Süper kapasitörler elektrikli kamyonda devrim yaratabilir, ama üretime hazırlar mı? Tesla Cybertruck, Rivian R1T ve Bollinger B2 gibi elektrikli kamyonetlerin çoğu hayatımızda çoğu da bekleniyor. Ancak neredeyse üretime hazır olsalar da, potansiyel alıcılar menzil ve şarj süresi konusunda tereddüt edebilirler. Özellikle çekme söz konusu olduğunda. Hidrojen teknolojisi yardımcı olabilir, ancak kendi sorunlarıyla birlikte gelir. Ancak farklı bir çözüm olabilir. Ve hiçbir EV ürünü olmayan bir otomobil üreticisi olan Lamborghini’nin izniyle geliyor. Bununla birlikte, Sián hibrit süper otomobili, elektrikli kamyonlar için çok faydalı olabilecek bir şey kullanıyor: süper kapasitörler.
Süper Kapasitör Nedir?
Kaynakların tanımladığı gibi, kapasitörler elektriği depolamanın başka bir yoludur. Bir elektrolitle ayrılmış iki elektrotu olan bir lityum iyon veya başka bir pilin aksine, kapasitörler temel olarak bir yalıtkan malzeme olan bir dielektrik ile ayrılmış iki plakadır.
Bir pilde, iyonlar elektrotlar arasındaki elektrolit boyunca hareket eder, bu da pilin elektrik üretme şeklidir. Bununla birlikte, bir kapasitörde, bir plakada pozitif yükler ve diğerinde negatif yükler oluşur. Devreyi bağlamak, kuru bir kış gününde kapı koluna dokunduğunuzda aldığınız statik şok gibi bir şeyle sonuçlanır, sadece daha büyük.
Süper kapasitörler, “Süper” ve “ultra” nın birleşiminden oluşan “ultra kapasitörler” olarak da bilinir. Önemli ölçüde daha fazla enerji depolayabilen kapasitörler olduğunu açıklıyor. Bunu daha büyük plakalara sahip olarak ve aralarında daha az mesafe bırakarak yaparlar. Dielektrik ayrıca daha ince yalıtım malzemesi ile değiştirilir. Elektrolitlere batırılmış plakalar daha da fazla potansiyel enerji ekler.
Süper kapasitörler aslında çok sayıda elektrikli cihazda zaten var. Örneğin, Samsung Galaxy Note 9, kalemini şarj etmek için süper kapasitörler kullandı. Raporlara göre, süper kapasitörler elektrikli otomobillerde de rejeneratif fren sistemlerinde kullanılıyor. Ancak süper kapasitörlerin elektrikli kamyonlar ve diğer EV’ler için sunabileceği daha çok şey olabilir.
Süper Kapasitörler Elektrikli Kamyonlar İçin Neden İyi Olabilirler?
Lamborghini’nin Sián ve rejeneratif fren sistemlerinde süper kapasitörler iki nedenden dolayı kullanılır. Bunlar; ağırlık ve şarj süresi.
University College London’ın Elektrokimyasal İnovasyon Laboratuvarı’nda malzeme bilimcisi olan Thomas Miller, The Verge ile bir röportaj yaptı. Burada Galaxy Note 9’un kalemini lityum iyon teknolojisiyle çalıştırmanın bir kola kutusu büyüklüğünde bir pil takımı gerektireceğini belirtti. Sián’ın süper kapasitör hibrit sistemi, bir pil takımı için birkaç yüz kg gibi bir şeyin aksine 34 kg ağırlığında. Süper kapasitörler ayrıca regen frenleme sistemlerinin nispeten kompakt olmasına izin verir.
Ancak onları lityum iyon pillerden gerçekten ayıran şey, süper kapasitörlerin yeniden şarj edilebilirliğidir. Birincisi, Motor Authority’nin tanımladığı gibi, süper kapasitörlerin 1:1 şarj-deşarj oranı vardır. Örneğin ne kadar meyve suyu girdiği, tam olarak ne kadar meyve suyu çıktığıdır. Bu onları en iyi pillerden bile daha verimli kılar.
Ayrıca lityum iyon pillerden çok daha hızlı şarj ve deşarj olabilirler. Porsche’nin Taycan’ı, doğru koşullarda yaklaşık 60 dakikada tamamen şarj olabiliyor. Bu arada süper kapasitörler birkaç saniye gibi kısa bir sürede yeniden şarj edilebilir. Taycan’a güç sağlamak için yeterli kapasiteye sahip bir süper kapasitör bile, potansiyel olarak ortalama yakıt duruşundan daha fazla şarj olamaz. Bu, Cybertruck ile çekmenin benzinli veya dizel kamyonetle çekmekten daha fazla zaman almayacağı anlamına gelir.
Ve süper kapasitörler (çoğunlukla) kimyasal bir işleme değil, fiziksel ayırmaya dayanır. Ayrıca standart pillerden çok daha uzun süre dayanırlar. Nawa Technologies’in EV motosiklet konsepti, süper kapasitörlerin potansiyel olarak “önemli bir bozulma” olmadan “milyonlarca” şarj-deşarj döngüsü boyunca dayanabileceğini belirtiyor. Teknoloji ayrıca daha az toksik malzeme kullanır.
EV Pazarında Neden Süper Kapasitörler Hala Bu Kadar Nadir?
Süper kapasitörler, lityum iyon pillere göre birkaç önemli fayda sağlasa da, dezavantajları da vardır. En büyüğü enerji yoğunluğudur. Süper kapasitörler, pillerle aynı depolama kapasitesine sahip değildir. Örneğin Sián’ın sistemi yalnızca 34 hp katkıda bulunabilir. Bir EV’yi kendi başına çalıştırabilen bir süper kapasitör sistemi yapmak, sistemin pil paketinden daha büyük olmasını gerektirir.
Süper kapasitörler ayrıca şarjlarını pillerden daha hızlı kaybederler. Bir EV’yi bir hafta boyunca garaja park edin ve şarjın yüzde birkaçını kaybedebilirsiniz. Bu arada Forbes ve Car Magazine, Sián’ı birkaç günlüğüne park etmenin süper kapasitörleri tamamen boşaltacağını iddia ediyor.
Diğer konu, nispeten yeni teknolojilerde olduğu gibi maliyettir. Kondansatörler konsept olarak yeni olmasa da, araçlar için süper kapasitör kullanmak hala oldukça pahalı. Sián gibi üst düzey araçlar için sorun değil, ancak günlük tüketiciler için yararlı değil. Özellikle konu elektrikli otomobilleri daha az varlıklı alıcılar için daha erişilebilir hale getirmek olduğunda değil.
Elektrikli Kamyonlar İçin Pratik Olabilirler Mi?
Şu anda ve büyük olasılıkla öngörülebilir gelecekte, tamamen süper kapasitörle çalışan bir elektrikli kamyon olası değildir. Ancak bu, teknolojinin tamamen pratik veya işe yaramaz olduğu anlamına gelmez.
Lamborghini, bazı enerji yoğunluğu sorunlarının üstesinden gelmeye başladı. Aslında, İtalyan otomobil üreticisi, süper kapasitör elektrotları olarak kullanmak üzere ‘metal-organik çerçeveler’ geliştirmek için MIT ile ortaklık kurdu. Bu MOF’lar, enerji yoğunluğunu otomatik olarak artıracak geniş yüzey alanlarına sahiptir. Aslında Lamborghini, MOF’lerin tek başına depolama kapasitesini ikiye katlayabileceğini iddia ediyor. Ancak bu tür bir tasarımın tamamen üretime hazır hale gelmesi biraz zaman alacaktır.
Bu Teknolojiyi Diğer EV’lerde Takip Ediyor
Ancak süper kapasitörlerin hızlı şarj/deşarj doğası hala son derece faydalıdır. Fransız şirketi NAWA Technologies’in Racer Concept motosikletine hem lityum iyon piller hem de ultra kapasitörler içerdiği için “hibrit” bir bisiklet adını verdi. Süper kapasitörler daha önce regen sistemlerinde kullanıldı. Böyle olsa da, NAWA bunun süper kapasitörlerin ‘geleneksel’ pil-motor sistemine bu kadar yakından bağlandığı ilk örnek olduğunu iddia ediyor.
Kondansatörler, frenleme sırasında enerjiyi hızla temizleyebilir ve pil takımını yeniden şarj edebilir. Pilin yeniden şarj olması 80 dakika kadar sürse de, süper kapasitörler 2 dakika’da doldu. Ultra kapasitörlerin doğası, bisikletin LiveWire ve Zero’nun bisikletleri gibi, şehir içi sürüş için daha iyi olduğu anlamına gelir. Ancak, süper kapasitörleri pillere bu kadar yakından bağlamak, elektrikli kamyonlar için faydalı olacaktır.
The Verge, Tesla’nın CEO’su Elon Musk’ın ultrakapasitörlere ilgi duymasının nedeni bu olabilir. Uygun ayar ile süper kapasitörler pille birlikte şarj edilebilir ve gerektiğinde güç ve enerji artışı sağlayabilir. Yeniden şarj süreleri azaltılacak ve performans muhtemelen artırılacaktır.
