EA Teknolojileri

Elektrikli Araçlar (EA)
&
Akıllı Şebekeler (Smart-Grid)
Yrd. Doç. Dr. Bülent VURAL
ELEKTRIKLI ARAÇLAR – NEDEN ŞIMDI?
2
Kaynak: İstanbul Enerji
Elektrikli Araçlar (Geçmişten Günümüze EA)
1897- Morris ve Salomon'un
Electrobats E.A.
1908Henry Ford, Model T
1988 - Honda Z.E
1947-Nissan, Tama
1977 - GM E.V
3
solarenurgy.net/category/news/electric-vehicles
EA Teknolojileri (Mevcut seri üretimi yapılanlar)
Reanult - FLUANCE
Ford FOCUS
solarenurgy.net/category/news/electric-vehicles
Tesla MODEL S
Mitsubishi i-MiEV
4
EA Teknolojileri (Mevcut seri üretimi yapılanlar)
Chevrolet VOLT
Nissan LEAF
solarenurgy.net/category/news/electric-vehicles
Citroen C ZERO
5
Elektrikli Araçlar ile İlgili Çalışma Alanları
1- Araç Teknolojileri
2- Batarya Teknolojileri
6
3- Altyapı ve Şebeke Teknolojileri
1- EA Teknolojileri
1- Araç gövdesi:
Aerodinamizm, kullanıcı tipi, kullanılacağı coğrafik koşullar, malzeme,
estetik, ağırlık vb.
2- Motor&sürücü:
Talep edilen güç - araç içindeki sınırlı hacim, verim, maliyet vb.
3- Enerji Yönetimi:
Enerji yönetim sistemleri (ikincil kaynaklar ile yük paylaşımı), güç
dönüştürücüler, vb.
7
1- EA Teknolojileri (Elektrik motorları)
- 100’den fazla farklı motor konfigürasyonu
- En çok tercih edilenler:
-
DC motor, endüksiyon motor (induction motor, IM),
-
Daimi mıknatıslı senkron motor (synchronous PM, SPM),
-
Senkron fırçalı motor (synchronous brushed motor, SBM)
8
1- EA Teknolojileri (Elektrik motorları - Projeler)
Hibrit Araç Uygulaması İçin Kuplajsız Çift Sargılı
Elektrik Makinesi Tasarımı ve Denetimi
9
1- EA Teknolojileri (Elektrik motorları)
MODEL
Piyasaya çıkış yılı
Tesla Model S
Güç (kW)
Motor türü
2012
215
IM
Lightning GT
2012
150
PM
Hyundai BlueOn
2012
61
PM
Ford Focus
2011
100
IM
Renault Fluence Z.E.
2011
70
SB
Renault ZOE
2011
60
SB
Tata Indica Vista EV
2011
55
PM
Ford Tourneo Connect EV
2011
50
IM
Kangoo Express Z.E
2011
44
SB
Fiat Doblo
2011
43
IM
Nissan Leaf
2010
80
PM
Citroen C zero
2010
49
PM
Mitsubishi i-MiEV
2009
47
PM
10
1- EA Teknolojileri (Enerji yönetimi – Tamamlanan projeler)
YTÜ - Elektrikli Taşıtlar için Yakıt Hücresi/UltraKapasitör/Batarya Hibridizasyonunun Tasarımı ve
Uygulaması.
TÜBİTAK - Yakıt Hücreli ve Ultra-Kapasitörlü Hibrit
Taşıtlar İçin Enerji Yönetim Sisteminin Tasarım ve
Uygulaması
11
11
1- EA Teknolojileri (Enerji yönetimiyönetimi- örnek uygulama)
12
12
1- EA Teknolojileri (Enerji yönetimiyönetimi- örnek uygulama)
13
13
2- Batarya Teknolojileri
1- Batarya yapısı:
Enerji ve güç yoğunluğu yüksek,
daha verimli ve uzun ömürlü batarya
üretimi.
2- Batarya yönetim sistemleri:
Menzil, aracın toplam ağırlığı, şarj gücü,
coğrafik şartlara göre ısıtma veya
soğutma sistemleri, batarya hücreleri
için dengeleyici devreler.
14
2-Batarya Teknolojileri (Lityum
(Lityum--iyon Batarya türleri)
Katot
Malzemesi
Enerji Yoğunluğu
(Wh/kg)
Güç Yoğunluğu
(Wh/kg)
Özellikler
110-190
Düşük-orta
(1C limit) 4
- En yüksek enerji yoğunluğu
- 1990'lardan beri taşınabilir cihazlarda en yaygın pil
tipi
110-130
Orta-yüksek
(10C sürekli, 40C
anlık)4
- Düşük iç empedans
- Nispeten hızlı şarja dayanıklı
- Nispeten yüksek deşarj akımlarına dayanıklı
- Düşük enerji yoğunluğu
95-120
Orta-yüksek (35C
sürekli) 4
- Uzun ömür
- Hızlı şarja dayanıklı
- Yüksek deşarj akımlara dayanıklı
LiNiMnCoO2
100-160
Yüksek
(5C sürekli, 30C
anlık) 4
- Yüksek enerji yoğunluğu
- Hızlı şarj dayanıklıdır
- Yüksek deşarj akımları dayanıklı
LiNiCoAlO2
100-150
Yüksek
- Yüksek enerji yoğunluğu
- Yüksek hücre gerilimi
LiCoO2
LiMn2O4
LiFePO4
15
2-Batarya Teknolojileri (Diğer Batarya türleri)
Lityum-iyon Polimer Bataryalar (Li-PB veya Li-Po):
Elektrolit tipi açısından diğer Li-ion bataryalardan farklı.
- Yüksek enerji yoğunluğu ve fiziksel esneklik
- Yüksek maliyet
Zebra Bataryalar - NaAlCl4
- Enerji yoğunluğu: 120 W/kg
- Isıtma ihtiyacı
İleri Batarya Araştırmaları:
- Lityum Titanat Bataryalar (LTO) - Li4Ti5O12
- Lityum-Hava Bataryalar (Li-Air)
- Lityum-Sülfür Bataryalar - LiNiO2
16
2-Batarya Teknolojileri
Bataryalarda en çok tercih edilen element ?
-Lityum
Dünya üzerindeki lityum yatakları?
-Şili
-Afganistan
17
2- tarya Teknolojileri (Araçlarda kullanılan batarya türleri)
Enerji
kapasitesi
Menzil
Li
85
483
Lightning GT
Li
40
240
Hyundai BlueOn
Li
16,4
140
Ford Focus
Li
23
160
Renault Fluence Z.E.
Li
22
161
Renault ZOE
Li
22
160
Tata Indica Vista EV
Li
26,5
241
Ford Tourneo Connect EV
Li
21
160
Kangoo Express Z.E
Li
22
170
Fiat Doblo
Li
18
140
Nissan Leaf
Li
24
175
Citroen C zero
Li
16
130
Mitsubishi i-MiEV
Li
16
160
MODEL
Batarya türü
Tesla Model S
18
3- Altyapı ve Şebeke Teknolojileri
1- Gelişmiş Şarj Sistemleri:
Bataryanın uygun ve güvenli bir şekilde şarj edilebilmesi (araç üzerinde
veya harici olarak) için güç elektroniği tabanlı devreler/sistemler.
3- Şarj Yönetimi:
Ulusal enerji altyapısının limitleri ölçüsünde talebi karşılayacak ölçüde
bir şar yönetimi.
2- Akıllı Şebeke:
Talep edilen güç - araç içindeki sınırlı hacim, verim, maliyet vb.
19
3- Altyapı ve Şebeke Teknolojileri (Gelişmiş şarj sistemleri)
Adalama sistemi devreye
girer…
Şebeke
20
3- Altyapı ve Şebeke Teknolojileri (Şarj yönetimi-Neden?)
21
3- Altyapı ve Şebeke Teknolojileri (Şarj yönetimi-Neden?)
İş Günleri
Alışveriş
Tatil
Otopark
Konut
Acil
Gereksinim
1-3 Saat
7 gün veya daha fazla
7 saatten fazla
7 saatten fazla
30 dk veya 3 saat
30 dk daha az
22
3-Altyapı ve Şebeke Teknolojileri (Akıllı şebeke)
V2G
1) Elektrikli Araçtan Şebekeye Enerji Aktarma
Durumu (V2G)
2) Elektrikli Araçtan Bir Konuta Enerji Aktarma
GRID
OPERATOR
Durumu (V2H)
23
3- Altyapı ve Şebeke Teknolojileri (Akıllı ev)
24
3- Altyapı ve Şebeke Teknolojileri (Akıllı ev uygulaması)
İSTKA - Enerji Verimliliğini Arttırmak Ve Karbon
Emisyonunu Azaltmak Amacıyla Akıllı Şebeke
Altyapısına Uygun Bir Akıllı Evin Geliştirilmesi
25
Hangisi önce gelmeli?
Şarj/şebeke altyapısı mı? Elektrikli araçlar
mı?
26
Çalışma alanları?
- EA gövde tasarımı,
- EA’lar için batarya yapımı ve batarya sistemlerinin
geliştirilmesi,
- Elektrik motoru ve sürücü tasarımı,
- Enerji/güç yönetim sistemi uygulamaları ve yardımcı
kaynakların kullanımına yönelik dönüştürücü tasarımı.
- Şarj yönetimi
- Akıllı enerji ölçüm ve takip sistemleri (smart-meter)
- Akıllı prizler (smart-plug)
- Akıllı aydınlatma sistemleri
- Akıllı beyaz eşyalar (akıllı şebeke altyapısına yönelik)
27
28