Site İçi Arama

savunma

Yeni Nesil Şarjlı Pil Teknolojileri ve TOGG Bataryası

Küresel lityum iyon pil üretim kapasitesi henüz 30 GWh (Gigawatt saat) seviyesinde. 2030'lu yıllarda bu sayının180 GWh’ye çıkacağı değerlendirilmektedir. 2023’te 25 GWh’lik kapasiteye ulaşacak olan Türkiye’de bu alanda dünyanın en büyük beş üreticisinden biri olması için gerekli yatırımları başlatmış bulunuyor.

Bugün mobil telefonlarımızda, elektrikli bisikletlerde ve araçlarımızda kullanılan akü ve dahi gelecek vaat eden lityum piller, bir ara geçiş dönemine işaret etmektedir.

Sonrası daha uzun süre enerji depolayabilecek akü ve enerji sistemleri olacak. Bunlar daha çabuk şarj olabilen yüksek kapasiteli piller ile beraber çok daha uzun süreli enerji depolayabilen piller veya bataryalar olacaktır. Bu konuda dünya şirketleri de çok ciddi çalışmalar yapmaktadırlar. 

Bunun bir örneğin de Mars’ta görev yapan Perseverance görev aracının bataryası gibi nükleer piller olacağını değerlendiriyorum.

Yani bitmeyen enerji, kirlenmeyen hava, sonsuz düşük enerji maliyeti… Ve bu çağı yakalayamayan uluslar.

Küresel lityum iyon pil üretim kapasitesi henüz 30 GWh (Gigawatt saat) seviyesinde. 2030'lu yıllarda bu sayının180 GWh’ye çıkacağı değerlendirilmektedir. 2023’te 25 GWh’lik kapasiteye ulaşacak olan Türkiye’de bu alanda dünyanın en büyük beş üreticisinden biri olması için gerekli yatırımları başlatmış bulunuyor.

Her yıl gerçekleştirilen Dünyanın önde gelen teknoloji fuarlarından olan Mobil Dünya Kongresi, en yeni teknolojilerin sergilendiği bir fuar alanıdır. Cep telefonlarından elektrikli otomobillere kadar teknoloji dünyasının tüm yenilikleri bu fuarda kendilerini göstermektedir. Ancak ister yapay zekâ ister nesnelerin interneti olsun, güçlü pil teknolojileri olmadığı sürece geleceğin teknolojilerinin başarılı olma ihtimali de yoktur. Bu nedenle ülkemizde Zorlu Holding ile Çinli GSR Capital’in duyurusunu yaptıkları 4.5 milyar dolarlık madencilik ve yeni nesil pil teknolojilerine yönelik yatırımlar büyük ilgi uyandırdı.

Dünya çapında başta mobil telefonlar olmak üzere mobil cihaz, elektrikli araç üreten binlerce şirket varken bu cihazlar ve araçlar için olmazsa olmaz olan pil üreticilerinin sayısı altı ile sınırlıdır. Bu şirketlerin ürettiği lityum iyon tipi pil üretimine yön veren ülkeler ise Çin, ABD, Güney Kore ve Polonya’dır. Türkiye olarak bu ülkelere 2023 yılı içerisinde dahil olacağız.

Bu ülkeler mevcut yatırımlarına ağırlık vererek yakın gelecekte de hâkimiyetlerini sürdürmeyi planlamaktadırlar.

Halen dünya çapında lityum iyon pil üretiminin bu ülkelerin yapacağı yeni yatırımlarla artması ile üretilen elektrikli ve şarjlı araçların modellerinin ve sayılarının da artması bekleniyor.

Türkiye, yeni oluşan pil piyasasına, 2023’ten itibaren 25 GWh’lik kapasitesiyle ortak olmak için çalışmalarını henüz başlatmıştır.

Bu tarihten itibaren halen çok düşük sayıda satılan elektrikli otomobil satışlarının da hızlanması bekleniyor.

Bu konuyla ilgili ülkemizde TOGG marka aracın devam eden üretiminin yanında satışlarının da Nisan 2023 itibarıyla yapılmaya başlanacağı açıklanmıştır.

2022’de üretilmeye başlayıp 2023’te resmen satışa çıkacak olan yerli otomobil Togg, Mehmet Gürcan Karakaş’ın açıklamasına göre %51 yerlilik oranıyla üretilecek. Üç yıl sonra bu oran %68’e çıkacaktır. Togg marka araçların batarya modül ve paketleri ise üretimin en başından itibaren Gemlik’te imal edilecektir.

Ancak bataryanın içerisinde kullanılacak lityum iyon piller, ilk etapta Farasis tarafından Çin’de üretilip Türkiye’ye ithal edilecek. Siro Energy için kurulacak tesiste üretimin başlamasıyla lityum iyon piller de yerlileşecek ve Togg marka araçların parça tedariki büyük ölçüde yerli imkânlarla karşılanacaktır.

Teknolojideki bu hızlanma ile elektrikli otomobiller için üretilen pillerin kapasiteleri ve bu araçların tek şarj işlemiyle kat edebilecekleri mesafeler artacak ve daha da gelişeceklerdir. Şu andaki üretim teknolojilerine göre ortalama 200-300 kilometre ile sınırlı olan elektrikli araçların mesafelerinin güçlü pillerle 500-600 kilometrelere ulaşması elektrikli otomobilleri güçlü bir alternatif haline getirecektir.

Günümüz şarjlı pil teknolojisini sadece elektrikli otomobillerle sınırlamak yanlış olacaktır. Bugün olduğu gibi geleceğin teknolojilerine de büyük oranda mobil sektör yön verecektir.

Örneğin ABD'de bir şirket dakikalar içinde tamamen şarj olabilen ve mevcut pillerin iki katından daha uzun süre dayanan elektrikli otomobiller için uygun bir katı pil geliştirdiğini açıklamıştır.

Harvard Üniversitesi'nden çıkan girişimci şirket Adden Energy şirketidir. Üç dakikada şarj olabilen ve ömrü boyunca 10 binden fazla şarj döngüsüne sahip bir saat pili prototipini başarıyla çalıştırdıktan sonra, yakın gelecekte ticarileştirmek ve teknolojisini daha da ilerletmek amacıyla 5,15 milyon dolar fon aldığını açıklamıştır.

Türkiye’de yapılan pil teknolojileri ile ilgili bir çalışma da Aspilsan ile gerçekleştirilmektedir. İlerlemelerle ilgili Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı’ndan yapılan bir açıklama ile de Türkiye'de lityum iyon piller açısından yatırımların desteklendiği belirtilerek, Pil endüstrisinde ve depolama teknolojilerinde Türkiye'yi önemli bir oyuncu haline getirmek için çalışılmakta olduğu açıklanmıştır.

Türk Silahlı Kuvvetlerinde robotik sistemlerden güdüm kitlerine, telsizlerden torpidolara kadar birçok alanda kullanılan pillere yenileri de eklenmiştir. Türk ordusuna güç veren ASPİLSAN Enerji, yeni yatırımları olan lityum iyon silindirik pil üretim tesisi ile günde 24 bin adetlik üretim kapasitesine ulaşmıştır. Şarj edilebilir pillerin askeri teknolojilerin yanı sıra hibrit araçlar ve medikal gibi alanlarda da kullanılmasının yanında gelişen sektörler ve sanayi dalları ile de bu kullanım yerleri daha da artacaktır.

Bir diğer yeni diyebileceğimiz ve kullanım hayatımıza girmeye başlayan pil teknolojisi ise Lityum-demir-fosfat (LiFePO4 veya LFP), pilleridir. Bu teknoloji, Massachusetts Teknoloji Üniversitesi ( MIT) tarafından 2003 yılında geliştirilmiştir. Temelleri, değişen kimyasal bileşimli gelişmiş bir Li-iyon teknolojisidir: Bu teknolojide Pillerin içinde Lityum kobaltat yerine anot için lityum ferrofosfat kullanılır. Li Fe  yani Lityum Demir adını da buradan alır. Batarya, Motorola ve Qualcomm gibi şirketler sayesinde günümüzde yaygın olarak dağıtılmakta ve kullanılmaktadır.

Çinli üreticiler şu anda LFP pil tipi üretiminde neredeyse tekele sahiptir. 2022'de patent sürelerinin dolmaya başlaması ve daha ucuz pillere olan talebin artmasıyla LFP tipi pil üretiminin 2028'de lityum nikel manganez kobalt oksit (NMC) tipi pilleri geçecek şekilde artması beklenmektedir.

Yine ülkemizden Kontrolmatik Teknoloji’nin ABD’nin Güney Carolina eyaletinde 3 gigavatsaat/yıl kapasiteye sahip lityum iyon pil hücresi ve enerji depolama sistemleri fabrikasını kuracağını ve 2024 yılında üretime başlayacağını açıklamıştır. Önümüzdeki 20 yıl içerisinde enerji arz güvenliğini sağlamak adına enerji depolama teknolojilerine yatırımların artacağını söyleyen, Kontrolmatik Teknoloji Genel Müdürü Osman Şahin Köşker, “Türkiye’nin ilk lityum demir fosfat (LiFePO4 veya LFP) bazlı lityum pil tesisimizde üretime, bu yıl başlıyoruz. ABD’deki LFP yatırımımız ise 2024’te üretime geçecek.” açıklamasını yaparak pil teknolojisi olan Lityum demir fosfat pillerin (LiFePO4 veya LFP) üretileceğini açıklamıştır.

Dünyada yeni gelişmelere paralel olarak çeşitli markalardan 100’ün üzerinde elektrikli modelin satışa sunulduğu otomotiv sektöründe elektrikli araç seçeneklerinin gelecek 10-15 yıl içerisinde 500’ü aşması beklenmektedir. Elektrikli araç üretim sayılarının artması ile daha güçlü ve dayanıklı aküye olan talebin de hızla artacağı değerlendirilmektedir.

Başta Tesla, Samsung, LG, Panasonic ve BYD olmak üzere pek çok kuruluş dev pil fabrikalarının inşasına başlayarak sektörün lider pil tedarikçisi olmak için birbirleriyle kıyasıya bir rekabet içindedir. Bu fabrikaların tamamlanmasıyla her yıl milyonlarca lityum iyon teknolojisine sahip pil piyasaya çıkacak ve montaj için bekleyen başta otomobil olmak üzere tüm mobil elektronik cihazlara takılacaktır.

İnşası devam eden lityum iyon pil fabrikalarına ‘Giga fabrika’ (Gigafactory) denmesinin nedeni bu tesislerin yılda en az 1 Gigawatt saat (1 GWh) enerjiye denk gelecek kapasitede pil üretmeleridir. 

Hesaplamalara göre Tesla’nın ABD’nin Nevada Eyaleti’nde inşasına devam ettiği fabrika 2020’de yılda 35 GWh’lik pil üretim kapasitesine ulaşmıştır. Bu pil üretim kapasitesi yıllık 500.000 Tesla elektrikli araç üretim kapasitesine denktir.

35 GWh’lik pil üretim kapasitesine 500 bin Tesla marka elektrikli araç veya bir milyon adet daha küçük hacimli elektrikli araç için yeterli olacak bir üretim kapasitesidir.

Çin ise Tesla’nın inşasına devam ettiği fabrikadan ülke çapında çok sayıda inşa ederek 2021’de yıllık toplam 121 GWh’lik lityum iyon pil kapasitesine ulaşmayı hedeflemiştir.

Bu rakam en az 1.5 milyon Tesla Model S veya 14 milyon küçük/orta ölçekli elektrikli otomobile yetecek seviyeye denk geleceği değerlendirilmektedir.

Tabii bu kapasitenin Çin için sadece giriş seviyesi olduğunu da hatırlatmak gerekir.

Zira ülke elektrikli otomobil konusunda küresel lider olmak için ne gerekiyorsa yapmak için büyük bir çaba içerisindedir.

Çin, elektrikli otomobillerin satış rakamlarının artmaya başladığı 2025’e gelindiğinde bünyesindeki pil fabrikaları ile yılda en az 150 GWh’lik pil üretmeyi hedeflemektedir.

Yeni teknoloji geliştirme çalışmalarının bir sonucu olarak da Bilim insanları, enerji depolama alanında devrim niteliğinde olan yeni bir gelişmenin kapısını aralamıştır. Güney Kore’deki Temel Bilimler Enstitüsü ve İtalya’daki Insubria Üniversitesinden bir grup araştırmacı, yeni bir tür pil şarj teknolojisi üretiminde ilerleme kaydetmişlerdir. Bu çalışma ile geliştirilen teknolojiyle pillerin şarj etme süresinin saniyelere kadar indirebileceklerini ileri sürmüşlerdir.

Bu çalışma ve araştırma sonucunda geliştirilen kuantum pil teknolojisine göre, kuantum pil teknolojisinin kullanılmasıyla elektrikli arabaların evde şarj süresinin 10 saatten üç dakikaya kadar inebileceği değerlendirilmektedir. Süper şarj istasyonlarının bir otomobili şarj etme süresinin ise 90 saniye yani 1.5 dakika olabileceğini hesaplamışlardır. Bu süre bugün araçlarımıza yakıt aldığımız süreden bile azdır.

Bununla birlikte, bu çalışmalar başarılı olursa bilim insanları, akıllı telefonlardan elektrikli arabalara kadar her şeyi kullanma şeklimizi değiştiren yeni bir ultra verimli pil çağının geleceğini düşünüyorlar.

Son çalışma, Quantum Science and Technology isimli dergide 'Kuantum piller olarak Mikromasörler' başlığıyla yayımlanmıştır.

Halen konuşmadığımız ancak yakın gelecekte gündemimize girecek başta güneş ve rüzgâr olmak üzere alternatif enerji kaynakları da depolama imkânı sağlayan güçlü pil teknolojileriyle ilginç hale gelecektir. Şarj için panellerin gücü artacak ve 1-2 saatlik güneş ile gün boyu elektrik kullanmanın kapısı aralanacaktır.

Bunlardan bir tanesi de elektrikli arabalarda 90 yıl boyunca şarj ihtiyacı olmayacağını değerlendirilen yüksek kapasiteli NANO-DIAMOND PİLLER olabilir mi?

Tüm bu anlattığımız olaylar ve gelişmeler sonucunda şarjlı pil teknolojisi ve elektrikli araçların şarj sürelerindeki ihtiyaç duyulan uzun zaman dilimleri benzin vs elektrikli araçlar arasındaki fiyat farkını azaltmıyor. Öncelik durumuna göre hızlı şarj teknolojileri kullandığınızda neredeyse başa baş maliyetlerle karşılaşılıyoruz.

Ancak şehir içi trafikte günlük kullanımda elektrikli araçlar daha avantajlı olmaktadır. Özel garajınız da varsa akşam prize şarja takıp sabah almak gibi bir seçenek ile elektrikli araçlar daha avantajlı hale gelebiliyor. Nedeni de evdeki prizle veya kurulacak ev tipi şarj ünitesiyle şarj işlemlerinin daha ucuz maliyetle yapılabilmesidir

Yeni pil teknolojileri ile daha hızlı pil - araç şarjlarının mümkün olması ve şarj istasyonlarının belli bir standarda ulaşması aslında elektrikli araçların ve pillerin yani bu konunun özünü oluşturmaktadır.

Bir otomobil kullanıcısı olarak sık sık uzun yol yapmak durumunda kalanlar için elektrikli araçlar hala birçok sorunu da beraberinde getirmektedir.

Bunlar gidilecek yere doğru hızlı araç şarj istasyonlarının bulunması ve bir tanesine ihtiyaç duyduğunuzda o istasyonun boş olması.

Çoğunlukla AC şarj istasyonlarının olması ve AC ile yapılan şarjların saatler süren çok uzun süreler sonunda araçları tam olarak %100 kapasiteye şarj etmesi de işin bir başka yönüdür. Araçların hızlı şarj edilmesi ancak DC istasyonları ile mümkün olmaktadır.

Bayramlarda ve trafiğin yoğun olduğu zamanlarda elektrikli otomotiv kullanan herkesin bu şarj istasyonları önünde birikmesi de bir başka sorunu da beraberinde getirecektir.

Yukarda açıkladığım sorunların çözümünün gelecekte bir şekilde mümkün olabileceği değerlendirilmektedir.

Günümüz gelişen teknolojileriyle de bu sorunların en basit çözümünün kuantum piller ile mümkün olabileceği değerlendirilmektedir.

Yararlanılan Kaynaklar

1.    https://www.labmedya.com/yeni-bir-cevre-dostu-pil-teknolojisi-gelistirildi

2.    https://m.youtube.com/watch?v=9YsoiDDzub8

3.    https://services.tubitak.gov.tr/edergi/yazi.pdf;jsessionid=mTlHvOAbYGKyukPE16cVKO4m?dergiKodu=4&cilt=44&sayi=725&sayfa=47&yaziid=31315

4.    https://www.trthaber.com/haber/dunya/kuantum-teknolojisi-araba-dakikalar-telefon-saniyeler-icinde-sarj-olacak-708243.html

5.    https://m.youtube.com/watch?v=6eSXsZ7ksmE

Araştırmacı Yazar Müjdat  YUMAK
Araştırmacı Yazar Müjdat YUMAK
Tüm Makaleler

  • 04.04.2023
  • Süre : 7 dk
  • 1818 kez okundu

Google Ads