Elektrikli otomobiller, daha büyük piller olmadan bile daha uzun menzile ulaşıyor

Korku denklemin bir parçasıdır. Hedefime ulaşabilecek miyim? Sözde "menzil kaygısı" özellikle elektrikli olmayan araç sürücüleri arasında yaygındır ve elektrikli bir araca karşı bir argüman görevi görür. Ancak çoğu durumda bu endişe yersizdir. Ortalama olarak, Alman sürücüler günde sadece 40 kilometre, İsviçreli sürücüler ise sadece 30 kilometre araç kullanır.

Yine de, elektrikli otomobile dair son şüphecileri bile ikna etmek için insanların zihninden yeniye dair korkunun silinmesi gerekir. Üreticiler, mümkün olduğunca çok sayıda hızlı şarj cihazıyla uygun bir şarj altyapısı inşa etmenin yanı sıra, daha verimli sürüş sistemleri üzerinde de çalışıyorlar. Fikir: Aynı pil boyutunu korurken daha düşük güç tüketimiyle menzili artırmak. Daha büyük bir pil kesinlikle ek kilometreler vaat edecektir. Ancak daha büyük bir pil daha ağırdır ve daha pahalıdır.

Modern elektrikli araç tahrik sistemleri zaten oldukça verimlidir, genellikle %90 ila %95 verimlilikle. Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü'nde (KIT) Hibrit Elektrikli Araçlar (HEV) Profesörü olan Martin Doppelbauer, "Bunun gelecekte iyileştirilmesi pek mümkün değil" diyor.

Tek çözüm, tahrik sistemiyle ilgili bireysel bileşenleri rafine etmektir. Bu nedenle üreticiler yeni araç nesillerinde farklı bir yaklaşım benimsiyorlar. Örneğin BMW ve Mercedes, Avrupa'da yaygın olan WLTP test döngüsüne göre 100 kilometrede yaklaşık 12 kWh'ye kadar yakıt tüketimi vaat ediyor.

Özellikle arkadan itişli Tesla Model 3 gibi tamamen elektrikli ve verimli otomobiller, WLTP test döngüsüne göre 100 kilometrede 13,2 kWh tüketiyor. Ancak tüketici platformu Spritmonitor.de'ye göre gerçek dünya ortalama tüketimi 18,38 kWh. Gerçek dünya tüketimi 13,2 kWh olan en ekonomik elektrikli otomobil, eski bir kompakt elektrikli otomobil olan Peugeot iOn.

Bu değerleri benzin sürücüleri için daha somut hale getirmek gerekirse; 1 litre premium benzin yaklaşık 8,5 kWh enerji içeriğine denk geliyor. Dolayısıyla 12 kWh, 100 kilometrede yaklaşık 1,4 litre premium benzine denk geliyor.

Gerçek dünyada 100 kilometre başına yaklaşık 15 kWh'lik bir tüketim şu anda iyi olarak kabul ediliyor. "Bu değerin altındaki her şey çok iyi. Küçük arabalar bunu yazın kesinlikle başarabilir," diyor Doppelbauer. Birçok yolculuk özellikle yakıt açısından verimli olsa bile, örneğin düşük hızlarda, az sayıda elektrikli yardımcı cihazla, hava akışında ve çok fazla enerji geri kazanımı (yenileme) ile, bu bir garanti değildir.

Birkaç ay önce Wolfsburg merkezli şirket, 86 kWh batarya ile donatılmış bir VW ID.7 Pro S'yi 941 kilometre boyunca sürdü ve 100 km'de ortalama 9,2 kWh yakıt tüketimi elde etti. Ancak ortalama hız 29 km/s idi ki bu tamamen gerçekçi değil.

BMW , "Yeni Sınıf" olarak adlandırılan yeni araç mimarisiyle maksimum yakıt verimliliğini sağlamak için neredeyse her bileşeni yeniden geliştiriyor. Dahili olarak "Süper Beyinler" olarak bilinen dört yeni kontrol ünitesi dijital merkez görevi görüyor. Bunlar sürüş deneyimi (Heart of Joy), sürücü destek sistemleri, temel işlevler ve konfor ile işletim ve bilgi-eğlence alanlarından sorumludur.

Şimdiye kadar, bir arabadaki ayrı kontrol üniteleri tüm sürüş sistemini kontrol ediyordu. BMW artık bölgesel bir mimari kullanıyor. Bu, aracı farklı alanlara (bölgelere) bölmeyi içerir ve her biri merkezi bir kontrol ünitesi (bölge denetleyicisi) tarafından yönetilir. Bu bölgeler genellikle aracın içindeki fiziksel düzene, örneğin ön, arka, sol taraf, sağ taraf ve iç mekana dayanır. Kablolama demetinin bölgesel mimarisi, daha az ve daha hafif kablolar kullanılarak tüm araç işlevlerinin birbirine bağlanmasını sağlar ve bu da daha düşük ağırlık ve daha yüksek iletişim hızları ile sonuçlanır.

"Çok sayıda işlevi yeni bir kontrol ünitesinde birleştirmek hiç de önemsiz bir şey değil, ancak çok verimli. Geliştirme birkaç yıl öncesine göre daha zorlu ve karmaşık hale geldi, ancak bu daha fazla enerji tasarrufu sağlıyor," diyor BMW'nin Geliştirme Kurulu Üyesi olarak Haziran 2025'in başına kadar görev yapan Frank Weber.

Kendisi, mühendislerinin şirket içinde geliştirilen elektrik motoruyla neler başardığına hayret ediyor. "İlke esasen selefiyle aynı olsa da," diyor. Buna güç elektroniği ve bireysel kontrol ünitelerine sahip yerleşik ağ da dahil.

BMW, watt-saat cinsinden enerji tüketimine odaklanıyor. "Her LED'i, her sigortayı ve her kabloyu inceliyoruz. Güç çeken her şey, sadece birkaç yıl öncesine göre bugün tamamen farklı bir öneme sahip," diyor Frank Weber. Yeni Sınıf'ın ilk modelinin, karşılaştırılabilir bir mevcut BMW'den yüzde 25'e kadar daha verimli olması bekleniyor. Somut olarak, bu, örneğin bugün 400 kilometrelik bir menzile ulaşacak aynı miktarda enerjiyle gelecekte 500 kilometrenin mümkün olacağı anlamına geliyor.

Sonuç olarak, Weber arabasına takmak zorunda olmadığı herhangi bir pil hücresini tercih ediyor. Mutlaka artan ağırlıktan değil, yükselen maliyetlerden dolayı. Son derece hafif yapı, elektrikli araçlarda yakıt tüketimi için yanmalı motorlu araçlardaki kadar önemli değil. Bunun nedeni, daha fazla ağırlığın aynı zamanda örneğin frenleme sırasında enerji geri kazanımının verimini artırmasıdır. Ve pil hücrelerinin daha da geliştirilmesi de önemli olmaya devam ediyor: Yeni nesil silindirik hücreler halihazırda yüzde 20 daha fazla enerji yoğunluğu sunuyor.

Mercedes, sözde MMA mimarisini kullanarak, birkaç modelin ortaya çıkacağı yeni bir araç platformu geliştiriyor - şu ana kadar dört tanesi tartışılıyor. İlk model olan CLA'nın tek bir pil şarjıyla 750 kilometreden fazla yol kat edebilmesi bekleniyor.

Bunu başarmak için mühendisler, diğer şeylerin yanı sıra, yeni bir elektrik motoru geliştirdiler. Elektrik motorundaki dönen parça (rotor) ile sabit parça (stator) arasındaki etkileşim, düzgün çalışma ve verimlilik için çok önemlidir. Şirket içinde geliştirilen motorun rotorundaki mıknatıslar çift V şeklinde düzenlenmiştir ve stator sargısı, sessiz ve verimli bir sürüş sağlayan benekli bobinlere sahiptir.

Elektrik motoru, neredeyse tüm günlük fren manevraları sırasında aküye 200 kW'a kadar enerji geri kazanabilir. Aküden tekerleğe kadar olan verimliliğin yüzde 93 olduğu söyleniyor. Buna karşılık, modern bir yanmalı motor yalnızca yüzde 50'lik bir maksimuma ulaşır.

Ayrıca Mercedes, yaklaşık 70 km/s'de daha yüksek bir vitese geçen iki vitesli bir şanzıman ve yeni nesil düşük yuvarlanma dirençli lastiklerle araçlarının verimliliğini daha da artırmayı hedefliyor. Mercedes, 100 kilometrede yaklaşık 12 kWh yakıt tüketimi hedefliyor.

Bu zaten son mu? Doppelbauer, örneğin yuvarlanma ve aerodinamik sürüklenmede sürüş direnci kuvvetlerinde önemli bir iyileştirme potansiyeli görüyor. Şehir içi trafikte yuvarlanma direnci enerji tüketiminin yaklaşık %50 ila %60'ını oluşturuyor. "En verimli lastiklerle mümkün olan en düşük yuvarlanma direnci, şehirde çok fazla enerji tasarrufu sağlar."

Ancak şehir sınırları dışında aerodinamik sürtünme çok önemlidir. 130 km/s'de toplam gücün yaklaşık %80'ini oluşturur. Doppelbauer, "Bu yüzden küçük ön alanlı aerodinamik açıdan dost araçlar daha yüksek hızlarda özellikle verimlidir" diyor.

Mercedes, alçak slung, uzun EQXX konsept aracının uzun mesafe testinde 100 kilometrede 8,7 kWh yakıt tüketimi elde etti. Damla şeklindeki, küçük ön alanlı ve uzun arka uçlu araçlar, 0,20'den düşük düşük bir sürtünme katsayısı (Cd ₎ sergiliyor. Şu anda piyasadaki en aerodinamik elektrikli otomobil, 0,197 sürtünme _{katsayısına} sahip Lucid Air'dir.

Mercedes konsept aracının alt gövdesi, özellikle düz akü gibi bir sonraki kompakt model CLA'da da bulunacak. Yeni nesil düşük yuvarlanma dirençli lastikler yuvarlanma direncini azaltarak verimliliği artırıyor.

Stuttgart merkezli şirket yeni enerji tasarrufu teknolojileri üzerinde araştırma yapmaya devam ediyor. Akıllı geri kazanım sayesinde elektrikli otomobil yalnızca gaz pedalı kullanılarak hızlandırılıp yavaşlatılabiliyorsa (tek pedallı sürüş olarak adlandırılır), acil kullanım için mekanik fren motor-şanzıman ünitesine entegre edilebilir . Orada neredeyse hiç aşınmaz, paslanmaz, az yer kaplar ve bu nedenle daha hafiftir. Diğer avantajlar: Tekerlekteki yaylanmamış kütle azaltılır, bu da sürüş konforunu artırır. Kapalı jantlar da mümkündür, bu da aerodinamik sürtünmeyi daha da azaltır.

Ancak arabalarda güç işlemede hala tasarruflar mümkündür. İnverter üniteleri, akü tarafından sağlanan doğru akımı motorun ihtiyaç duyduğu alternatif akıma dönüştürmek için kullanılmıştır. Elektrikli invertörlerin yerini alan yeni nesil güç elektroniğiyle enerji daha verimli bir şekilde kullanılabilir ve şebekeye beslenebilir.

Bu, doğrudan pil hücresi düzeyinde çalışan programlanabilir mikro dönüştürücüler kullanır. Daha hızlıdırlar ve elektrikli invertörlerden her hücre için daha ayrı ayrı çalışabilirler.

Mercedes gelecekte yalnızca çeşitli elektrik motorları değil, aynı zamanda farklı hücre kimyalarına sahip piller de sunacak. Mercedes, grafit anotlar yerine, geleneksel lityum demir fosfat katotlardan yüzde 20 daha yüksek enerji yoğunluğu sunan silikon oksit anotlar kullanıyor.

Mercedes'in bir de gizli bir planı var: Araçtaki beş mikrometre inceliğindeki güneş kaplaması sayesinde enerji üretilebiliyor. Boya üzerinde macun formunda olan bu güneş hücreleri yüzde 20'lik bir verime ulaşıyor ve güneş ışığını enerjiye dönüştürüyor. İdeal koşullar altında, orta büyüklükteki bir SUV'de yaklaşık on bir metrekarelik bir alan yılda 12.000 kilometreye kadar yetecek kadar enerji üretebilir. Bu şekilde, en büyük menzil kaygısı olan sürücüler bile en azından gündüzleri kilometrelerce yolu endişe duymadan kat edebilir.