OTEKON’14 7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi 26 – 27 Mayıs 2014, BURSA G-TAKSI: HIDROJEN DESTEKLİ GÜNEŞ ENERJİLİ TİCARİ ARAÇ Samet Bakırcı, M. Can Denizaşan, Furkan Eren, Cenan Pekdemir, Hakan S. Soyhan Sakarya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Müh. Bölümü, Esentepe Kampüsü, Sakarya ÖZET Ülkemizde şehir içi taşımacılığı özellikle son yıllarda İstanbul gibi metropollerimizde büyük bir sorun haline gelmiştir ve de bu sorun yakın gelecekte alternatif ulaşım kaynakları geliştirilmezse hava kirliliği ve trafik sıkışıklığı boyutunda giderek büyüyecektir. Yetersiz toplu taşıma sistemlerine sahip olan şehirlerimizde özel araçların çokluğu beraberinde trafik problemine sebep olmuştur. Bunun yanında motorlu araçların çokluğu muazzam bir çevre kirliliği yaratmıştır. Trafikte alternatif enerjili araçların kullanımı hem daha az enerji ile yolculuk yapma imkânı sağlar hem de çevre dostudur. Bu araçlar trafikte beklediğinde diğer motorlu araçlar gibi sürekli çalışmadıkları için boşuna yakıt tüketmezler. Aynı şekilde frenleme sırasında da aracın sahip olduğu enerjinin büyük bir kısmını geri kazanırlar. Artan yakıt fiyatları ve çevre kirliliğini azaltmak amacıyla son yıllarda alternatif enerjilerle çalışan araçlar hayatımıza girmeye başlamıştır. Bu alternatif enerji kaynakları içinde güneş enerjisi önemli bir yer tutmaktadır. Diğer enerji kaynaklarının aksine güneş enerjisi insanlığın sonuna kadar var olacaktır ve diğer enerji kaynaklarına göre daha az çevre kirliliği yaratmaktadır. Ülkemiz coğrafi olarak da güneş enerjisinin kullanımı için uygun bir konumda olmasına rağmen var olan bu potansiyel tam olarak değerlendirilememektedir. Bu nedenle güneş enerjisi destekli bir araç tasarımının yapılması ve bunun toplu taşıma aracı olarak kullanılması önemli bir alternatif çözümdür. Bu çalışmada konvansiyonel toplu taşıma araçlarının yol açtığı çevre kirliğini azaltacak ve yenilenebilir bir kaynak olan güneşten elde edilen enerjiyi yakıt olarak kullanacak, bu enerjinin yeterli olmadığı durumda hibrit bir tasarımla yakıt hücreleri ile tahrik edilecek bir araç olan GTaksi geliştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Güneş Enerjisi, Ticari Araç, Yenilenebilir Enerji, Çevre Kirliliği, Hibrit Teknolojisi G-TAXI: HYDROGEN AIDED SOLAR COMMERCIAL VEHICLE ABSTRACT Urban transport has become a major problem in our metropolises like İstanbul in recent years and this problem will gradually grown in air pollution and traffic congestion size in the near future, if alternative transportation resources hasn‟t developed. Poor public transport system and plurality of private vehicles has caused traffic problems. Besides multitude of internal combustion vehicles has created massive enviromental pollution. The use of alternative energy vehicles in the traffic provides the opportunity to travel with less energy as well as environment-friendly. These vehicles doesnt consume fuel in vain when they stops in traffic as the other motor vehicles and they recovery up a large potion of their energies during breaking. To reduce environmental pollution and increasing fuel prices vehicles powered by alternative energy began to come into our lifes in recent years. Solar energy takes an important place in these alternative energies. Unlike other energy sources, solar energy will exist until the end of humanity and according to other sources solar energy is creating less pollution. Our country is in a suitible geographically position to use solar energy. But unfortunately we can‟t evaluate our existing renewable energy sources. So designing a alternative energy aided vehicle and using for public transportation is an attractive idea. In this study, conventional public transport caused by environmental pollution decreases and a renewable resource from solar energy as a fuel to use, in case this energy is not enough , which using fuel cells, the G-Taxi has been developed. Keywords: Solar energy, commercial vehicles, hybrit technologies, renewable energy, enviromental pollution 1 şuan için dünya üzerindeki en verimli gerçek boyutlu güneş arabalarıdır ve bize güneş enerjisi ile çalışan araçların sokaklarda dolaştığı günlere biraz daha yaklaştırmışlardır. Bizim bu proje ile amaçladığımız şey güneş enerjisini kullanan bir aracı günlük yaşantımızda da kullanılabilecek şekilde tasarlamaktır. 1. GĠRĠġ Çeyrek asırdan uzun bir süredir Dünya üzerindeki hemen hemen bütün ülkelerde güneş enerjisi ile çalışan araçlar yapılmıştır.Bu araçların en iyi özellikleri Dünya‟nın sonuna kadar var olacak olan bir enerji kaynağı olan Güneş‟i kullanmalarıdır. Arabanızı hiçbir yakıt ilave etmeksizin ya da şarj etmeksizin sonsuza kadar sürebilme fikri bu araçları çok cazip bir seçenek yapmaktadır. Ancak güneş arabalarının en büyük sorunu; panellerden gelen enerjinin, içten yanmalı motora sahip günümüz araçlarını hareket ettirmesinin mümkün olmamasıdır. Bu durum güneş enerjisi ile çalışan araçların tasarımlarının diğer enerji türleriyle çalışan araçlardan farklı olmasını gerektirmiştir. Güneş enerjisi ile çalışan araçlar, güneş panellerinin hareket ettirebileceği kadar hafif olmalıdırlar. Ayrıca günümüzde üretilen güneş arabaları (özellikle geçtiğimiz on yıl içinde) çok yüksek hızlara ulaşabilmeyi başarmışlardır. Bu durum bu araçların çok daha iyi bir aerodinamik yapıya sahip olabilmeleri sayesinde mümkün olmuştur. G-Taksi güneş ve hidrojen enerjilerini kullanabilen bir taşıt olmakla beraber dört kişinin konforlu bir şekilde yolculuk edebilmesine olanak sağlayacak bir araçtır. 3. ARACIN SINIRLARI TASARIMI VE Güneş arabalarının kazandıkları güç güneş panellerinin alanı ile sınırlı olacağından bu araçları mümkün olduğunca geniş ve uzun yapmak gerekmektedir. Ürettiğimiz aracın aynı zamanda “WSC” kuralarına uymasını istedik. Bu sayede ürettiğimiz aracı 3000 km‟lik zor bir maratonda test edebileceğiz. “WSC” kurallarına göre araç ölçüleri 1,8 metre genişlik ve 4,5 metre uzunluk ile sınırlandırılmaktadır. Araç ölçülerini etkileyen diğer bir faktör de araçlarda 6 m² panel kullanılmasına izin verilmesidir. Aracımızın tasarımında maksimum panel alanını kullanabilmek için kuralların izin verdiği maksimum ölçüleri kullanmak durumunda kaldık. Aracımızın aks aralığı 1480 mm ve ön-arka aks arası uzunluğu 2560 mm olarak belirledik. Aks aralığının araç genişliğine oranla düşük olmasının en büyük sebebi aracımızın daha iyi bir aerodinamik yapıda olmasını sağlamak için ön ve arka tekerleklerin çevresini aracın gövdesinin örtmesidir. Aracın üzerine daha fazla güneş paneli sığdırabilmek adına araç daha uzun yapılabilirdi; ancak hem yarış kurallarını sağlayabilmek hem de şehir trafiğinde manevra kabiliyetini düşürmemek adına bu ölçülerin dışına çıkmak istemedik. 2. GÜNEġ ENERJĠSĠ ĠLE ÇALIġAN ARAÇLAR Güneş enerjisi ile çalışan araçların en karakteristik özelliği üzerinde panellerin bulunduğu neredeyse düz bir yüzeye sahip olmalarıdır. Bugüne kadar üretilmiş çoğu güneş arabası tek kişilik kabini olan bir uçak kanadı kesiti şeklinde olmuştur. Bu tasarım güneş arabaları için en verimli tasarım olarak kabul görmektedir; ancak bu araçların birden fazla kişinin ulaşımını sağlayamamaları bugüne kadar üretilmiş olan güneş arabalarının başka yakıt türleri kullanan araçlara bir alternatif olamamasına neden olmuştur. Yurtdışında ve ülkemizde düzenlenen güneş enerjisi ile çalışan araç yarışları sayesinde ülkemizde de birçok üniversiteler bünyesinde üretilen güneş arabaları olmuştur. Bu üniversiteler arasında Sakarya Üniversitesin‟de üretilen güneş enerjisi ile çalışan araçlar yurtiçinde birçok derece almış olmalarının yanı sıra SAGUAR 1 (Sakarya Güneş Arabası) 2009 senesinde dünyanın en prestijli güneş enerjili araçlar yarışı olan “World Solar Challange” yarışına katılan ilk iki Türk güneş arabasından birisi olmuştur. “World Solar Challange” yarışını geçtiğimiz seneye kadar tek kişilik güneş arabalarının Avusturalya kıtasında 3000 km boyunca yarışması olarak tanımlayabilirdik. Geçtiğimiz sene içinde “WSC” komitesi yarışta radikal değişikliklere gitti. Bu değişiklikler arasında en çok göze batan değişiklikler bütün araçların en az 4 tekerleğe sahip olması gerektiği ve de Cruiser klasmanı olarak duyurulan yeni klasman olmuştur. Cruiser klasmanında yarışan araçların kurallar gereği en az iki kişilik olması gerekiyordu ve bu klasmanda 8 ekip yarıştı. Bu araçlar ġekil 1. Aracın Tasarımı 4. ARAÇTA MALZEMELER KULLANILACAK Güneş enerjisi ile çalışan araçların çok düşük enerjilerle uzun mesafeler kat etmesi istenir. Bunu sağlayabilmek için aracın ağırlığının çok düşük ve aerodinamik direncinin de az olması gerekir. Hafif bir araç üretmek için de malzeme seçimi çok önemlidir. Aracın yürür aksamı için karbon fiber ve yüksek alaşımlı alüminyum kullanmayı düşünüyoruz. Bunların 2 haricinde değişken yük altındaki parçalarda ısıl işlem görmüş çelik veya titanyum kullanmayı amaçlıyoruz. Ürettiğimiz araçlarda ve aracın kalıplarında kompozit malzemeleri daha önce de kullanmıştık. Aracımızın bire bir modelini işletip bu modellerden cam elyaf kalıplar alarak üretimini gerçekleştireceğiz. Bunu yapmamızdaki en büyük amaç cam elyaf kalıpların daha uzun ömürlü olmasıdır. Aracın dış gövdesinin malzemesi karbon fiber olacaktır. Sağlam ve hafif bir şasi üretebilmek için tahtadan veya benzer malzemelerden çok ucuza yapabileceğimiz bir kalıba karbon fiber arasına PVC köpük gelecek şekilde malzemelerimizi yatırabiliriz. Bu yöntem ile sağlam ve hafif bir şasi üretimini daha önceki projelerimizde gerçekleştirmiştik. Yine aynı yöntem ile bu sefer çok daha büyük bir araba için şasi üretebileceğimize inanıyoruz. İlk üreteceğimiz araç “World Solar Challenge” yarışında derece alması amacı ile üretilecektir. Bu araçta kullanılabilecek en hafif kompozit malzemeler seçilmelidir. “Prepreg” karbon liflerinin kullanılması ile çok hafif araçlar üretilebilmektedir. “Prepreg”in sağlamlık ve hafiflik avantajı olmasına rağmen “prepreg” kumaşların -40 gibi bir sıcaklıkta saklanmalı ve üretimi için aracımız kadar büyük bir otoklav fırın gerekmektedir. Bu yüzden bir diğer alternatif olan “Textreme” karbon fiber kullanmayı düşündük. “Textreme” normal karbon elyaflarından iki kat daha hafif bir kumaş, bu yüzden “prepreg” elyaflara bir alternatif olabilmekte. “Textreme” elyaflardan ”Vacumbagging” yöntemi ile ürün alınabilir. Kendi laboratuvarlarımızda ”Vacumbagging” yöntemiyle bu elyafları kullanarak aracımızın gövde ve şasisini üretebiliriz. Bu açıdan da “Textreme” kullanmak bizim için daha ekonomik olacaktır. Kendi imkanlarımızla yapabilmemize rağmen kompozit konusunda tecrübeli olan firmalardan ürün alma konusunda yardım almamız üretim sürecinin daha sorunsuz geçmesini sağlar. 5.1.1 Ön Düzen Açıları Tekerlere olabildiğince düzgün bir hareket verebilmek için birbirlerine göre paralel olarak değil farklı tekerlek düzlemlerinde eğik durumda yapılmışlardır. Bu durum şu açılarla sağlanmaktadır. a)Kamber Açısı: Biz aracımızın kullanım şartlarına bağlı olarak ön tekerleklerimiz -1,5 derece kamber açısı vermeyi uygun gördük. b)Kaster Açısı: Biz aracımızın ön dingil ağırlığını ve kullanım şartlarını göz önünde bulundurarak +6 ° kaster açısı vermeyi uygun gördük. c)Toe Açısı: Bizim aracımızda kullanacağımız tekerleklerin yuvarlanma dirençleri oldukça düşük olduğundan “toe out” açısını 2 mm vermemiz yeterlidir. ġekil 2. Toe Açıları d) DönüĢ Açısı: Aracımızın şehir içinde daha esnek hareket edebilmesi için dönüş yarıçapının olabildiğince küçük olmasına dikkat edilmiştir. Bunun için gerekli ayarlamalar yapılmıştır. e) King Pim Açısı: Kamber açımızı da göz önünde bulundurarak “king pim” açısını 8° olarak belirledik. 5.2 Süspansiyon Sistemi Aracımızda çift salıncaklı “Double-Wishbone” tipi süspansiyon kullanılacaktır. Bu tip süspansiyon, binek vasıtaların ön ve arka süspansiyonları ile küçük kamyonların ön süspansiyonları için çok sık kullanılır. 5. ARACIN MEKANĠĞĠ 5.1 Ön Düzen Geometrisi Ön düzen geometrisi, ön tekerleklerin, süspansiyon ve direksiyon parçalarının birbiriyle yolla ve sürüş yönüyle olan açısal ilişkileri olarak tanımlanır. Bu parçaların gövde veya şasiye birleştirilmelerinden sonra geometrik açı ve boyutlarının ayarlanması da ön düzen ayarı olarak tanımlanır. İdeal bir ön düzen geometrisi taşıt için şu özellikleri sağlamaktadır: - Emniyetli, düzün bir hareket manevra kabiliyeti, - Daha iyi yol tutuşu, - Direksiyon hâkimiyeti, kararlılığı, virajdan sonra direksiyonun hemen geri toplanması, - Lastik ve ön düzen bağlantılarındaki aşınmaları en aza indirilmesi, - Yakıt tasarrufu. ġekil 3. Double-Wishbone Tipi Süspansiyon 3 5.4.1 Fren Sisteminin ÇeĢitleri Avantajları; - Fazla yük taşıma kapasitesi, - Daha fazla konfor, - Daha iyi yol tutuş Dezavantajları; - Yüksek maliyet - Fazla yer kaplaması - Ağırlık merkezinin konuma göre stabilizatör çubuğu ( viraj denge çubuğu, “torsion” bar) kullanılması gerekliliği. •Mekanik Frenler •Hidrolik Frenler •Havalı Frenler •Elektrikli Frenler 5.4.2 Fren Sistemi Seçimi Havalı fren sistemleri yüksek hızlı ve yüksek ağırlıktaki araçlarda tercih edilen bir fren sistemidir. Bizim aracımız yüksek hız değerlerine çıkmayacağından ve ayrıca ağırlığının 600 kg civarı olmasından dolayı bu fren çeşidi bizim için uygun ve mantıklı bir seçim değil. Bu sebeplerden dolayı hidrolik disk fren sistemi kullanacağız. 5.3 Tekerlekler Ve Lastik Seçimi Lastik seçimi araç için en önemli seçimlerden biri. Lastik seçerken dikkat edilen en önemli parametrelerden biri yuvarlanma direncidir. Biz, yuvarlanma direncini, aracın fiziksel yapısını ve kullanım şartlarını göz önünde bulundurarak “Bridgestone Ecopia Ologic” marka bir lastik ve 16‟‟lik bir jant seçtik. 6. ARACIN ELEKTRONĠK SĠSTEMLERĠ 6.1 Batarya Sistemi Bütün elektrikli araç üreticileri performans enerji yoğunluğu ve akümülatör (batarya) tipine karşılık menzil için ekonomik dengenin masraf sorunlarıyla uğraşmaktadır. Çoğu otoban hızlı elektrikli araç tasarımları lityum-iyon ve lityum tabanlı başka biçimleri üzerine odaklanmıştır, alternatif batarya çeşitleri de kullanılabilmektedir. Lityum tabanlı bataryalar yüksek güç ve enerji yoğunluğu sebebiyle tercih ediliyor fakat sınırlı bir raf ömrü ve yaşam döngüsü aracın kullanım masraflarını büyük ölçüde arttırmaktadır. Lityum demir fosfat ve lityum titanat gibi başka biçimler geleneksel lityum iyon bataryalarla ilgili dayanaklılık (zamana karşı dayanım) meselelerini çözmeye çalışmaktadır. Tablo 1. Batarya Türleri ġekil 4. Güneş arabaları İçin Özel Üretilmiş Olan “Bridgestone Ecopia Ologic” ġekil 5. Aracın Ön Düzeni 5.4 Fren Sistemi Aracın hızının düşürülmesi duran aracın sabitlenmesi ve en önemlisi aracın güvenli bir şekilde durdurulmasında fren hayati bir önem taşır Üstte gördüğümüz değerler sonucu en uygun seçim “lithium-solid polymer” batarya olacaktır. 4 - 6.1.2 Lityum Polimer Batarya Elektrikli araçlar için uygun olan bu batarya tipi “HydroQuebec” ve “3M Company” ortaklaşması ve “USABC” aracılığı ile geliştirilmiştir. Maksimum 200 Wh/kg enerji yoğunluğu ve 350 W/kg‟lık maksimum güç değerleri elde edilebilmektedir. En iyi sonuçları elde edebilmek için çalışma sıcaklığı 80°C ile 120°C arasında olmalıdır. Bu batarya türü ani şoklara, titreşim darbelerine dayanıklıdır. Ayrıca esnek ambalajlama ve genele göre uygun fiyatı da avantajları arasındadır. 20V‟luk ve 119 A‟lik bir modülün küçük bir elektrikli araca montaj edilmesiyle 150-200 millik mesafe değerlerine ulaşılmaktadır. - En önemli özelliği yüksek verime sahip olması Fırça-komitatör bulunmaması ve daha az bakırdan imal edilmesi sebebiyle ağırlığının düşük olması Fırça kullanılmadığından motordan kıvılcım çıkma riskinin olmaması Mikro denetleyiciler sayesinde motorun dönüşünde aksama olmaması Diğer motor tiplerine göre daha küçük boyutlu olmasıdır Daha yüksek hızlar ve daha çok tork sağlaması Elektriksel gürültü oluşturmaması ve sessiz çalışması 6.2 Motor Güneş panelleri sayesinde elde edilen elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek motorun görevidir. Güneş arabalarında verimlilik çok büyük önem arz ettiği için bu tip projelere özel olarak motorlar ve güç elektroniği devreleri yapılmaktadır. Diğer ekipmanlara göre maliyetleri daha yüksek olan bu motorlar bir güneş arabasının yaklaşık olarak 160 Km/h sürate ulaşmasını sağlayabilmektedir. ġekil 6. Araç İçi Yerleşim 6.2.1 Motor seçimi Güneş enerjisi ile çalışan araçlarda kullanılan güneş pilleri metrekare başına 125 W ile 130 W güç ürettikleri düşünülürse normal boyutlardaki bir araçta yaklaşık 800 W gibi kısıtlı bir güç üretilebilmektedir. Dolayısıyla üretilen enerji çok kısıtlı olduğundan araç üzerinde çalışan enerji dönüşümünde kullanılan tüm ekipmanlar çok verimli olmaları gerekmektedir. Bu yüzden araca hareket veren elektrik motoru olarak çok yüksek verime sahip olan fırçasız doğru akım motorlarının bir tipi olan “Hub Motor” kullanmayı tercih ettik. 6.2.1.1.1 Hub Motor Fırçasız doğru akım motor tipi olan hub motorları güneş arabalarında kullanılan yeni teknolojinin bir ürünüdür. Tekerlek motor olarak da adlandırılan bu motorlarda tekerlek mili direk olarak motora bağlıdır. Güç iletimi sırasında herhangi bir fiziksel aracı olmadığından bu motorlarda verim yüksektir. Aracımızdaki diferansiyel görevini ise arkadaki iki tekerde ayrı ayrı motorların olması sayesinde yapılacak elektronik diferansiyel yazılım ile sağlanabilir. Tablo 2. Motor Türleri 6.2.1.1 Fırçasız Doğru Akım Motoru Fırçasız doğru akım motorunu güneş arabamızda tercih etmemizin sebepleri şöyle sıralaya biliriz; ġekil 7. Marand Csiro Motor 5 6.2.2 Motor Gücünün Belirlenmesi - Rüzgâr Direnci F = 0,5 x d x CD x A x V ² “F” ile rüzgâr direnci olan drag kuvveti temsil edilmiştir. “CD” değeri edinilen tecrübelerle 0,2 olarak alınmıştır. ġekil 8. Motor Sürücü Sistemi “A” ile aracın önden bakıldığında oluşan izdüşüm alanıdır. Projeksiyon alanı olarak da adlandırılır. 6.4 MPPT “d” havanın yoğunluğu “Maximum Power Point Tracker” yani maksimum güç noktası izleyicisidir. İki sistem arasında güç aktarımı yapılırken sistemden her zaman maksimum gücü çekerek verim elde etmemize yarayan elektronik mekanizmadır. Sisteme uygun bir MPPT, verimi % 10-30 oranlarında arttırabilir. MPPT kullanılmazsa; araç yalnızca güneşten o anda gelen verimsiz ve düzensiz enerjiyi kullanmak zorunda kalır. Bu yüzden aracımızda MPPT kullanımı uygun görülmüştür. “V” ile aracın sürat bilgisi temsil edilir. Drag kuvveti formülde de görüldüğü gibi hızın karesi ile doğru orantılıdır. F=0,5 x 1,255 x 0,2 x 1,42 x (19,4)² = 67,071 N -Yuvarlanma Direnci Aracın max yüklü ağırlığı 600 kg olarak hesaplandığında, F= fr x G “fr”: yuvarlanma direnci katsayısı. F= 0,010 x 600 x 9,81 = 58,56 N 70 km/h hızla gidilebilmesi için gerekli olan güç, ġekil 9. Maximum Power Point Tracker P= (67,071 + 58,56) x 19,4 = 2,437 kW 7. ARACIMIZIN DĠĞER GÜNEġ ENERJĠLĠ ARAÇLARDAN ÜSTÜNLÜKLERĠ Bu hesaplar doğrultusunda aracımızda 2 adet 1,8 kW gücünde “Marand” marka hub motor kullanmayı uygun gördük. 7. 1 Araçta Hidrojen Kullanımı Aracımızda güneş enerjisine alternatif olarak hidrojen kullanımını uygun gördük. Hidrojeni 4 adet tüp ile sıvı şekilde depolayıp, depolanan bu hidrojeni elektrik enerjisine dönüştürmek için ise 1,2 kW‟lık “pem yakıt hücresi” kullanmayı tercih ettik. Aracımızda ihtiyaç duyulduğunda güneş enerjisinden hidrojen enerjisine geçiş sürücü konsolunda bulunan bir “switch” ile sağlanacaktır Aracımız sırf bu donanım ile şehir içinde yaklaşık 500 km menzile sahip olacaktır. Ancak hidrojenle çalışan araçların en büyük sorunu tepki sorunudur. Bu yüzden ani ivmelenme durumlarında batarya ve süper kapasitör sistemi kullanılmalıdır. 6.3 Motor Sürücüsü Motor sürücü, motorun yön ve hız gibi özelliklerini kontrol edebilmenizi sağlar. Motorlar aküden gelen enerjiyle direkt olarak yüklenmezler. Tüm bunlar motor sürücü devresi sayesinde sağlanır. Motor sürücü devreleri kurulabilir olmasına rağmen motor ile entegre edilmeleri zordur. Bu yüzden motor sürücümüz seçilen hub motorumuzun motor sürücüsü sistemi olacaktır. 6 Aracımızın çeşitli yakıt türlerini kullanan diğer birkaç araca göre 10 yıllık kıyaslaması Tablo 3‟te verilmiştir. Tablo 3. 10 Yıllık Kıyaslama Yakıt Tipi Model Satın Alma Fiyatı Vergi İndirimi Yakıt Giderleri (10 yıl) Bakım Giderleri (10 yıl) Sigorta Ücretleri (10 yıl) Toplam Maliyet ġekil 10. Ünitelerin Yerleşim Planı 7.2 Grafen Süper Kapasitör Kullanımı Bilinen bataryaların şarj etme süreleri fazla ve fren enerjisini verimli bir şekilde şarj edememektedirler. Grafen süper kapasitörler neredeyse bilinen bataryalar kadar enerji depolayabilmekle birlikte şarj edilme süreleri sadece 16 saniye civarındadır. Frenleme işlemi sırasındaki enerjiyi kazanmak için en iyi sonuçları verecek olan yol saniyeler içinde şarj edilebilen ve aynı şekilde deşarj olan süper kapasitörlerin kullanılmasıdır. Gram başına 150 farad belirli sığa değerine sahip süper kapasitör, kilogram başına 64 watt/saat „ten fazla bir enerji depolayabiliyor ve mevcut amper değeri gram başına 5 amper. Bu süper kapasitörler enerji depolama değeri kilogram başına 100-200 watt/saat olan lithium-ion bataryalarla karşılaştırılabilecek durumdadır. Süper kapasitörün bir avantajı da şarj işlemi 10000 kez tekrarlandıktan sonra bile elektriksel kapasitede kayda değer bir azalma meydana gelmemektedir. Güneş ve Hidrojen Destekli Elektrikli Araç GTAKSI Petrol Yakıt Hibrit Honda Civic Sedan $23,055 Toyota Prius Hatchback $29,230 $45,000 $0 $0 $7,500 $17,400 $11,160 $1,260 $5,378 $5,942 $4,362 $17,708 $17,578 $12,868 $63,541 $63,910 $55,990 Proje kapsamında ticari amaçlarla üretilebilecek yenilenebilir enerji kullanan hibrit bir araç tasarımı yaptık. Ülkemizde taksi aracı olarak yaygın kullanılan Fiat Albea ile kendi aracımız olan ve Şekil 12‟de görülen “G-Taksi”yi Tablo 4‟te karşılaştırdık. Tablo 4. Kullanılan Ticari Taksilerle Karşılaştırma 127 gr/kg Alternatif Enerjili Aracımız - 6.1lt 160km/h 5kW 120km/h 49.959 TL 1.260 TL Fiat Albea CO2 Emisyonu Sehir İçi Yakıt Tüketimi Maksimum Hız 5 Senelik Yakıt Maliyeti ġekil.11 Grafenin Yapısı 7.3 Aracımızın Hibrit ve Fosil Yakıtlı Araçlarla KarĢılaĢtırılması 7 TEġEKKÜR Bu projede bize destek veren Sakarya Üniversitesi İleri Teknolojiler Uygulama Topluluğu (SAİTEM)‟na teşekkür ederiz. KAYNAKLAR: 1. Tuncay R.N., Üstün Ö., “Otomotiv Elektroniğindeki Gelişmeler-2005”, Çağrılı Bildiri,, IX Otomotiv ve Yan Sanayii sempozyumu, Bursa, 27-28 Mayıs 2005 2. Tuncay R.N., Üstün Ö., “Otomotiv Elektroniğindeki Son Gelişmeler” ELECO 2004, Bursa 812 Aralık 2004 3. TÜBİTAK Bilim ve Teknik Dergisi 4.Doç. Dr. Hüseyin ÖZTÜRK, Güneş Enerjisi ve Uygulamaları Birsen Yayınevi, İstanbul 2008 5.Pro. Dr. Turgut Boduroğlu “Doğru Akım Makinaları ” Beta Basım Yayım ġekil 12. Aracın Dış Görünümü 6.Yılmaz M., Tuncay R.N., Üstün, Ö., „Fırçasız Doğru Akım Makinasının (BLDC) MATLAB/Simulink Ortamında Modellenmesi Algılayıcısız Kontrolu‟, Conference for Computer-Aided Engineering and System Modeling with Exhibition, 9-10 Aralık 2004,İstanbul. 8. SONUÇ Geçtiğimiz yüzyılda dünyada taşıtlardan kaynaklanan hava kirliliği önemli boyutlara ulaşmıştır. Bu kirliliğin en büyük sebeplerinden birisi kullandığımız verimsiz ve çevreyi kirleten teknolojilerdir. Aerodinamik tasarım ve imalata daha çok önem verilerek, çok daha hafif yapıda olan taşıtlar üretmek; bu taşıtları yenilenebilir enerji kullanarak çalıştırmak, gelecekte taşıtlarımızı için uygulayabileceğimiz en gerçekçi çözüm olacaktır. Bu çalışma ile topluma ve otomotiv sanayi paydaşlarına bu taşıtların üretilebilip günlük hayatta kullanılabileceğini göstermeyi amaçlanmıştır. İstanbul genelinde yaklaşık olarak 18000 resmi plakalı ticari taksi bulunmaktadır. Eğer İstanbul‟daki bütün resmi plakalı taksiler tasarımımız olan “G-Taksiler” ile değiştirilecek olunursa, ülkemizin yılda 39 milyon litre petrolden tasarruf etmesinin yanında 4000 ton karbondioksitin havaya salınmasını da engellemiş oluruz. Bu verilerin ışığında ülkemizin dışa bağımlılığının azaltılmasıyla birlikte çevreye de büyük katkılar sağlamış olunur. 7.egep,Motorlu Araçlar Teknolojisi, Ön Düzen Ve Tekerlekler, (Ankara 2007) 8. The Electric Car: Development and Future of Battery, Hybrid and Fuel-Cell Cars (Iee Power & Energy Series,38) by Michael Westbrook 8