartmanların otopark alanları gibi alanlarda da bu tür kurulumlar olacaktır. Diyelim bunlar da yapıldı. Diyelim de demekle iş olmuyor işte!

Enerji sorununun bir çözümü aslında bu evlerdeki yavaş şarj istasyonları. Gece kullanıcıların uyuduğu esnada zaten enerji tüketimi düşük ve fiyatlar da ucuz. Bu saatlerde herkes aracını şarja taksa şebekeler çok fazla zorlanmadan şarj edilebilir araçlar. Herkesin de uzun yol ihtiyacı olmadığı ve her gece şarj ihtiyacı da olmadığı için aslında olayın en makul boyutu bu. Günlük kullanıcı evlerinde, uzun mesafe kullanıcılar hızlı şarj kullanarak ciddi bir sıkıntı yaşanmadan en mantıklı kullanım şekli bu oluyor.

Tüm bu yatırımlar çok pahalı yatırımlar. Farklı birim ve kurumlar tarafından yapılması gereken yatırımlar. Yerel dağıtımda ülkemizde özelleştirilmiş dağıtım şirketleri ve ülke genelinde iletim şebekesinin sahibi hâlâ devlet kuruluşu olan TEİAŞ’ın el atması gereken yatırımlar. Enerji üretimi tarafında devlet ya da özel kurulmasına ihtiyaç olan pek çok santral. Evinde aracını şarj etmesi için araç sahibinin yapması gereken diğerlerine göre çok çok ufak yatırım. Göründüğü gibi bu elektrikliye geçiş serüveninde çok fazla ve farklı kuruma iş düşüyor.

Ülkemizde henüz pek etkilerini görmüyoruz. Çünkü elektrikli araçlar zaten pahalı iken bir de ülkemizin ekonomik durumu ve döviz kurları ile alınamayacak fiyatlara doğru gidiyorlar. 🙂 Bu şekilde Avrupa’nın unuttuğu fosil araçları biz toplayacağız gibi. 🙂 TOGG projesinden araçlar üretilse de onların fiyatları da bedava olmayacak. Ancak yurtdışında sorunlar yaşanıyor bile.

Mesela Amerika’da New York’ta Gravity diye bir girişim Manhattan’da 50 aracın aynı anda hızlı şarj olabileceği bir şarj istasyonu kurmak istemiş. Şarj alanı için otopark firmaları ile vs. anlaşılabiliyor ama sıkıntı elektrik şirketinde doğuyor. O 50 aracı aynı anda şarj edecek ve o süre boyunca çok yüksek akım çekilecek o istasyona enerjiyi taşıyacak altyapı bölgede yok. İlgili elektrik firmasının bunu yapması da yıllar sürecek. Gravity, çözümü birçok noktaya dağıtılmış şarj aletleri kurmakta buluyor. Bu şekilde daha kısa sürede araçları şarj etmeye başlayıp daha erken kazanmaya başlayabiliyorlar. Şebeke de bir noktada oluşacak muazzam bir yük olmadığı için buna hazırlanacak muazzam bir yatırım yapılmasını gerektirmiyor.

İşin başka bir tarafı da elektrik üreticileri tarafında. Amerika’daki çoğu yüksek gerilim hattı uzun yıllar önce inşa edilmiş ve tam kapasite çalışan hatlar. Hani daha fazla araç bir noktadaki şebekeye bağlandıkça daha fazla enerjinin buraya sağlanması gerekiyor. Ancak hatlar zaten tam kapasite çalıştığı için bu enerji buraya sağlanamıyor. Yine diyelim ki devasa bir rüzgâr türbini çiftliğiniz var. Rüzgârlı bir havada çok iyi enerji üretebilirsiniz. Ancak hatların kapasitesi dolu olduğu için ürettiğiniz enerjiyi taşıyacak yüksek gerilim hattı yok. Bu durumda ilgili elektrik şirketleri sizden enerji satın almıyor ve iş yapamıyorsunuz. En verimli havada bile rüzgâr gülleriniz dönmeden durabiliyor. Siz ucuz ve temiz enerji üreteceksiniz diye de baz yük için kullanılan ve kömür santrallerini kapatmak da olmuyor öyle.

Ayrıca Amerika ne kadar gözümüzde büyük modern bir ülke olsa da, altyapısı uzun yıllar önce yapılmış olan ve artık tabiri caizse dökülen bir ülke. Şirketler bunu yenilemekte ve kapasitesini arttırmakta yetersiz kalıyor. Joe Biden yönetimi milyarlarca dolarlık altyapı yatırımları yapılmasını amaçlayan bir planla uğraşıyor bu yüzden. Kışın ciddi soğuklarda ya da yazın şiddetli sıcaklarda birçok yerde yeterli enerji üretilemediğinden ya da iletilemediğinden elektrik kesintileri uygulandığını biliyoruz. Özetle durumunu şöyle açıklayalım. 200 bin nüfuslu bir şehir için 50 yıl önce yatırım yapılmış ve yüksek gerilim hatları dikilmiş. Zamanla şehir nüfusu artmış ve yeni rüzgar ve güneş santralleri, doğalgaz santralleri de devreye alınmış. Ancak iletim hatları 200 binlik şehir için kurulmuş şehir, 400 bin nüfusla ve günümüzün klima, elektrikli ısıtıcılar gibi nimetleri ile bu hatlara yük bindirince bu hatlar bu enerjiyi taşıyamadığından sorun yaşanıyor. Şebekeyi koruyup tüketimi sınırlandırmak için dağıtılmış elektrik kesintileri uygulanıyor vs.

Ülkemiz daha küçük ve yönetimi daha kolay bir ülke. Bu açıdan elektrikli araç olarak olmasa da genel elektrik şebekeleri olarak bazı yatırımlar yapılıyor. İyi rüzgâr alan yerlere mesela, havsa trafo merkezleri kuruluyor. Rüzgâr santrallerinde üretilen enerji TEİAŞ’ın yüksek gerilim kademelerinden biri olan 154 bin volta yükseltilip enterkonnekte şebekeye veriliyor. Ancak bu voltajda iletim uzak mesafelere çok verimli olmadığı ve yerel olarak kullanımı da sınırlı olabildiğinden uzak mesafelere iletilmesi gerekiyor. Bu noktada bu rüzgâr enerjisi santrallerinden 154 bin volt olarak toplanan enerji TEİAŞ’ın havsa trafo merkezlerinde 380 bin voltluk kademeye yükseltilip buradan daha uzak noktalara iletilmesi sağlanabiliyor. Bu şekilde üretildiği yerde tüketilemeyen enerji daha uzak yerlere gönderilip farklı yerlerde kullanılması sağlanıyor.

TEİAŞ 154000 volt yüksek gerilim hattı.

Bu şekilde yatırımlar var ama ihtiyacı ne kadar karşılıyor bilmiyorum. Tabi bildiğim kadarıyla TEİAŞ tarafında enerji iletiminde ciddi kapasite sorunlarımız yok şuan. Gelecekte ise ne olur, elektrikli araçlara ne kadar yeter şebekemiz bilmiyorum. TEİAŞ’ın stratejik planlarında belirttiği bir sıkıntısı gerekli yatırımları yapacak bütçeye sahip olmamak. Bu durumda ileride bizim de çeşitli sıkıntılar yaşamamız olası. İletimi geçtim, dağıtım tarafında özel dağıtım şirketleri şebekelerine ne kadar yatırım yapıyor, ne kadar iyileştirebiliyor ve yeterli bir hızda mı oluyor bu, bir muamma.

İşin yönetim kısmı ayrı muamma. Hat ve üretiminizin teorik kapasitesi ne kadar yüksek olsa da elektrik enerjisi anlık üretilip anlık tüketilen bir denge gerektiğinden sıkıntı yaşanabiliyor. Mesela geçtiğimiz yaz bir sabah birçok bölgede elektrik kesintisi yaşanmıştı. Teorik kapasitenin çok rahat yeterli olabileceği, yükün düşük olduğu bir sabah saatinde, enerji tedarikçileri ile anlaşılamaması vs. sebeple hatlara yeterli enerji sağlanamayıp voltajlar ve frekanslar düşebiliyor.

Özetle gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde elektrikli araçlara ciddi bir yönelim var. Ancak bu yönelimi destekleyecek araç şarj imkânları şuan oldukça kısıtlı. Bunu destekleyecek şarj istasyonlarının kurulması, bunlara enerji sağlayacak şebekelerin geliştirilmesi ve kurulması, gerekli yerlerde yenilenmesi de oldukça pahalı yatırımlar. Bunları toparlayacak firmaları şiddetli şekilde yönlendiren bir motivasyon yok. Motivasyon olsa da para yok, çok büyük yatırımlar gerekiyor çünkü. Bu şekilde de halihazırda elektrik kesintilerinin yaşandığı yerlerde çok büyük yatırımlar gerekiyor ve zor bir süreç olacak. Hani gelecek göründüğü kadar parlak değil konu ile ilgili. Ülkemizde ise şimdilik böyle dertlerimiz yok. Çünkü en basit bir elektrikli araç bile 500 binin üzerinde fiyatlara ulaşmış durumda. Gelecekte ekonomimiz toparlanıp böyle bir elektrikli akınına kapılma durumunda ise bizim de ciddi sorunlarımız olacaktır.