Elektrikli araç (EV) dünyasına yeni giren veya maliyetlerini ince ince hesaplayan birçok kullanıcının karşılaştığı şaşırtıcı bir durum vardır: Aracın yol bilgisayarı bataryanın %20'den %80'e şarj olduğunu, yani örneğin 40 kWh enerji aldığını gösterirken; ay sonu gelen elektrik faturasında veya şarj istasyonu uygulamasında çekilen enerjinin 45 kWh olduğu yazar. "Araladaki bu 5 kWh enerji nereye gitti?" sorusunun cevabı, "Şarj Verimlilik Kaybı"nda yatmaktadır.
Eğer aracınızı şarj ederken şebekeden tam olarak kaç kWh elektrik çekeceğinizi (yani kaç para ödeyeceğinizi) verimlilik kayıplarını da dahil ederek hesaplamak istiyorsanız, Elektrikli Araç (EV) Ev Tipi vs. DC Hızlı Şarj Arbitraj Analizörü aracımızı hemen şimdi kullanabilirsiniz. Bu yazıda, söz konusu aracın arka planında çalışan %89 (AC) ve %94 (DC) verimlilik parametrelerinin bilimsel ve teknik nedenlerini inceleyeceğiz.
Enerjinin Dönüşümü ve Kayıpların Kaynağı
Fizik kuralları gereği, enerji bir formdan diğerine (veya bir akım türünden diğerine) dönüştürülürken her zaman %100 verimle çalışmaz. Dönüşüm sırasında enerjinin bir kısmı ısı enerjisine dönüşerek ortama yayılır. Elektrikli araçlarda şarj işlemi sırasında da tam olarak bu termodinamik yasa işler.
Bunu anlamak için AC (Alternatif Akım) ile DC (Doğru Akım) arasındaki farkı bilmek gerekir:
- Şehir elektrik şebekesinden evinizdeki prize gelen elektrik AC (Alternatif Akım)'dır.
- Elektrikli aracınızın zemininde yatan devasa lityum iyon batarya ise enerjiyi ancak DC (Doğru Akım) formatında depolayabilir.
Dolayısıyla, prizden gelen AC elektriğin bataryaya girebilmesi için bir noktada mutlaka DC'ye dönüştürülmesi şarttır. İşte verimlilik kaybının (ve ısı oluşumunun) ana sorumlusu bu dönüştürme işlemidir.
AC Şarj (Ev Tipi veya Kamusal Wallbox) Kayıpları
Evdeki normal prizden (230V) veya evinize kurdurduğunuz bir Wallbox (7.4kW, 11kW, 22kW) üzerinden aracınızı şarj ettiğinizde araca AC elektrik girer. Ancak batarya DC istediği için, arabanın içinde bulunan OBC (On-Board Charger - Dahili Şarj Cihazı) isimli parça devreye girer.
OBC, araca giren AC elektriği alır, bir "redresör" (doğrultucu) gibi çalışarak onu DC'ye çevirir ve bataryaya basar. Bu dönüştürme işlemi sırasında OBC ciddi şekilde ısınır. Ayrıca;
- Kablolarda oluşan direnç kayıpları,
- OBC'yi ve bataryayı optimum sıcaklıkta tutmak için aracın çalıştırdığı sıvı soğutma/ısıtma sistemlerinin harcadığı enerji,
- Aracın şarj boyunca uyanık kalması (beyinlerin ve iletişim modüllerinin çalışması)
gibi nedenlerle önemli bir enerji havaya uçar.
Endüstri standardı olarak, AC şarj işlemlerinde ortalama verimlilik %85 ile %91 arasındadır (Genel kabul gören ortalama %89'dur).
Yani evinizden 100 kWh elektrik çekerseniz, bunun ancak 89 kWh'si bataryanızda menzil olarak depolanır. Kalan 11 kWh dönüşümde ısıya ve aracın soğutulmasına harcanır. Faturasını ise 100 kWh üzerinden ödersiniz.
DC Hızlı Şarj (İstasyon) Kayıpları
Otoyollarda gördüğünüz o devasa, buzdolabı büyüklüğündeki ZES, Trugo, Eşarj, Tesla Supercharger kabinleri (DC İstasyonlar), aslında çok güçlü dönüştürücülerdir (İnvertör/Redresör).
Bu cihazlar, şebekeden aldıkları AC elektriği kendi içlerinde (istasyon kabininde) DC'ye çevirir ve arabanıza kalın, su soğutmalı bir kabloyla doğrudan DC (Doğru Akım) olarak basarlar.
DC şarjda arabanın içindeki OBC (Dahili dönüştürücü) baypas edilir (kullanılmaz). Elektrik doğrudan bataryaya gider. Dönüştürme işlemini o devasa, daha kaliteli ve verimli endüstriyel donanımlar yaptığı için dönüşüm kaybı çok daha düşüktür.
Ancak yine de kayıp sıfır değildir. Çok yüksek hızlarda (100 kW, 200 kW) elektrik basıldığı için kablolarda ve özellikle batarya hücrelerinde yüksek ısı oluşur. Araç, bataryayı 45-50 derecenin altında tutmak için devasa kompresörlü soğutma sistemlerini tam güçte çalıştırır. İstasyondayken aracın altından gelen o şiddetli "fan ve klima" sesi, bu soğutma sisteminin sesidir ve bu sistem enerjiyi prizden çeker.
Endüstri standardı olarak, DC hızlı şarj işlemlerinde ortalama verimlilik %93 ile %95 arasındadır (Genel kabul gören ortalama %94'tür).
Yani istasyondan 100 kWh çekerseniz, 94 kWh'si bataryaya girer, 6 kWh'si ısıya ve soğutmaya gider. DC şarj teknik olarak AC şarja göre enerjiyi bataryaya ulaştırmada daha verimlidir (ancak fiyatlandırması çok daha pahalıdır).
Pratik Hesaplama Örneği
75 kWh bataryası olan bir aracı ele alalım. Şarjımız %10. Biz bunu %90'a çıkarmak istiyoruz. Yani bataryanın içine net 60 kWh (75 * %80) enerji sokmamız lazım.
Senaryo 1: Evde Şarj (AC - %89 Verim)
Bataryaya girmesi gereken: 60 kWh
Şebekeden (Sayacınızdan) Çekilecek: 60 / 0.89 = 67.41 kWh
Eğer evinizin elektrik tarifesi 2.50 TL ise: 67.41 * 2.50 = 168,52 TL faturanıza yansır.
(Eğer verimlilik kaybını bilmeseydiniz, "60 kWh * 2.5 = 150 TL ödeyeceğim" diye hesap yapıp ay sonu faturada 18 TL yanıldığınızı görecektiniz).
Senaryo 2: DC İstasyonda Şarj (%94 Verim)
Bataryaya girmesi gereken: 60 kWh
İstasyondan Çekilecek: 60 / 0.94 = 63.82 kWh
Eğer istasyon tarifesi 9.00 TL ise: 63.82 * 9.00 = 574,38 TL kredi kartınızdan çekilir.
Sonuç
Elektrikli araç şarj maliyetini hesaplarken sadece "batarya kapasitesini" baz almak yanıltıcı sonuçlar doğurur. Şebekeden çekilen güç her zaman bataryaya giren net güçten daha fazladır. Ev tipi AC şarjlarda faturaya yansıyan gizli maliyet (kayıp) %11-12 civarındayken, yüksek hızlı DC istasyonlarda bu kayıp %6 seviyelerindedir.
Bu teknik detayları her seferinde hesap makinesiyle manuel yapmanıza gerek yoktur. Elektrikli Araç (EV) Ev Tipi vs. DC Hızlı Şarj Arbitraj Analizörü aracımız, arka planda tüm bu %89 ve %94'lük verimlilik kayıplarını formülüne dahil ederek, cebinizden (veya kartınızdan) çıkacak olan nihai tutarı kuruşu kuruşuna size sunar.
