Gelecek elektrikli otomobillerde mi?

Geçtiğimiz aylarda Elektrikli otomobil düşüncesini ilk ticari olarak gerçek hayata geçirmeyi başaran Elon Musk ( İlan Mask ) yeni ve günümüz benzin canavarı süper lüks spor otomobillerinin yıllardır ulaşamadığı ivme/zaman oranına sadece birkaç yıllık araştırma ve geliştirme ile ulaştığı Tesla elektrikli araçları firmasının son ve gözde aracı olan Tesla Roadster gibi araçlar sizce yakın gelecekteki ana ulaşım araçlarından biri olmayı başarabilecekler mi ? Asıl tartışmamıza başlamadan petrol kaynaklı yakıt tüketimine dayanan günümüz araç motorlarının gelişimi hakkında kısa bir bilgi edinelim ;

Günümüz yakıt teknolojisinin mimarları

1600’lü yıllarda yaşayan Alman bilim insanı Otto von Guerricke, içten yanmalı motorların ( benzinli ) en ilkel hallerinden biri sayılan Fransız fizikçi Christiaan Huygens ve asistanını geliştirdiği bir ilerleme kuvveti oluşturmak için buhar basıncından ziyade bir piston içindeki barutun ateşlenmesi ile oluşan vakumdan yararlanılarak, oluşturulan hava kuvveti ile hareket eden ilk içten yanmalı motorun prensip kaynağını olmuştur. Biliyorum bu biraz karışık oldu fakat benzinli motorların tarihi de bundan daha az karışık değil çünkü 17.yüzıldan bu zamana kadar benzinli motorların gelişmesine birçok bilim insanı dolaylı veyahut doğrudan dahil olmuş ve Nikolaus Otto 1876 yılında tam anlamı ile günümüz benzinli motorunun temelini, adını verdiği Otto çevrimi sayesinde yakıt tüketen bir motor üreterek inşaa etmiştir. Daha sonrasında araç yakıt teknolojisi, benzinli yakıtları temel alarak gelişmesine devam etmiş ta ki 1976 yılında sahneye bir rakip yani Rudolf Dizel çıkana kadar, Rudolf Dizel, dizel yani motorin ile çalışan fakat aynı prensibe dayanan daha büyük güçlere çıkabilen dizel motorlarının mimarı olmuştur. Bu gelişmelerden sonra bir süre bu yeni sistemi tüm dünyaya sevdirmeye çalışan Dizel bu çabasında başarılı olmuş ve otto çevrimi ile çalışan benzinli motorların yanına alternatif olarak motorin ile çalışan dizel motorları gündelik hayatta görmemizi sağlamıştır özellikle büyük moment gerektiren iş makinalarında ve diğer ağır yük uygulamalarında dizel motorlar tercih edilmektedir.

17.yüzyıla kadar pek ihtiyaç duyulmayan petrol, bu zamandan sonra artan petrol kaynaklı çevrim baz alan motorlar ile birlikte her araçta kullanılan bir yakıt olmuş ve dolaylı olarak tüm dünya ülkeleri müthiş bir petrol arayışı içerisine girmiştir. Kullanımının 21.yüzyıla kadar hızla arttığı petrol kaynaklı ürünler, başta benzin olmak üzere günümüzde küresel bir zenginlik kaynağı olmuştur. Bu sayede birçok arap ülkesi sanayi yönünden gelişmişliğin çok aşağısında olmasına rağmen petrol kaynaklarını büyük güçlere, küresel ekonomiye satarak büyük gelirler elde etmiştir. Petrol bu denli değerli bir yeraltı kaynağı olmasına rağmen günümüzde halen insanoğlu %100 insan yapımı petrol kaynağı üretememiştir. Bu yüzden her zaman doğanın verdiği kadarına, nimetlerine yönelmiş ve yakın gelecekte doğanın insana sunduğu bu nimetin tükeneceğini bilmek insanoğlunu değişik güç kaynakları aramaya teşvik etmiştir. İşte tam da bu uzun serüvenimizin bittiği, gelecekte elektrikli otomobillerin yerini tartışacağımız konu buradan başlıyor, bu yazımızda aşağıdaki soruları yorumlamaya çalışacağız ;

• Elektrikli otomobiller sürdürülebilir mi?
• Elektrikli araçlar yelpazesi giderek büyüyecek mi? ( tır, uçak, … )
• Elektrikli taşıtlar en az benzinli araçlar kadar doğa dostu mu?
• Avrupa ülkeleri bu konuda neler yapıyor?
• Ülkemizin de bu konuda hali hazırda çalışmaları var mı?

Bu yazımızın içerisinde bu başlıkların birçoğuna dair gerek tartışacağız gerekse bazı çıkarımlarda bulunacağız öncelikle elektrikli araçların çevre dostu olup olmadığını tartışalım ;

Elektrikli araçlar çevre dostu mu ? değil mi ?

Elektrikli araçlar şöyle bir bakıldığında insana “bu araçlardan egzoz çıkmıyor, bu araçların çevreye ne gibi zararı olabilir ki” dedirttirebiliyor fakat olaya gelin biraz daha detaylı bakalım ve gerçekleri görmeye, analiz etmeye çalışalım.

Elektrikli araçların “pil” diye nitelendirebileceğimiz yakıt depolarının üretiminde kimyasal reaksiyonlar gerçekleştiriliyor bu kimyasal reaksiyonlar sonucunda her bir kWh yani saatteki kW cinsinden enerji tüketimini karşılayacak pil yapımı için fabrika bacalarından 100 kilo ila 236 kilo arasında CO2 yani karbondioksit salınımı gerçekleştiği düşünülmektedir. Bir mühendis değil mantıklı düşünen bir insan hesabı ile ;

1 kWh enerji depolayan bir pil için en iyi ihtimal 100 kilo CO2 salan bir fabrika düşünelim. Tesla firmasının son ürünü, süper spor canavar arabası Tesla Roadster v 2.0 için 200 kWh boyutunda bir pil kullanması bekleniyor ve bu pilin üretiminde atmosfere salınan CO2 miktarı ilkokul matematiği ile hesaplanırsa ortaya 20 ton CO2 miktarı gibi bir emisyon miktarı çıkmaktadır. Gelin karşılaştırma için şimdi yaklaşık aynı özelliklere sahip Bugatti Chrion’un emisyonunu inceleyelim ;

Bugatti Chrion kilometrede 516 gram yani yaklaşık yarım kilo CO2’yi atmosfere salmakta Bugatti Veron’un 20 ton CO2’lik total emisyon değerini yakalaması için 20.000 / 0,5 gram yani 40000 km yol yapması gerekmektedir.

Bu sonuçları yorumlarsak aldığınız Tesla Roadster araç ile daha yola çıkmadan Bugatti Chrion modelinin yollarda geçirdiği 40.000 km mesafe boyunca atmosfere saldığı CO2 gazını anlık olarak atmosfere salmaktasınız. Bu çok ciddi bir atmosfer deformasyonuna yol açabilir çünkü benzinli Bugatti’yi kullanırken CO2 salınımı 40.000 km gibi uzun bir serüvende atmosfere salınıyor fakat elektrik ile çalışacak arabanın pilinin üretimi ilerleyen teknoloji ile 10 dk – 5dk hatta 1 dk’ya kadar indiğini düşünürsek 1 dakika içerisinde atmosfere 20 ton CO2 salmak oldukça zararlı olacaktır. Tabiki de bilim insanları bu konu üzerinde çalışmaya ve pil üretiminin saldığı CO2 emisyon oranının düşürülmesini sağlamaya başladı fakat bu yeterli olacak mı, bunu ilerleyen zamanlarda göreceğiz. Kısaca söylemek gerekirse elektrikli araçlar göründüğü kadar masum değiller, hatta üretimlerinde kullanılan yöntemlerin çevre dostu olması sağlanmaz ise benzinli araçlardan daha fazla atmosfere zarar verebilirler. Durum iyi ki, bu konuda günümüzde birçok olumlu gelişme var. Pil üretimindeki bu emisyon oranının düşürülmesi konusunda birçok başarılı örnekte bulunmakta.

Elektrikli araçlar sürdürülebilir mi ? devam ettirilebilir mi ?

Elektrik insanoğlunun hayatına, benzinden çok çok önce girmiş bir yenilik değil bu yüzden bu yeniliğin yani elektrik üretiminde insanoğluna geçmişten gelen bir yetenek yok fakat elektrik üretimini doğanın da nimetlerinden %100 insanoğlu tarafından sağlanabilmesi, elektriği petrol kaynaklarından daha cazip, daha sürdürülebilir kılıyor fakat şunu da bilmek gerekir, şuanda devletler elektrik üretiminin büyük bir kısmını petrol kaynaklı yakıtlardan sağlıyor yani burada yine devreye petrol rezervi sorunu giriyor. Evet, dünyadaki elektriğin büyük bir kısmı petrol kaynaklı ürünlerin yakılması ile elde ediliyor ve bu gerçek anlamda elektrikli otomobilleri yaygınlaştırmamız ile petrol kaynaklarına olan bağlılığımızı sonlandırmamızı engelliyor. Bu yüzden yenilenebilir enerji kaynaklarının yani Rüzgar Enerjisi , Güneş Enerjisi , Gelgit Enerjisi, Hidro Enerjilerin elektrik enerjisi üretimindeki payı büyüyene kadar petrol kaynaklarını ve yer altı gaz kaynaklarını tüketmeye devam etmek zorundayız.

Bu yüzden Almanya başta olmak üzere birçok Avrupa ülkesi, gelecekteki bu gelişmeleri ön görerek ülkelerinin sahip olduğu yenilenebilir enerji kaynaklarını en iyi şekilde kullanmak ve ülkelerindeki elektrik enerjisi üretimindeki payını arttırmak için araştırma geliştirme ve uygulama çalışmaları yapıyor. Durum o ki Almanya bulduğu her boşluğa rüzgar türbini yerleştirmeye çalışıyor ve aynı zamanda evlerin çatılarına solar sistem yani güneş enerjisi sistemi koymayı zorunlu hale getirmeyi planlıyor. Bu şekilde petrol kaynaklarının tükenmesinin enerji üretimine olan etkisini en aza indirgemek ve tüm enerji üretim sürecini doğal kaynaklarından beslemeyi amaçlıyor.

Bir diğer husus ise Lithium-ion tipi pillerin üretimi için gerekli olan “Lityum” kaynağıdır Günümüzde ağırlıklı olarak bu kaynak Şili olmak üzere 4 temel ülkeden elde edilmektedir. Bu ülkeleri ve şuanda jeolojik çalışmalar sonucu hesaplanmış dünya lityum rezervini yukarıdaki derlediğimiz resimde görebiliyorsunuz. Gelin şimdi bu resmi yorumlayarak, dünyadaki bu lityum rezervinin, elektrikli ( pilli ) araç teknolojisini ne kadar süre ile sırtlanabileceğini analiz edelim ;

Tesla S modeli 70 ila 90kW güç depolama aralığındaki 5000’den fazla hücresi bulunan, 400 kg ile 500 kg arası Lithium-ion teknolojisi ile donatılmış bataryaya sahip, evet yanlış duymadınız bu geleceğin yakıt teknolojisi olarak görülen elektrikli aracın batarya ağırlığı 500 kilograma kadar çıkabiliyor bu demek oluyor ki 100 gram ağırlığındaki tam dolu telefon bataryasından 5000 tanesinin yan yana koyulması ile bu devasa piller oluşuyor. Böyle pilleri üretmekte oldukça zahmetli olmalı. Bazı kaynaklara göre 453 kg lityum-iyon teknolojisine sahip pil üretmek için 63 kg Lityum-Karbonat kullanıldığı söylenmekte, bu tabloda en kötü ihtimalle bu 63 kg Lityum kullanımı olduğunu düşünelim ve bu araçlardan her sene en iyi ihtimal ile 250000 adet üretildiğini farz edelim; ( Bu üretim kapasitesi Tesla’nın ve diğer elektrikli araç üreticilerinin ön gördüklerinin çok çok aşağısındadır. ) Bu durumda her 70-80 kW kapasiteli pile sahip araç için 63 kg Lityum kullanıldığını düşünürsek bir sene içerisinde sadece bir araç üreticisi 250000 * 63 kg = 15.750.000 kg = 15750 ton kadar lityum rezervi ihtiyacı duyulacak peki diğer firmaları da üstün körü bu değere ilave edersen 2020+ yıllarda aynı kapasiteye sahip 20 firmanın daha pazarda olduğunu düşünürsek bu durumda yıllık lityum ihtiyacı 315.000 ton seviyelerine çıkar.

Dünyada şu an çıkarılabilir 46.900.000 ton lityum rezervi bulunmakta ve bu rezerv 315.000 tonluk ihtiyacı 148 sene boyunca sağlayabilir, tabi bu süre zarfı sonunda insanoğlu tabaktaki son kırıntıyı bile sıyırmış olacak. Şu anda petrol kaynaklı yakıtların ömrünün 40-50 sene sonra sonlanacağı gerçeğini de bu hesaba kadarsak 2060-2070 yılından sonra insanoğlunun tamamen elektrik tahrikli araçlara yönelmesi ile bu değer biraz daha geri çekilip 130 – 120 sene civarlarına indiğinde, 2060-2070’li yıllara kadar insanoğlu pil üretimi için başka kaynaklara yönelemez ise ömrü 60-70 sene kalmış elektrikli otomobillere alternatif aramaya çalışacaktır.

Yani bu konuda da elektrikli otomobiller ile üretim tekniklerimizi geliştirmediğimiz sürece 148 senenin ötesini malesef göremiyoruz. Sonuç olarak insanoğlu, tek başına olduğunu düşündüğü bu evrende sürekli hayatını kolaylaştıracak alternatifler aramaya mecbur, mahkum.

Bu uzun soluklu yorumlamadan sonra şunu da bizzat belirtmek isterim, bu Lityum düşkünlüğü petrol düşkünlüğünün doğurduğu sonuçları elbet doğuracaktır ; Lityum rezervi olan ülkeler ya zenginleşecek ya da küresel güçlerin oyununa alet edilip uzun süreler sömürülecektir.

Elektrikli araç portföyü gitgide büyüyecek mi?

Bir diğer başlığımız ise elektrikli araç çeşitliliğini diğer alanlara da yayılıp dallanmayacağıdır. Gerçi bu konu hakkındaki tartışmaları az çok şekillendirecek bir gelişmeyi, Elon Musk geçtiğimiz aylarda Tesla’nın son model spor arabası Roadster’i tanıtırken yaptı. Tesla artık yük taşıma, nakliye alanında da çalışacağını lanse ettiği yeni elektrikli tırları ile gösterdi.