Elektrikli Araba Aküleri Nasıl Çalışır?

Resim Galerisi: Beijing Phil Walter/ Getty Images Duman, pus ve yoğun trafik, Pekin, Çin'deki şehir yollarını dolduruyor. Pekin'in daha fazla resmini görün .

Bir araba harika bir şey olabilir. Sizi istediğiniz yere, istediğiniz zaman götürebilir - bu yerlere toplu taşıma araçlarıyla hizmet verilmese bile. Aslında, modern yaşamın çoğu arabalar olmadan imkansız olurdu. İşlerimize, okullarımıza, marketlere ve hatta sadece yerel alışveriş merkezine gitmemize yardımcı oluyorlar. Ne yazık ki, arabalar ne kadar harika olsalar da, bazı ciddi dezavantajları da var. Bu dezavantajlardan ikisi, bakımlarının genellikle çok pahalıya mal olması ve atmosferi zehirli gazlarla kirletmeleridir. Hava kirliliği birçok kentsel alanda ciddi bir sorun haline geldi ve benzin fiyatlarının rekor seviyelerde olmasıyla birlikte içten yanmalı motor yakında toplumun karşılayamayacağı bir lüks haline gelebilir.

Çok az insan arabalardan tamamen vazgeçmeyi savunur, ancak benzin yakmanın neden olduğu kirlilik ve masraf olmadan bir otomobilin gücüne ve rahatlığına sahip olmamızın bir yolu var mı? Neyse ki var. Pek çok insan, çok da uzak olmayan bir geleceğin arabalarının benzinle değil, elektrikle çalışacağını düşünüyor . Aslında, elektrikli otomobiller veya elektrikli araçlar olarak da bilinen bu elektrikli arabalar hiç de fütürist değil. Elektrikli araçlar 19. yüzyılın ilk yarısından beri ortalıkta dolaşıyor; ancak şimdi 21. yüzyılda bile içten yanmalı motorlar hâlâ hüküm sürüyor. Ama neden elektrikli arabalar yakalanmadı?

Elektrikli bir arabanın kalbi onun pilidir . Çoğu arabadaki, öncelikle motoru çalıştırmaya ve radyo veya klima
gibi aksesuarları çalıştırmaya yarayan pillerin aksine, elektrikli bir arabadaki pil her şeyi çalıştırır. En önemlisi, elektrik motorunu çalıştırıyor -- ya da daha doğrusu, bir kontrolörü çalıştırıyor.bu da elektrik motorunu çalıştırıyor - bu nedenle sürücüleri minimum şarjla gitmeleri gereken yere götürecek kadar güçlü ve uzun ömürlü olması gerekiyor. Yakın zamana kadar, elektrikli arabaları gazla çalışan arabalarla rekabet edebilecek güvenilir, seri üretilebilir piller üretilmedi. Ancak, bu değişmeye başlıyor. Elektrikli arabalar sadece uygulanabilir hale gelmekle kalmadı, aynı zamanda büyük otomobil üreticilerinin montaj hatlarından çıkmaya başlamaları bekleniyor.

Pillerin bir otomobili çalıştırmanın pratik bir yolu olup olmayacağını öğrenmek için sonraki sayfayı okuyun.

1. Elektrikli Araba Akü Çeşitleri
2. Elektrikli Araba Şarjı
3. EV'lerin Avantajları ve Dezavantajları
4. Elektrikli Araba Bataryasının Yaşam Döngüsü

Pil , kimyasal enerjiyi depolamak ve bu kimyasal enerjiyi elektriğe dönüştürmek için kullanılan bir cihazdır . Bir pil , her biri iki yarım hücre veya elektrottan oluşan bir veya daha fazla elektrokimyasal hücreden oluşur . Negatif elektrot adı verilen bir yarım hücrede, elektron adı verilen çok küçük, negatif yüklü atom altı parçacıklar bol miktarda bulunur . Diğeri, pozitif olarak adlandırılanelektrot, elektron eksikliğine sahiptir. İki yarı bir tel veya bir elektrik kablosu ile bağlandığında, elektronlar negatif elektrottan pozitif elektrota akacaktır. Bu elektron akışına elektrik diyoruz. Bu hareketli elektronların enerjisi, örneğin bir motoru çalıştırmak gibi iş yapmak için kullanılabilir. Elektronlar pozitif tarafa geçerken akış yavaş yavaş yavaşlar ve pilin ürettiği elektriğin voltajı düşer. Sonunda, pozitif tarafta olduğu kadar negatif tarafta da çok sayıda elektron olduğunda, pil 'ölü' olarak kabul edilir ve artık bir elektrik akışı üretemez.

Spike Mafford/ Getty Images
Burada gösterilene benzer kurşun asit piller, 19. yüzyılın ortalarından beri otomobillerde kullanılmaktadır.

Elektronlar kimyasal reaksiyonlarla üretilir ve piyasada bulunan pillerde kullanılan birçok farklı kimyasal reaksiyon vardır. Örneğin, el fenerlerinde ve televizyon uzaktan kumandalarında yaygın olarak kullanılan tanıdık alkalin piller , çinko ve manganez oksit içeren bir kimyasal reaksiyon yoluyla elektrik üretir. Çoğu alkalin pil tek kullanımlık pil olarak kabul edilir . Bir kez öldüklerinde işe yaramazlar ve geri dönüştürülmeleri gerekir. Öte yandan otomobil pillerinin şarj edilebilir olması gerekir, bu nedenle sürekli değiştirme gerektirmezler. Şarj edilebilir bir pilde , elektrokimyasal hücrelerin negatif ve pozitif yarısını tersine çevirerek elektron akışını yeniden başlatmak için elektrik enerjisi kullanılır.

Otomobil üreticileri, elektrikli otomobil kullanımına uygun olarak üç tip şarj edilebilir pil belirlemiştir. Bu tipler kurşun-asit piller, nikel metal hidrit (NiMH) piller ve
lityum-iyon (Li-ion) pillerdir.

Kurşun asit piller 1859'da icat edildi ve halen kullanımda olan en eski şarj edilebilir pil türüdür. 19. yüzyıldan beri elektrikli arabalar da dahil olmak üzere her türlü arabada kullanılmaktadırlar. Kurşun asitli piller bir tür ıslak pildir ve genellikle açık bir kapta hafif bir sülfürik asit çözeltisi içerir. Adı, bu pillerde elektrik üretmek için kullanılan kurşun elektrotlar ve asit kombinasyonundan geliyor. Kurşun asitli akülerin en büyük avantajı, uzun yıllar kullanıldıktan sonra iyi anlaşılmış olmaları ve üretimlerinin ucuz olmasıdır. Ancak, kullanıldıklarında tehlikeli gazlar üretirler ve pil aşırı şarj edilirse patlama riski vardır.

Nikel metal hidrit piller, 1980'lerin sonlarında ticari kullanıma girdi. Yüksek bir enerji yoğunluğuna sahiptirler - yani, nispeten küçük bir pilde büyük miktarda enerji toplanabilir - ve herhangi bir toksik metal içermezler, bu nedenle geri dönüştürülmeleri kolaydır .

© GM Corp.
Bu 2007 Chevy Volt konsept araç şasisi, aracın lityum iyon pil takımının (mavi renk) yerini açıkça göstermektedir.

1990'ların başında ticari kullanıma giren lityum iyon piller, çok yüksek bir enerji yoğunluğuna sahiptir ve kullanılmadığında çoğu pilden daha az şarj olma olasılığı daha düşüktür - bu özellik kendi kendine deşarj olarak adlandırılır . Hafif olmaları ve düşük bakım gereksinimleri nedeniyle, lityum iyon piller dizüstü bilgisayarlar gibi elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır . Bazı uzmanlar, lityum iyon pillerin, bilimin henüz mükemmel bir şarj edilebilir pil geliştirmeye yaklaştığı kadar yakın olduğuna inanıyor ve bu tür pil, elektrikli arabalara güç sağlamak için en iyi aday.yakın gelecekten. Lityum iyon polimer piller olarak adlandırılan lityum iyon pillerdeki bir varyasyon da EV'lerin geleceği için değerli olabilir. Bu pillerin inşası sonunda lityum iyon pillerden daha ucuza mal olabilir; bununla birlikte, şu anda, lityum iyon polimer piller aşırı derecede pahalıdır.

Elektrikli araba aküleriyle ilgili belki de en büyük sorun onları şarj etmektir. Elektrikli araba aküsünü nasıl şarj edersiniz? Daha da önemlisi, elektrikli araba aküsünü nerede şarj edersiniz? Kendin yapabilir misin? evde yapabilir misin Öğrenmek için sonraki sayfayı okuyun.

Şarj etmek için bir yeriniz olmadığı sürece, şarj edilebilir bir pil işe yaramaz. Elektrikli arabanızda meyve suyu bitiyorsa, yerel benzin istasyonunda hızlı bir şekilde duramazsınız - yerel benzin istasyonunuzda prize takabileceğiniz bir yer yoksa. Ne yazık ki, büyük diziyi yeniden şarj etmek bir elektrikli arabadaki pillerin doldurulması birkaç saat sürebilir ve çoğu benzin istasyonu şeritlerini
o kadar uzun süre kapatmamanızı tercih eder.

Şarj sorununa en iyi çözüm, akşamları arabayı eve götürmek ve tıpkı bir dizüstü bilgisayarı veya dijital müzik çaları prize taktığınız gibi, gece boyunca şarj olabilmesi için prize takmaktır. EV'ler, standart bir elektrik prizinden şarj olmalarını sağlayan şarj sistemleriyle gelecek, böylece ertesi sabah tekrar yola çıkmaya hazır olacaksınız. En az bir şirket, bir elektrikli arabayı 10 dakikada şarj edebilen sistemler geliştirdiğini iddia etse de, mevcut şarj cihazlarının, normal ev elektriği [kaynak: Fehrenbacher ]
kullanarak bir elektrikli araba aküsünü tam güce getirmesi 3 ila 10 saat sürer .

Daniel Berehulak/ Getty Images
Bir adam, 13 Ağustos 2008'de Londra, İngiltere'deki bir şarj istasyonunda elektrikli aracını şarj ediyor.

Bir EV şarj edildikten sonra, tekrar şarj edilmesi gerekmeden önce ne kadar ileri gidecek? Bu, araçtaki akü tipi de dahil olmak üzere bir dizi faktöre bağlıdır. Kurşun asitli akü kullanan EV'ler en kısa menzile sahiptir - tek bir şarjla yaklaşık 80 mil (128,7 km). NiMH piller, şarj başına yaklaşık 120 mil (193.1 km) menzil ile daha iyi bir performans sergiler. Örnek olarak Tesla Roadster kullanıldığında, şarj başına 220 milden (354.1 km) daha fazla menzile sahip lityum iyon pillerin üstün olduğu yer burasıdır. Sürüş mesafesi en önemli husussa, lityum iyon piller
seçilmelidir.

Bir EV'nin menzili , aküyü anında şarj etmek için otomobilin frenlerinin kinetik enerjisini kullanan rejeneratif frenleme olarak bilinen bir teknoloji ile daha da genişletilebilir . Optimum sürüş koşulları altında, rejeneratif frenleme otomobilin menzilini yüzde 50'ye kadar uzatabilir, ancak çoğu durumda sürüş menzilindeki kazanç daha küçük olacaktır.

Ama ya elektrikli bir arabada daha uzun bir yolculuk yapmak istiyorsanız ve bir gecelik şarj seansı için evde olmayacaksanız? Takabileceğin bir yer olacak mı? Çok az şarj istasyonuşu anda var, ancak elektrikli otomobil üreticileri, müşteriler elektrikli araçları kullanmaya başladığında altyapının yerinde olması için şarj istasyonları inşa etmeyi planlıyor. Tamamen elektrikli Tesla Roadster'ın üreticisi Tesla Motors, Roadster'larını bir gecede şarj etmek isteyen müşterilere şarj istasyonları sağlamak için büyük bir otel zinciriyle anlaşma yaptı. Şarj istasyonlarının bir avantajı, araçların bir benzin istasyonundaki kadar hızlı girip çıkması pek olası olmasa da, arabaları bir ev şarj sisteminden daha hızlı şarj edebilmeleridir. Ne yazık ki, uzun yolculuklarda EV sahiplerini şarj etmeye yetecek kadar şarj istasyonunun bulunması biraz zaman alabilir. Yakın gelecekte EV'ler, işe veya okula gidip gelmek ve yerel seyahat ve alışveriş gezileri için en uygun olacak.

Sırada, tamamen elektrikli olmanın bazı avantajlarını - ve evet, hatta bazı dezavantajları - öğrenin
.

Elektrikli otomobil akülerinin en belirgin avantajı, içten yanmalı motorlarla ilişkili kirliliği üretmemeleridir. Ancak yine de çevresel maliyetleri var. EV pillerini şarj etmek için kullanılan elektriğin bir yerden gelmesi gerekiyor ve şu anda elektriğin çoğu fosil yakıtların yakılmasıyla üretiliyor. Tabii ki, bu kirlilik yaratır. Ancak, elektrikli otomobil akülerini şarj etmek için fosil yakıtların yakılmasıyla üretilen kirlilik, içten yanmalı motorların ürettiği kirlilikle nasıl karşılaştırılır? Kanada Elektrikli Araç Birliği'ne veya EVAC'a göre, kömürle çalışan elektrik jeneratörlerinden şarj edilen EV'ler bile karbon emisyonunu kabaca yarıya indiriyor. Hidroelektrik ve nükleer santraller gibi elektrik enerjisi üretiminin daha temiz biçimlerinden şarj edilen EV'ler, karbon emisyonlarını şu anda içten yanmalı motorlar tarafından üretilenlerin yüzde birinden daha azına indirebilir. Bu nedenle, en kötü senaryoda bile, EV pilleriyle çalışan arabalar, gazla çalışan arabalardan daha temizdir.

Karen Keczmerski/ iStockphoto
Piller, bir araca güç vermenin pratik bir yolu gibi görünüyor. avantajları ve dezavantajları nelerdir?

Pille çalışan motorların gazla çalışan motorlara göre bir diğer önemli avantajı, yakıtın daha düşük maliyetidir - yani EV'ler için elektrik ve içten yanmalı motorlar için gaz. Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı, tipik bir EV'nin bir dolar değerinde elektrikle 43 mil çalışabileceğini hesapladı. Benzin maliyetinde yalnızca önemli bir düşüş, benzinle çalışan arabalara mil başına bu kadar düşük bir maliyete yakın bir yerde verebilir.

Yet another advantage of these rechargeable batteries is that they recycle well. Almost 100 percent of these batteries can be recycled, which keeps old batteries from becoming a disposal problem.

The major disadvantage of battery-powered cars, as we mentioned in the last section, is the time required to recharge the batteries. With lithium-ion battery technology, a fully charged EV can travel a distance comparable to an internal combustion engine vehicle with a full tank of gas, but it still needs to be placed on a recharger at the end of that time. At present, this means a drained EV will be out of service for several hours before it's fully recharged. Of course, this is a serious disadvantage. In the future, faster recharging technology may become available, but in the near term, electric cars won't be the vehicles of choice for long trips. Even so, most driving is done relatively close to home and for this reason, battery power will serve as well as gasoline power. A possible solution to the recharging situation may be battery-replacement stations, where instead of recharging your EV you can simply swap your drained battery for a fully charged one. This system would allow batteries to be recharged outside of vehicles and would greatly reduce the amount of time required to get an EV up and running again after its battery is fully discharged.

Another disadvantage of electric car batteries is their weight. Because they need to do more than traditional car batteries, electric car batteries need to be linked together into arrays, or battery packs, to provide additional power. These collections of batteries are heavy. The lithium-ion battery pack in a Tesla Roadster weighs about 1,000 pounds (453.6 kg). That's a lot of weight to carry and it can greatly reduce the car's range. However, the designers of the Roadster have offset this battery weight with a light frame and body panels. The entire car only weighs 2,690 pounds (1220.2 kg) -- not terribly heavy when you consider that more than a third of that weight is battery.

Akünün elektrikli bir araba için önemi göz önüne alındığında, o pil yaşlandıkça ne olacağını merak edebilirsiniz. Arabaya ne kadar süre güç sağlayabilecek? Ve sonunda öldüğünde, değiştirilebilir mi yoksa yeni bir araba almak daha mı ekonomik? Öğrenmek için okumaya devam edin.

Elektrikli araba aküsü ne kadar dayanır? Tesla Roadster'daki lityum iyon pil takımının yaklaşık 5 yıl veya 100.000 mil ömrü olacağı tahmin ediliyor. Bu sürenin sonunda, paketin yaklaşık 10.000 ABD Doları tutarında bir maliyetle değiştirilmesi gerekecektir. Elbette, bu pahalı, ancak Roadster'ın kendisi neredeyse 100.000 dolara mal olacak, bu da pil takımının maliyetinin uygun görünmesini sağlıyor. Pek çoğu, belki de çoğu, şüphesiz, yepyeni bir Roadster satın almak yerine pil takımını değiştirmeyi tercih edecektir.

Justin Sullivan/ Getty Images 2009 Tesla Roadster, tek bir şarjla
yaklaşık 250 mil seyahat edebilen, tamamen elektrikli, sıfır emisyonlu bir araçtır .

Kuşkusuz, pil bakım maliyetleri herhangi bir EV'yi çalıştırma masrafına eklenecektir. EV'lerde kullanılan pil paketleri sıkı bir şekilde muhafaza edilecektir, bu nedenle büyük olasılıkla pilinizi servise götürmek için EV'nizi bayiye götürmeniz gerekecektir. Dikkate alınması gereken bir diğer nokta da şu anda bunun nispeten yeni bir teknoloji olduğudur. EV'ler yollarda daha yaygın hale geldikçe, bunlarla ilişkili yüksek fiyatların bir kısmı düşecek. Ancak şu anda Tesla Roadster'ın 10.000 dolarlık pili tek referans noktalarımızdan biri. Diğer EV'lerdeki piller daha pahalıya mal olacak mı? Daha mı ucuza mal olacaklar? Bazı EV'lerde pil değiştirme maliyeti, yeni bir araç satın alma maliyetinden daha ağır basacak mı? Sadece zaman gösterecek.

İlgili Makaleler

• Test Köşesi: Piller Testi
• Elektrikli Arabalar Nasıl Çalışır?
• Piller Nasıl Çalışır?
• Lityum İyon Piller Nasıl Çalışır?
• Elektrik Nasıl Çalışır?
• Tesla Roadster Nasıl Çalışır?
• Elektrik Motorları Nasıl Çalışır?

Daha Fazla Harika Bağlantı

• EV Dünyası
• AC Tahrik
• Elektrikli Otomobil Derneği
• Amerika Birleşik Devletleri
• Gezegen Yeşil
• TreeHugger.com

Kaynaklar

• Baker, David R. "Hyatt, Tesla roadster şarj istasyonunu 3 otele yerleştiriyor." SFGate.
  30 Ağustos 2007.
  http://www.sfgate.com/cgi-bin/article.cgi?f=/c/a/2007/08/30/BUKERRNPR.DTL
• Buchmann, Isidor. "Lityum iyon ideal pil mi?" Pil Üniversitesi. Kasım 2006.
  http://www.batteryuniversity.com/partone-5.htm
• Buchmann, Isidor. "En iyi pil nedir?" Pil Üniversitesi. Kasım 2006.
  http://www.batteryuniversity.com/partone-3.htm
• Doggett, Scott. "Renault Nissan Alliance, EV Dünyası için Şarj İstasyonlarını Yerine Getiriyor." Yeşil Araba Danışmanı. 10 Temmuz 2008.
  http://blogs.edmunds.com/greencaradvisor/2008/07/renault-nissan-alliance-geting-recharge-stations-in-place-for-an-ev-world.html
  
• Elfalan, Jonathan. "İlk Sürüş: 2008 Tesla Roadster." Yol ve Pist. Mart 2008. http://www.roadandtrack.com/article.asp?section_id=6&article_id=6393
• Fehrenbacher, Katie. "Epyon: 10 Dakikada Elektrikli Araba Şarjı." Earth2Tech. 19 Haziran 2008.
  http://earth2tech.com/2008/06/19/epyon-10-minute-electric-car-charging/
• Rodriguez, Bob. "Alternatif Yakıt Teknolojisi - Batarya Elektrikli Araçlar." ASE Blue Seal Teknoloji Haberleri. 28 Haziran 2001.
  http://www.asecert.org/Template.cfm?Section=Clean_Fuels_Clean_Vehicle_
  Technology1&Template=/ContentManagement/ContentDisplay.cfm&ContentFileID=609