Kablosuz Şarj teknolojisi hızla geliyor.
Günümüzde elektrikli otomobillerin kablo ile şarj yöntemini sıkça konuşurken ve sektöre maliyetli yatırımlar yapılırken, kablosuz şarj yöntemi de hızla kendini göstermeye başladı.
TEHAD olarak kablosuz şarj teknolojisine kısa bir bakış yaptık.
Berkan Bayram Yazısı
Kablosuz şarj teknolojisi veya elektriğin kablosuz iletimi (Endüktif) tarihsel olarak 1890-1901 yıllarına kadar gider. Nicola Tesla‘nın 120 yıl önce hayata geçirmeye çalıştığı #Wardenclyffe Kulesi projesi, bu teknolojinin temellerinin atıldığı dönemdir. Tabi Tesla’dan öncesi, Faraday ve Watt’ı da unutmamak lazım. Nihayetinde teknoloji, bir elektrik kaynağı etrafında elektromanyetik alan oluşturulması ve alanın dışına iletken alıcı tarafından elektriğin iletimidir. Bu teknolojinin deneysel adımlarını Faraday ve Watt‘ın çalışmalarına bakarak görebiliriz.
Günümüzde farklı şekiller elektriğin kablosuz iletimleri mümkün olabilmektedir. Ama yöntemler çeşitlidir. Yaygın kullanım şekli, şarjlı diş fırçalarında ve günümüzde cep telefonlarının kablosuz şarjında görebiliriz. Fakat buralardaki güç aktarımı son derece düşüktür. Bu yüzden enerjide kayıplar göz ardı edilebilir. Ama konu elektrikli otomobil (otobüs, motosiklet, tekne…) olduğunda, talep edilen güç miktarı kW oranında artmaktadır. Bu yüzden günümüzde kullandığımız kablosuz şarj teknolojisi, ihtiyaç, verimlilik ve maksimum enerji aktarımı kaygısına sahiptir.
Aradan geçen 120 yıllık süreçte aslında teknoloji çok da kendini yenilemedi. Kullanılan komponentler, materyaller, malzemeler değişti ama prensip teknoloji değişmedi. 5-6 yıl önce opsiyon olarak sunulan, araç içi telefon şarj portları şimdi standart olmaya başladı. Yine de en zorlu alan, böyle bir teknolojinin elektrikli otomobilleri de şarj edebileceğini tüketicilere inandırabilmek. Evet, insanların çoğu böyle bir teknolojinin bir elektrikli aracı şarj edebileceğine ihtimal veremiyor. TEHAD olarak verdiğimi eğitim programlarında bu konu başlığına da özellikle vurgu yapıyoruz. Çünkü önümüzdeki 5 yıl içerisinde, en geç 2025 itibariyle, otoparkların çoğunda bu teknolojiyi görebileceğiz.
Asıl sorulması gereken ve şüphe uyandıran; Kablo ile şarj yöntemi oranında verimli mi?
Elektrikli otomobillerin kablo ile şarj edilmesi de %100 verimli bir alan değildir. Şarj istasyonu markası ne olursa olsun, enerji kaybı öncelikle ısı şeklinde, şebekeden kablo vasıtasıyla elektrikli araç bataryasına giden yolun, her adımında meydana gelir. Dolayısıyla, şebekeden bataryaya kadar olan enerji transferinin “verimliliği” bir aralığı kapsar; standart bir mod 2-tip 2 ev tipi şarj cihazı (wallbox diye adlandırdığımız) şebekeden pile yaklaşık %83-94 aralığındaki verimlilikte çalışır.
Üstte mod2 – tip2 takılabilir bir şarj cihazı kullanarak şebekeden bataryaya giden yolu gösteren bir şema görünüyor. Akımın AC’den DC’ye ve geriye doğru değiştiği yol boyunca verimlilik ve azaltılmış sistem boyutu için kullanılan konsept budur. Ayrıca invertör aşamasında frekans ve akım değişikliği ile enerji daha iyi kontrol edilmektedir. Kablo ile şarj yönteminde, DC -Hızlı şarjdan farklı olarak AC şarj yöntemi yani, 22kW’a kadar olan alternatif akım ile şarj yöntemi, doğrultucu PFC, invertör, transformatör ve doğrultucu içeren Yerleşik Şarj Cihazı (On-boardCharge) aracılığıyla araç üzerinde yapılır, bunların tümü şebeke elektrik enerjisini elektrikli otomobil bataryasına iletmek için gereklidir. Dolayısıyla tüm bu aşamalar verimlilik kaybıdır.
Kablosuz şarj, mod2 – tip2 takılabilir şarja eşdeğer dar bir verimlilik bandında (%88-93) çalışır ve ayrıca otomobil kullanıcısı, araçtan inip, şarj istasyonu üzerinden kabloyu araca takıp çıkartması için gereken zamandan ve emekten tasarruf sağlar.
Ancak kablosuz şarj yöntemi ile araçta Yerleşik Şarj Cihazına ( On-board Charge ) ihtiyaç duymaz, bu da şarj karmaşıklığını azaltır. Yerde monte enerji iletken ped ve araç altına entegre alıcı ped arasında bu enerji aktarımı, invertör üzerinden geçerek doğrudan bataryaya ulaşır.
Peki zemin pedi ile araç arasındaki “boşluk” neden kayıp yaratmıyor? Zemin pedi ve araç pedi, alternatif akımı, hava boşluğu üzerinden güç aktaran manyetik alana dönüştürür. Ve gücü aktarmak için özel olarak tasarlanmış düşük kayıplı rezonatörlerle manyetik rezonans kullandığımızdan, kayıp nispeten azdır.
Aslında, zemin ile araç arasındaki hava boşluğu, izolasyon trafosu (
On-board Charge’da şebeke bağlantısı ile araç arasındaki) üzerinden geçmeli şarj için oluşan izolasyonla aynı güvenlik işlevine hizmet eder. Kablosuz şarj cihazının yüksek rezonanslı tasarımı, neredeyse kablo ile şarj için kullanılan izolasyon transformatörü kadar verimlidir.
Kablosuz şarj, mod2 – tip2 takılabilir şarja eşdeğer dar bir verimlilik bandında (%88-93) çalışır ve ayrıca otomobil kullanıcısı, araçtan inip, şarj istasyonu üzerinden kabloyu araca takıp çıkartması için gereken zamandan ve emekten tasarruf sağlar. En önemli yanlarından birisi de parklanma yapıp kablosuz şarja başladığınızda, bataryanın sevdiği ve en verimli oran %20-80 şarj durumu (SOC) aralığında şarjlanması gayet mümkündür. Kablo ile şarj yönteminde bir şekilde kablonun takılması-çıkarılması gibi fiziki harekete bağımlısınız. Kablosuz şarjda, başlatma ve sonlandırmayı kablo ile uğraşmadan uzaktan yapabilir, böylece sağlıklı yüzde aralığını sürekli kontrol edebilirsiniz. Kablosuz şarj teknolojisi, kullanıcıyı ve araç bataryasını yormayan, daha kullanışlı ve yeni teknoloji odaklı yenlikçi bir yaklaşımdır.
Enerjiniz bol olsun,
Berkan Bayram