Güneş Enerjisi ile Çalışan Otomobiller

Elektrik enerjisi ihtiyacımızın güneşten karşılanması hem dünyamız hem de bütçemiz için bir çok avantajı beraberinde getiren bir yöntemdir. Ancak bu yöntem yakın zamana kadar otomobillerde uygulanabilecek hafiflikte, ucuzlukta ve verimlilikte değildi. Geliştirilen yeni teknoloji ve ürünlerle bu durumun değişmeye başladığını görüyoruz. Yeni mobilite trendleri ile birlikte elektrikli araçlara olan talep artıyor. Bu durum da güneş enerjisi ile hareket eden otomobillerin yaygınlaşması için uygun ortamı sağlamış durumda.

Yenilenebilir Enerjinin Ulaşım Sektöründe Kullanımı

Yenilenebilir enerji kaynaklarının daha yaygın kullanılmasında ve bu teknolojilerin geliştirilmesinde şehir yaşamının çok önemli bir payı var. Bunun en önde gelen sebebi dünya nüfusunun 55%’nin şehirlerde yaşıyor olması ve toplam enerji talebinin 65%’nin bu insanlardan geliyor olmasıdır. Çevresel etkiler açısından bakıldığında da durum aynı. Global iklim değişikliğin en önemli sebebi olan karbondioksit salınımının 75%’i şehirlerde gerçekleşmektedir.

Dolayısıyla; iklim değişimi, hava kirliliği, sağlık sorunları, enerji maliyetleri ve enerji sürdürülebilirliği açısından bakıldığında şehir yaşamında yenilenebilir enerjinin payının arttırılması zaruri bir hedef olarak karşımıza çıkıyor.

Bir çok şehir ulaşım ve toplu taşıma sistemini biyoyakıtlar, hidrojen enerjisi ve elektrikli araçlar üzerinden yürütmek üzere girişimlerde bulunmaya başladı bile. Örnek olarak; 2017 senesinde dünya genelindeki 300 şehirde toplam 385.000 elektrikli otobüs hizmet vermiştir.

Ulaşımda Güneş Enerjisinin Yeri

Global olarak ulaşım sektöründe ihtiyaç duyulan toplam enerjinin 95,9%’u hala petrol bazlı yakıtlardan karşılanmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen elektriğin oranı ise sadece 0,3% seviyesindedir.

Elektrikli araçların kullanımının artması güneş enerjisinden elde edilen elektriğin kullanıldığı ulaşım modellerinin de yaygınlaşmasını beraberinde getirmiştir. 2018 senesinde Şili-Santiago’da kurulan 100MW’lık güneş santrali sayesinde şehrin metro sisteminin ihtiyacı olan elektriğin yarısı yenilenebilir enerji ile karşılanmıştır. Benzer ulaşım modelleri Avustralya-Melbourne ve Hindistan-Yeni Delhi’de de kurulmaktadır.

ABD-San Francisco şehri yönetimi raylı taşıma sistemi için ihtiyaç duydukları enerjinin yarısını (2025 yılı sonuna kadar) yenilenebilir enerji kaynaklarından karşılanacağını ve bu oranın 2045’de 100% olacağını duyurmuştur. Norveç-Oslo ve Finlandiya-Helsinki şehirlerindeki belediye otobüslerinin tamamının 2020 senesine kadar yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanacak şekilde dönüştürüleceği açıklanmıştır.

Yakın geçmişe kadar ülkemizde güneş enerjisinin en yaygın kullanımı binaların çatısına kurulan sıcak su sistemleri ile olmuştur. Son dönemde ise devletin getirdiği teşvikler ile geniş arazilere kurulan güneş enerjisinden elektrik üreten santralleri sıklıkla görmek mümkün.

Buna karşın güneş enerjisinin taşıtlarda özellikle de otomobillerde kullanımı oldukça sınırlı kalmıştır (Üniversite öğrencileri tarafından tasarlanan güneş enerjili konsept arabalar hariç). Piyasadaki hibrit veya tam elektrikli araç modelleri arasında güneş enerjisinin çok sınırlı bir kullanımı vardır. Örneğin Nissan Leaf’in ilk jenerasyonunda opsiyonel olarak verilen bir özellik ile aracın spoiler’ında bulunan güneş panelleri sayesinde aracın 12V’luk aküsünün park halinde şarj edilmesi mümkün olmaktaydı. Toyota’da benzer şekilde araç klimasını güneş enerjisi ile çalıştıran modelleri piyasaya sürmüştü.

Güneş Enerjisi Kullanan Otomobiller

Tıpkı batarya teknolojilerinin gelişmesi ve maliyetlerin düşmesi ile elektrikli araçların kullanım oranlarının artması gibi güneş paneli teknolojisinin gelişmesi, verimlerinin artması ve maliyetlerin düşmeye başlamasıyla büyük üreticilerin güneş enerjisi teknolojisini otomobillerinde daha çok kullanmaya başladığı görüyoruz.

Lityum İyon Bataryalarda Kullanılan Malzemeler ve Performansa Etkileri

Hibrit araçlarda dünya çapında büyük başarı sağlamış bir marka olan Toyota 2019’un yaz aylarında güneş panelleri ile kaplanmış test aracı üzerinde çalışmaya başladığı duyurdu. Prius Prime platformu üzerine inşaa edilen prototip araç plug-in hybrid (PHEV) teknolojisine sahip.

Aslında güneş enerjisini otomobillerde kullanmak Toyota’nın 10 yıldan uzun süredir uyguladığı bir teknoloji. Bu teknolojiyi ilk kullandıkları ve tavanına güneş panelleri yerleştirdikleri modelleri (50 Watt gücünde) sadece kabin soğutma fanını çalıştırmaya yetecek kadar enerji üretebilirken daha sonra Prius Prime’da (2016 model) uyguladıkları teknoloji sayesinde aracın bataryaları güneş enerjisini kullanarak şarj edilebiliyordu. 180 Watt’lık panellerden sağlanan enerji hibrit aracın menzilinde sadece “bir elin parmakları kadar” bir artış sağlarken; bu opsiyon araç fiyatına 2000$ eklenmesine neden oluyordu.

Toyota’nın Yeni Güneş Enerjili Aracı

Geçtiğimiz yaz aylarında fotoğrafları yayımlanan test aracını önceki uygulamalardan ayıran en büyük farklılık kullanılan güneş hücrelerindeki teknolojidir. Toyota’nın NEDO ve Sharp ile kurduğu ortaklık tarafından geliştirilen yeni nesil güneş hücrelerinin şu anda piyasadaki en iyi ürünlerden 10% daha verimli olduğu iddia ediliyor. 34% verimlilikteki bu güneş hücrelerinin prototip aracın kaput, tavan, arka cam ve bagaj kapağı yüzeylerine uygulandığını görüyoruz. Bu sayede toplam 860 Watt güç üretebilmektedir.

Sağlanan bu gelişmeler sayesinde normalde bataryalarında depolanan elektrik enerjisini kullanarak ilerleyen ve ihtiyaç halinde sahip olduğu içten yanmalı benzinli motor ile bataryalarını şarj edebilen aracın güneş hücreleri ile üretilen enerji sayesinde (iyi hava koşullarında) fazladan 40-50 km/gün yol kat edebileceği öngörülmektedir. Testlerin sonuçları açıklandığında bu durumu yeniden değerlendirme fırsatı bulmuş olacağız.

Güneş enerjisi kullanarak günde 40km yol gidebilmek kulağa az gelse de bu değerin ABD’deki günlük ortalama menzilin çok az altında olduğunu söylemek faydalı olacaktır. Türkiye’de bu değer otomobiller için 36km/gün’dür (TUIK,2017). Uzun yolculuklar veya bulutlu günler dışında evden işe sadece güneş enerjisini kullanarak gitmemiz önünde herhangi bir teknolojik engel bulunmadığını söyleyebiliriz.

Toyota bu ürünün ne zaman ticarileşeceği hakkında herhangi bir zaman planı paylaşmış değildir.

Güneş Arabası Girişimleri

Toyota haricinde piyasaya çok iddialı bir giriş yapmaya hazırlanan iki teknoloji & otomotiv girişim firmasının modellerini de inceleyelim… Almanya merkezli Sono Motors ve Hollanda merkezli Lightyear .

Sono Motors – Sion

Sono Motors’un tasarımına başladığı Sion tam elektrikli bir araç. Bataryalarında 35 kWh enerjiye sahip Sion WLTP standartlarına göre tek şarj ile 255km yol yapabilmektedir. Sion’nun benzer tasarımların aksine sadece tavan ve kaput yüzeyinin değil kapılar dahil tüm uygun yüzeylerinin güneş hücreleri ile kaplandığını görüyoruz. Toplamda 248 güneş hücresinden elde edilen elektrik ile yılda ortalama 5800km’lik bir mesafenin hiç bir maliyet ve emisyon oluşturmadan gidilebileceği hesaplanmış. Güneşin bol gözüktüğü mevsimlerde günlük menzilin 34km’e ulaşacağını söyleyebiliriz.

Sion’nun bataryalarını güneş enerjisi ile doldurabildiğini söylemiştik. Kapalı kış günlerinde ise tıpkı diğer elektrikli otomobiller gibi şarj istasyonlarını kullanarak enerjisini geri kazanabiliyor.

• Sion’nun bataryalar dahil toplam 1,4 ton olması hedeflenmektedir.
• Sion’nun 3 farklı şarj soketine uyumlu olması planlanmaktadır; CCS, Type 2 ve ev tipi SchuKo soketler.
• Sion’nun hızlı şarj istasyonlarında 30 dakikada 80% şarj seviyesine çıkabileceği ve bununla 200 km menzile ulaşabileceği hesaplanmaktadır.
• Güneş paneli olarak monokristal silikon hücreler kullanılmıştır.

Sono Sion’u sadece bataryalı bir otomobil olarak değil taşınabilir bir enerji kaynağı olarak tasarlıyor. Dolayısı ile sahip olduğu iki yönlü şarj bağlantısı sayesinde kendisini şarj edebildiği gibi sahip olduğu enerjiyi diğer işlerinizde kullanmanıza da olanak veriyor. Ev tipi bir fiş-priz bağlantısı kullanarak 230Volt, 3.7kW’a kadarlık herhangi bir elektrikli cihazı Sono’a bağlayarak çalıştırmak mümkün. Örneğin şebekeye bağlı olmayan dağ evinizdeki veya uzak sahillere kurduğunuz kamp çadırınızdaki elektrik ihtiyacınızı Sono ile giderebilirsiniz. Hızlı şarj kablosunu kullanarak diğer elektrikli araçları şarj etmeniz de mümkün. Sono güneşten aldığı enerjiyi herkesle paylaşabilen bir otomobil olacak.

Firma araç ile paralel geliştireceği goSONO uygulaması ile Sono’u yeni mobilite ekosisteminin vazgeçilmez trendi olan paylaşım ekonomisine uygun olacak şekilde tasarlıyor. Bu uygulama üzerinden aracınızın sahip olduğu enerjiyi ihtiyaç sahipleri ile paylaşabileceğiniz gibi kullanmadığınız saatlerde başkalarına kiralamanız da mümkün olacak.

Sion’da Çok Daha Fazlası Var

Güneş enerjisi ile bağlantısı olmasa da Sion’nun beğendiğim bir başka stratejisini de buradan sizlerle paylaşmak istiyorum. Sion bu aracında servis ve satış sonrası maliyetlerini minimuma indirecek bazı yenilikleri devreye almak niyetinde. Yayınlanacak detaylı bir katalog ve servis videoları üzerinden araç sahiplerinin basit servis parçalarının değişimini kendi kendilerine yapabilmesi hedefleniyor. Servis kitabının tüm detaylarını online bir şekilde herkesin kullanımına açmayı planlıyorlar. Bu sayede istediğiniz servise gidebilir ya da kendi kendinize işinizi görebilir olacaksınız (elbette yüksek voltaj sistemlerindeki arıza ve bakımlar için profesyonel servislere gitmeniz gerekecektir, riske gerek yok😊 ).

Bir diğer yenilik de yedek parça konusunda. Firma parçaların teknik resimlerini online olarak paylaşmak niyetinde. Bu sayede 3D printer ve/veya CNC tezgahlarında kendi yedek parçanızı kendiniz üretebileceksiniz. Bu sayede yan sanayi üreticileri SONO’a herhangibir yetkilendirme ücreti ödemeden bu parçaları üretip kullanıcılara satabilecekler ve bu da parça maliyetlerini oldukça düşürerek kullanıcıları koruyacaktır. Elbette Sono bu yolla üretilen parçalara herhangi bir garanti vermiyor.

Sono bu aracı İsveçli firma NEVS ile kurduğu ortaklık sayesinde üretmeyi hedefliyor. NEVS efsane marka SAAB’ın mirasını devam ettiren, bu bilgi birikimini günümüze taşıyan bir firma.

Sono’nun 2020’in ortasında seri üretime geçmesi planlanıyor.

Uçan Hollandalı – Lightyear One

Yakın zamanda piyasaya çıkmaya hazırlanan bir diğer iddialı model Hollandalı Lightyear firmasının geliştirdiği LightYear One. Bu firma Bridgestone World Solar Challenge yarışmasını 2013, 2015 ve 2017 senesinde kazanan ekip tarafından 2016 senesinde kurulmuş. Lightyear One’nın inanılmaz bir menzil hedefi var; WLTP standartlarına göre 725km yapabileceklerini söylüyorlar. En kötü hava şartlarında dahi 400km’nin altına düşmemek gibi bir hedefleri var.

Bu menzil hedeflerini sağlamak için Lightyear One aerodinamik, ağırlık ve verimlilik açısından son derece optimum dizayn parametreleri üzerinden yaratılmış bir araç. Aracın tavan ve kaput yüzeyleri toplamı 5m2 ‘e ulaşan güneş panelleri ile kaplanmış durumda. Bu güneş hücreleri şu anda piyasada kullanılan teknolojilere kıyasla 20% daha verimli. Ayrıca aracın sadece bir kısmı güneş alsa dahi aynı verimlilikle çalışabilecek şekilde bir bağlantı stratejisi oluşturulmuş.Bunun sonucu olarak araç yolda ilerleken dahi güneş enerjisini toplamaya ve bataryaları şarj etmeye devam ediyor. Bu sayede bir saatlik yolculuk süresince toplanan enerji araç menziline 12 kilometre eklenmesini sağlıyor.

Elbette tüm bu değerler sizin aracı nasıl kullandığınıza, nerede kullandığınıza ve hava koşullarının nasıl olduğuna göre değişebilir. Bir örnek olması adına; yılda 20.000km yol yapan bir kullanıcı eğer aracını Hollanda gibi genelde düz yolların olduğu ve fakat güneşli gün sayısının da sınırlı olduğu bir ülkede kullanıyorsa; yaptığı toplam yolun 40%’ını sadece güneş enerjisi kullanarak gidebilecektir.

Firma şu anda kadar 100’ün üzerinde ön sipariş almayı başarmış. Aracın 2021 senesinde seri imalatına başlanması planlanıyor. Şu anda bir Lightyear One istiyorsanız €119,000 vererek ön siparişinizi verebilirsiniz.

Son Söz

Teknolojinin bize öğrettiği en önemli şeylerden biri büyük konuşmamamız gerektiğidir. Mümkün değil dediğimiz bir çok şey artık mümkün. Elektrikli araçlar artan bir hızla dünya genelinde yayılmaya devam ediyorlar. Güneş enerjisinin de otomobillere yaygın olarak kullanılması fazla uzakta olmasa gerek.

Referanslar

Renewables in Cities – 2019 Global Status Report , Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, http://www.ren21.net/cities/wp-content/uploads/2019/05/REC-GSR-Low-Res.pdf

Global Market Outlook – For Solar Power 2019-2023, Solar Power Europe, 2019, http://www.solarpowereurope.org/wp-content/uploads/2019/05/SolarPower-Europe-Global-Market-Outlook-2019-2023.pdf

Solar energy for cars: perspectives, opportunities and problems, Gianfranco Rizzo, Ivan Arsie, Marco Sorrentino, GTAA Meeting, Mulhouse, 26-27 May, 2010.

Smart Solar Vehicle, J.Lydia M.E., P.Vignesh, V.T.Senthil Selvan, V.Vigneshwar, A.Sunil, International Conference on Innovative Trends in Engineering, Science and Technology, 2017.

Renewables 2019 – Global Status Report, Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, 2019, https://www.ren21.net/wp-content/uploads/2019/05/gsr_2019_full_report_en.pdf

CAR RUNS BY SOLAR ENERGY, V V Prathibha Bharathi, V Pandurangadu and V V Naga Deepthi, Int. J. Mech. Eng. & Rob. Res. , 2015.

Are Solar Vehicles Becoming Viable?, Jennifer Sensiba, Clean Technica, 2019, https://cleantechnica.com/2019/07/15/are-solar-vehicles-becoming-viable/

Toyota starts testing high-efficiency solar cells for electric cars, says could add 35 miles of range, Fred Lambert, Electrek , 2019, https://electrek.co/2019/07/05/toyota-solar-electric-car/

The Sion, Sono Motors, https://sonomotors.com/

LightYear One, LightYear, https://lightyear.one/