Enerji, Şalt, Enerji Kalitesi, Pano, Trafo, Kablo, Motor, Kesintisiz Güç Kaynağı, Topraklama, Aydınlatma, Test-Ölçüm, Elektrik Proje-Taahhüt, Elektronik, dergi

ELEKTRİKLİ ARAÇLAR VE ŞARJ İSTASYONLARININ TÜRKİYE’DEKİ DURUMU

ANIL KÖROĞLU DOÇ. DR. ASLAN İNAN YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ÖZET

Enerji verimliliği, çevresel sürdürülebilirlik, fosil yakıt kaynaklarının azalması, elektrik enerjisindeki dışa bağımlılık ve atmosferi günden güne tehdit eden CO2 emisyonu gibi faktörler düşünüldüğünde yakın gelecekte fosil yakıtlı konvansiyonel araçların yerini elektrikli araçların alması beklenmektedir. Bu çalışmada elektrikli araçlar (otomobil) ve şarj istasyonlarının Türkiye’deki güncel durumu, Türkiye’de satılan elektrikli araç tipleri ve teknolojileri, şarj istasyonu teknolojileri ve standartları ele alınmıştır. Türkiye’deki şarj istasyonlarının yaklaşık dağılımı çıkarılmıştır. Bu dağılım şarj güçlerine göre sınıflandırılmıştır. Ayrıca güncel Türkiye pazarında satışı yapılan elektrikli araçların markası, modeli, batarya kapasitesi ve menzilleri verilmiştir. Türkiye’deki yaklaşık elektrikli araç sayısı verisi ile elektrikli araçlara ilişkin mevzuat ve teşvikler incelenmiştir.

1.Giriş

Elektrikli araçların gelişiminin ilk adımları, 1832 yılında İskoç mucit Robert Anderson tarafından tekrar şarj edilemeyen ilk hücreler üzerinden taşımacılık için icat edilmiştir. 1835 yılında Amerikalı Thomas Davenport, küçük bir lokomotif ile ilk pratik elektrikli araç dizaynını yapmış, 1859 yılında Fransız fizikçi Gaston Plante, tekrar şarj edilebilen kurşun-asit bataryayı icat etmiştir. 1891 yılında Amerikalı kimyager William Morrison, ilk elektrikli aracı Amerika’da başarıyla üretmiştir. 1893 yılında birkaç elektrikli araç modeli Chicago’da sergilenmiş, 1897 yılında da ilk elektrikli taksiler New York caddelerinde yer almıştır. Gelecekte elektrik enerjisinin arabalarda da kullanılacağı görüşüne inanılarak Thomas Alva Edison, 1899 yılında ticari araçlar için uzun menzilli ve güçlü bir bataryaya sahip elektrikli aracı üretmek için girişimlere başlamıştır. 1900 yılı elektrikli araçlar için bir zirve noktası olmuştur. Üretilen 4192 aracın %28 i elektrikli araç olmuştur.1908 yılında ise Henry Ford, Amerikan otomobil pazarında çok derin etkisi olan seri üretime dayalı benzin yakıta sahip içten yanmalı motorlu Model T’yi üretmiştir. 1912 yılında da Charles Kettering otomobiller için ilk pratik elektrik starter keşfini ortaya koymuştur. 1920’lerde elektrikli araçların ticari üretimi durgunluk yaşamıştır. Bu durgunluğun başlıca sebepleri kullanıcılar için daha uzun menzil beklentisi, daha güçlü motor isteği ve benzine olan kolay ulaşım gibi fırsatlarla nitelendirilebilmektedir. 1973 yılındaki OPEC ambargosu sebebiyle petrol fiyatları çok yüksek artışlar göstermiş ve fosil yakıtlı alternatif araçlara olan ilgiyi doğurmuştur. Yapılan çalışmalar neticesinde elektrikli motor ile benzinli motoru birleştirme fikri ortaya atılmış ve bunun sonucunda ilk hibrit motor yapısı denenmiştir. 1972 yılında hibrit teknolojinin fikir babası olarak bilinen Victor Wouk ilk hibrit aracı üretmiştir. Alternatiflere olan yönelimler birtakım sonuçlar doğursa da, insanların ihtiyaç ve beklentileri fosil yakıtlı araçlara olan yönelimi beraberinde getirmiştir [1].

Günümüzde fosil yakıtlı araçlar ulaşım ve lojistik sektöründe önemli bir paya sahiptir. Ancak hayatın her alanında her ne kadar önemli bir paya sahip olsa da fosil yakıt rezervlerinin, tüketimin kaçınılmaz bir sonucu olarak azalması, fosil yakıt fiyatlarındaki dengesizlikler, CO2 emisyonunun giderek artması ve enerji kaynaklarındaki dışa bağımlılık problemleri elektrikli araç ve şarj istasyonu teknolojilerinin gelişmesinde başrol oynayan faktörler olmuştur. Tüketimin ve gelişimin hızla ilerlediği küresel dünyada, risk faktörünün minimize edilmesi, CO2 emisyonunun azaltılması, var olan sisteme uygunluk, minimum kesintili sürdürülebilirlik, maksimum verimlilik ve kaynak-sistem güvenilirliği gibi etkenler düşünüldüğünde elektrik enerjisine dayalı elektrikli araçların, ulaşım ve lojistik alanında eşsiz bir teknoloji ile ön planda olacağı şüphesizdir.

Elektrikli araç sektöründeki pazar paylarının artması; finansal destek olarak devlet teşvikleri vasıtasıyla elektrikli araç satış fiyatlarının piyasa koşullarında optimum fiyatlara ulaşması, elektrik dağıtım sistemine bağlı olan şarj istasyonlarının alt yapısının güçlendirilmesi, daha uzun menzil kat edebilmek için batarya teknolojilerinin gelişmesi ve bataryaların şarj sürelerinin kısalması gibi önemli faktörlere bağlıdır.

Elektrikli araçlar çevreci bakış açısıyla değerlendirildiği zaman fosil yakıtlı araçlara göre daha düşük karbon emisyonu avantajı sağlaması kuşkusuz bir gerçektir. Avrupa Birliği’nce yapılan düzenlemeler dikkate alındığında 2015 yılında üretimi yapılacak olan arabaların ortalama CO2 emisyonunun kilometre başına 130 gram (gCO2/km) olması hedeflenmiştir. Bu oran benzinli araçlarda 100 km için 5,6 litre, motorinli araçlarda ise 4.9 litre yakıt tüketimine denk gelmektedir.2016 yılında Avrupa Birliği ülkelerinde satılan araçların ortalama emisyon değeri 118,1 gCO2/km olarak, 2015 hedeflerinin altında seyretmiştir. 2021 hedefleri ise 100 km’de benzinli araçlar için 4,1 litre, motorinli araçlarda da 3,6 litreye karşılık gelecek şekilde 95 gCO2/km olarak belirtilmiştir [2]. 2016 yılında düşük emisyonlu ulaşımdaki hedeflerine ulaşabilmek adına “Strategy for Low Emission Mobility” adı altında bir strateji yayınlamıştır. Stratejide temel unsur sıfır emisyonlu araçlara dönüşümün gerçekleştirilmesi olmuştur. Avrupa Birliği mevzuatında emisyon değeri 50 g/km altında olan araçlar hibrit, sade elektrikli ve yakıt hücreli araçlar ise sıfır emisyonlu araçlar olarak tanımlanmaktadır [3]. Bir diğer gelişme olarak Kasım 2017’de, 2016 yılında yayınlamış olduğu strateji kapsamında “Avrupa Birliği’ni Temiz Araçlar Alanında Küresel Lider Yapma” bildirisi ile Temiz Ulaşım Paketi’nin (Clean Mobility Package) duyurusunu yapmıştır. İlgili paket kapsamında 2025 ve 2030 yıllarına yönelik olarak yeni üretilecek hafif ve ağır araçlar için CO2 hedefleri bulunmaktadır. Örnek olarak üretilecek yeni otomobil ve kamyonetler için ortalama CO2 emisyonunun 2030 yılında, 2021 yılına nazaran %30 daha düşük olması gerektiği açıkça belirtilmektedir [4]. Diğer yandan Avrupa Birliği’nde yapılan araştırmalar çerçevesinde toplam sera gazı emisyonlarının %25’i ulaşım sektörüne dayanmaktadır. Avrupa Birliği’nin küresel ısınmayı 2oC ile sınırlamasına yönelik hedeflerinin gerçekleşmesi için, 2050 yılında ulaşım sektörü kaynaklı sera gazı emisyonlarının, 1990 yılına göre en az %60 azaltması gerekmektedir [5]. Bu hedeflerin gerçekleşmesine yönelik olarak Avrupa Birliği, ulaşım sektöründe enerji verimliliğini artırmaya yönelik önemli stratejiler geliştirmektedir. Türkiye de, Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi kapsamında 2012 yılını referans göstererek, 2030 yılında emisyon oranını %21 azaltacağını, Birleşmiş Milletler Sekreteryası’na bildirmiştir. Bu niyet kapsamında ulaşım sektörüne yönelik olarak “Alternatif Yakıt ve Temiz Araç Kullanımının Artırılması” hedefi açıklanmıştır.

Bu çalışmada Türkiye’de satışı yapılan ve ulaşım sektöründe aktif olarak kullanılan elektrikli araçların (otomobil) ve elektrikli araç şarj istasyonlarının güncel durumları ele alınmıştır. Ayrıca elektrikli araç ve şarj istasyonlarına konu olan standartlar ve yürütülen teknolojiler de dikkate alınmıştır. Çalışmanın ikinci bölümünde elektrikli araçların çalışma prensipleri dikkate alınarak elektrikli araç çeşitleri hakkında genel bilgiler verilmiştir. Çalışmanın üçüncü bölümünde küresel olarak elektrikli araç şarj istasyonlarının standartları dikkate alınmış ve şarj istasyonları hakkında genel bilgiler verilmiştir. Çalışmanın dördüncü bölümünde de, elektrikli araçların ve şarj istasyonlarının Türkiye’deki durumları araştırılmıştır. Çalışmanın beşinci bölümünde şarj istasyonlarının Türkiye’deki mevzuatlarına değinilmiş olup, hibrit ve sade elektrikli araçların satışlarındaki vergi oranları incelenmiştir. Son olarak çalışmanın altıncı bölümünde de yenilenebilir enerjinin elektrikli şarj istasyonları uygulamalarına değinilmiş ve yenilenebilir enerjinin gelecekte bu sektörün gelişimi için önemli bir pay sahibi olacağından bahsedilmiştir.

2.Elektrikli Araç Çeşitleri

Çalışma prensibine bağlı olarak değişkenlik gösteren elektrikli araçlar kendi içerisinde 4 bölümde incelenmektedir.

Sade Elektrikli Araçlar (Battery Electric Vehicles, BEV))
Hibrit Elektrikli Araçlar (Hybrid Electric Vehicles, HEV))
Dışarıdan Şarj Edilebilir Hibrit Elektrikli Araçlar (Plug-In Hybrid Electric Vehicles, PHEV)
Yakıt Pilli Elektrikli Araçlar (Fuel-Cell Electric Vehicles,FCEV)

Elektrikli araçlarda tahrik sistemi iki şekilde gerçekleştirilmektedir. Bunlar, elektrikli aracın yalnızca elektrik motorundan tahrik edilmesi veya hem elektrik motoru hem de içten yanmalı motordan tahrik edilmesi olarak sınıflandırılmaktadır. Elektrikli araçlarda sistem bileşenleri; batarya, elektrik motoru, jeneratör, mekanik iletim ve güç kontrol sistemleridir. Bataryalar enerji depolamasını sağlarken, elektrik motoru tahrik sisteminde tork sağlayıcı olarak başrol oynamaktadır. Jeneratör, elektrik üretimi sağlarken güç kontrol sistemi, güç elektroniği elemanları ile tahrik-frenleme-enerji üretimi gibi operasyonlarda koordinasyon sağlamaktadır. Yakıt pilli elektrikli araçlarda ise bileşenler diğerlerinden biraz daha farklı olup, batarya paketi, yardımcı bataryalar, DC/DC dönüştürücü, elektrik motoru (FCEV), yakıt hücresi dizisi, yakıt tankı(hidrojen), güç elektroniği kontrolörü (FCEV), soğutma sistemi ve elektrik iletim sistemi bulunmaktadır.

Sade elektrikli araçlar, sadece elektrik motoru ile tahrik alan, tahrik enerjisi araç içinde bulunan batarya tarafından sağlanan tiplerdir. İçten yanmalı motorları yoktur. Bataryanın tükenmesiyle sonlanan menzil sonunda tekrar şarj edilmeye ihtiyaç duyarlar. Araçta bulunan elektrik motoru, bataryaları besleyerek bir jeneratör görevi de görmektedir. Hiçbir zararlı gaz açığa çıkarmadığı için “Sıfır Emisyonlu Araçlar” olarak da tanımlanmaktadır. Sade elektrikli araçlar dışarıdan normal ve hızlı şarj yöntemiyle şarj edilebilmektedir. Birkaç farklı kapasite ve maksimum menzilde üretilen sade elektrikli araçlarda menziller, Tesla Model S ile en fazla 550 km’ye kadar, batarya kapasiteleri ise yine Tesla Model S ile 85 kWh’e kadardır. Şarj dolum süreleri, batarya kapasitesine, bataryanın fiziksel ve kimyasal yapısına ve şarj istasyonundaki şarj cihazının çıkış gücüne bağlı olarak değişmektedir.
Sade elektrikli araçlara örnek olarak Mitsubishi i-MiEV, Nissan Leaf ve Tesla Model S, Model X, Model 3, Renault ZOE, Renault Twizy gibi modeller örnek olarak gösterilebilmektedir.

Hibrit elektrikli araçlarda; içten yanmalı motor, elektrik motoru ve harici enerji kaynağından şarj olabilen bir batarya depolama sistemi bulunmaktadır. Bu sayede yakıt verimliliği konvansiyonel hafif ticari bir araca göre %25 daha fazladır. Elektrik motoru, içten yanmalı motora seri veya paralel bağlanabilir. Araçta bulunan hibrit güç düzenleyici ise yüksek gerilimli akü ile elektrik motoru arasında bağlantı yaparak araç şebekesini beslemektedir. Aynı zamanda elektrik motoru, aracın rölantide çalışma süresini kısaltıp, kalkış anındaki ivmelenme büyüklüğünü artırmaktadır. Özellikle şehir içinde dur-kalk yapan araçlarda önemli bir yakıt tasarrufu sağlamaktadır. Sade elektrikli araca kıyasla tamamen elektriğe bağlı olmayan bu araç tipi, batarya tükendiğinden sonra bile içten motorlu araçla yola devam edip uzun menzil imkanı sağlayabildiği için sade elektrikli araçlara kıyasla daha çok tercih edilmektedir. Ancak hibrit elektrikli araçların tamamı dışarıdan şarj edilebilme imkanına sahip değildir. Bu araç tiplerinde batarya şarjı, en güçlü yöntem olarak frenleme esnasında yapılmaktadır. Elektrik motoru, enerjisini, yüksek voltajlı lityum iyon  pillerden almaktadır. Ayrıca reküperasyon teknolojili frenleme sistemi sayesinde yavaşlama anında kaybedilen enerjinin bir kısmı geri kazanılarak lityum iyon pilde depolanmaktadır. Bunun dışında sürüş esnasında içten yanmalı motor, zaman zaman da bataryaları şarj edebilmektedir. Ayrıca sürüş esnasındayken ayak gaz pedalından çekildiği zaman da bataryalar şarj edilebilmektedir. Hibrit motorlu araçlara örnek olarak Ford C-Max Hybrid ve Honda Civic Hybrid verilebilmektedir.

Dışarıdan şarj edilebilen hibrit araçlar, geleneksel hibrit araçlara kıyasla dışarıdan şarj edilebilir bir çeşit olarak sergilenmektedir. Bu araçlarda da içten yanmalı motora ek olarak destek amaçlı bir elektrik motoru bulunmaktadır. Dışarıdan şarj edilebilir hibrit elektrikli araçlara örnek olarak Toyota Prius Prime, Ford Hybrid, Chevy Volt, Hyundai Sonata PHEV gibi modeller örnek verilebilir.

Bir başka araç tipi olan yakıt pilli elektrikli araçlarda ise enerji üretimi, yakıtta depolanan enerjinin doğrudan doğru akıma dönüşmesiyle elektrokimyasal bir süreç sonunda açığa çıkmaktadır. Bu süreçte geleneksel içten yanmalı motorlarda olduğu gibi bir yanma evresi bulunmamaktadır. Bu özelliğiyle çevreci bir yapıdadır. Yakıt pillerinde yakıt olarak metanol, etanol, doğalgaz, LPG ya da hidrojen kullanılabilmektedir. Hidrojen, en verimli yakıt türü olarak ön planda kalmaktadır. Ayrıca diğer yakıtlarda yan ürün olarak az da olsa zehirli gazların açığa çıkmasına karşın, hidrojende yan ürün olarak su buharı çıkmaktadır.

Yakıt pilli elektrikli araçlara örnek olarak Hyundai ix35 FCEV, Honda FCX Clarity, Mercedes-Benz F-Cell, Toyota Mirai gibi modeller örnek verilebilmektedir.

3. Elektrikli Araç Şarj İstasyonu Standartları

Elektrikli araç şarj istasyonu sistemi, elektrik enerjisi alt yapısı ve tesisatı ile başlayan, araçlara enerji akışını ve sistemin kontrolünü gerçekleştiren modüller ve bu modüllerin haberleşme alt yapısı ile beraber oluşturulan bir sistemdir. Bu sistem enerji dağıtımı hattında alçak gerilim tarafında yer alıyor olup, talep gücü karşılayacak şekilde belli bir şarj kapasitesine sahiptir. Bu tesisat kabaca; elektrik panosu, elektrikli araç şarj ekipmanları (EAŞE), bağlantı fişleri ve kablo sistemini içermektedir. Kablo sistemine alternatif olarak busbar sistemi de kullanılabilmektedir. Diğer yandan enerji kalitesinin optimizasyonu için güç kompanzasyonu ve harmonik filtreleme sistemi de sistem içerisinde yer almaktadır. Sistem içerisinde enerji akışı, şarj üniteleri vasıtasıyla yapılmaktadır. Bu üniteler küresel olarak birtakım standartlara tabi tutulmuştur. Şarj istasyonu standartları da elektrikli araç şarj ekipmanları (EAŞE) ile ilgili gereklilikleri tanımlamaktadır. Elektrikli araç şarj ekipmanlarının temel olarak üç ana işlevi söz konusudur. Bunlar, AC-DC doğrultma, şarj hızına göre gerilim regülasyonu ve araç ile istasyon arası fiziksel bağlantıyı sağlamaktır.

Ülkeler bazında elektrikli araç üretimleri ve buna bağlı olarak elektrikli şarj istasyonlarının teknik ve fiziksel özellikleri birbirinden farklı olduğu için tek bir standart mevcut değildir. Şarj üniteleri Avrupa, Amerika ve Japonya gibi dünyanın farklı bölgelerinde üretilip, standartlar değişiklik göstermektedir. Örnek olarak Kuzey Amerika otomotiv endüstrisinin elektrikli araç şarj istasyonu için kullanmış olduğu standart Society of Automotive Engineers (SAE) tarafınca hazırlanan J1772 standardıdır [6]. Bu standartta şarj hızı birtakım seviyelerle ifade edilmiştir. Seviye 1 ve Seviye 2 olarak adlandırılan bu standartta, AC-DC doğrultucuya alternatif akım sağlanmakta ve bataryanın şarjı için gerekli DC akım doğrultucunun çıkışından alınmaktadır. Diğer çeşit olan DC hızlı şarjda ise AC-DC doğrultma işlemi şarj istasyonunda yapılmakta ve aracın bataryasına DC akım verilmektedir. DC şarj süresi birtakım etkenlere bağlı olarak değişebilmektedir. Bu etkenler, elektrikli araç şarj ekipmanının türüne, seviyesine, batarya tipine, bataryanın şarj kapasitesine ve şarj cihazının türüne bağlı olarak değişmektedir. Bu etkenlere bağlı olarak şarj süresi 20 dakika ile 20 saat arasında değişkenlik göstermektedir [7]. SAE J1772 standardı ile 19.2kW’a kadar şarj yapılabilmektedir. Bu standartta şarj yöntemlerine göre ilgili seviyelerin akım, gerilim ve güç değerleri Tablo 1’de gösterilmiştir. AC çıkış gerilimleri tek fazlıdır.

Tablo 1 ‘den de görüldüğü üzere bu standart hem AC hem de DC gerilim üzerinden kombo priz ile elektrikli araçlara şarj imkanı tanımaktadır.

Bir diğer standart olan ve International Electrotechnical Commission (IEC) tarafından yayınlanan 61851 standardı ise dünyada Avrupa ve Çin’in tercih ettiği bir standarttır. Bu standart doğrultusunda belirtilen şarj yöntemleri ve bu yöntemlere ait olan maksimum akım ve gerilim nicelikleri Tablo 2’de belirtilmiştir [8].

Tablo 1: SAE J1772 standardına göre elektriksel nicelikler

Tablo 2: IEC 61851 standardına göre elektriksel nicelikler

Tablo 2’den de görüldüğü üzere IEC61851 standardı hem AC hem de DC gerilim üzerinden kombo priz ile elektrikli araçlara şarj imkanı tanımaktadır.

Japonya’da kullanılan ve Tokyo Elektrik Enerjisi Şirketi(TEPKO), Nissan, Mitsubishi, Subaru, Toyota tarafından oluşturulan CHAdeMO standardı ise dünyada kullanılan bir diğer standarttır. Japonya’da kullanılan bu standart, Avrupa ve Amerika’nın bazı bölümlerinde de kullanılmaktadır. CHAdeMO aynı zamanda, Japonya Otomobil Araştırma Enstitüsü (JARI)’nün elektrikli şarj protokolünün de adıdır. Bu standarttaki yöntemin elektriksel nicelikleri Tablo 3’te belirtilmiştir [9].

Tablo 3: CHAdeMO standardına göre elektriksel nicelikler

CHAdeMO standardı, elektrikli araçlar için yalnızca DC gerilim üzerinden şarj imkanı tanımaktadır. Otomobil üretiminde dünya devlerinden olan dev otomobil üreticileri için de üretim esnekliği sağlayan hem AC hem de DC gerilim üzerinden şarj imkanı tanıyan kombo prizin, Japonya dışındaki diğer ülkelerde yaygınlaşması olasılığı da düşünülmektedir.

Standartların ve priz tiplerinin farklılaşması, elektrikli araç kullanıcıları için şarj istasyonlarını kullanabilme kombinasyonunu sınırlamaktadır. Bu kombinasyonu artırmak, elektrikli araçların şarj çıkışlarının birden fazla tip olabilmesiyle mümkün olabilse de, bu durum elektrikli araç üreticilerini bir maliyet artışı olarak olumsuz etkilemektedir. Elektrikli araçların günden güne piyasada artmasıyla, priz tiplerinin tek bir priz tipine indirgenmesiyle küresel anlamda şarj istasyonlarından faydalanma oranının artması şüphesiz olup, bu gelişim hem elektrikli araç üreticileri hem de elektrikli araç kullanıcıları tarafından gelecekte beklenmektedir.

4.Elektrikli Araçların ve Şarj İstasyonlarının Türkiye’deki Durumu

Türkiye’nin hafif ticari ve otomobil perakende satış istatistiği ile Avrupa ülkelerindeki 2019 yılı Kasım ayı sonu verileri karşılaştırıldığı zaman Türkiye kendisine 9.sırada yer bulmuştur [10, 11]. Bir diğer taraftan iki buçuk yıl süren müzakereler sonucunda, 2005 yılında yürürlüğe giren ve Türkiye’nin de 2009 yılında taraf olduğu Kyoto Protokolü gereği karayolu taşımacılığında CO2 emisyonu azaltma zorunluluğu doğmuştur. Kyoto protokolünün gerekliliklerini karşılama hedefleri ayrıca, Sanayi ve Ticaret Bakanlığı Sanayi Genel Müdürlüğü’nün 2011 yılı Şubat ayında yayınlamış olduğu “Türkiye Otomotiv Sektörü Strateji Belgesi ve Eylem Planı” nda da belirtilmiştir [12]. Bu hedeflerin ortak gayesi düşük CO2 emisyonlu çevre dostu araçların kullanılması ve bu araçların piyasada satış artışlarını desteklemek amacıyla birtakım teşvikler yayınlanarak, buna uygun bir vergilendirme sistemi yapılandırılması olmuştur.

4.1 Elektrikli Araçlar

Türkiye’de elektrikli araç piyasasındaki satışları yıllar bazında değerlendirildiğinde 2013 yılına kadar 184, 2013 yılında 31, 2014 yılında 47, 2015 yılında 120, 2016 yılında 44, 2017 yılında 76, 2018 yılında 155 ve 2019 yılında 222 satış gerçekleştirerek toplamda 879 adetlik bir satış gerçekleştirmiştir [13]. Türkiye’deki elektrikli araç piyasasındaki sade elektrikli araç ve hibrit elektrikli araçların durumu Tablo 4 ve Tablo 5’te gösterilmiştir.

4.2 Türkiye’nin ilk yerli elektrikli aracı

Türkiye piyasasında satılan ve karayollarında aktif olarak hizmet eden hibrit ve sade elektrikli araçlar bilindiği üzere tamamen yerli değildir. Tümüyle ithalat ya da bazı malzemelerin ithalatına istinaden Türkiye’de gerçekleşen montaj aksiyonları ile bu araçlar %100 yerli olma özelliğine sahip değildir. Bu durum ülkemizi yerli araç üretme konusunda teşvik etmiş olup, ilgili girişimlere dolaylı yoldan sürüklemiştir. 2011 yılında karara bağlanıp, seri üretim ile Türkiye’nin ilk yerli elektrikli aracının üretimi için yoğun mesailer harcanmıştır. Kıraça, Turkcell, Zorlu, Anadolu Grubu ve BMC’nin ortak girişimiyle Türkiye’nin Otomobili Girişim Grubu Sanayi ve Ticaret A.Ş (TOGG) kurulmuş olup, ilk yerli elektrikli aracın tanıtımı 27 Aralık 2019 tarihinde yapılmıştır. SEA kategorisinde boy gösterecek olan elektrikli araçlar beş farklı model ile tanıtılmış olup, üretimlerin 2021 yılında Bursa’da açılacak olan fabrikada yapılacağı belirtilmiştir. C-Suv, C-Sedan, C-Hatchback, B-Suv ve C-MPV olarak açıklanan modellerden ilk etapta C-Suv ve C-Sedan modelleri üretilmeye başlanacaktır. Yerli elektrikli araca destek olmak adına ilk etapta üretilecek olan 5.000 araç kamu kurumlarında kullanılacaktır. Seri üretimlerin 2022 yılında başlayacağı açıklanmış olup, fabrikanın yıllık üretim kapasitesinin 175.000 adet olacağı da belirtilmiştir.

Türkiye’nin ilk yerli elektrikli aracının tasarımları, İtalyan firma Pininfarina tarafından yapılmış ve yerli otomobillerin tanıtımında 200HP ve 400HP olmak üzere iki farklı beygir gücüne değinilmiştir. 200HP gücündeki yerli aracın 0-100km/h hıza ulaşma süresi 7.6sn olarak belirtilirken, 400HP gücündeki yerli aracın ulaşma süresi de 4.8 sn olarak açıklanmıştır. Yerli araçlar 500km menzile, 30 dakikalık şarj süresi ile ulaşabilecektir. Ayrıca araçların batarya sistemlerinin tamamen yerli olduğu belirtilirken, araçların fikri ve sinai haklarının da tamamen Türkiye’ye ait olacağı ifade edilmiştir.

4.3 Elektrikli Şarj İstasyonları

Elektrikli araç üretim ivmelerinde en büyük rol oynayan unsurlardan biri de kuşkusuz elektrikli şarj istasyonlarının yeterliliği ve optimum dağılımıdır. Elektrikli şarj istasyonlarının sayısı Türkiye piyasasında günden güne artmakta olup, bu alanda faaliyet gösteren başlıca firmalar; Eşarj ve Gersan’dır. Diğer yandan Voltrun, Yeşil Güç Enerji, Full Charger, G-Charge, ZES, Sharz gibi firmalar da bu alanda iştirak gösteren diğer firmalardır. Bir diğer yandan General Electric, ABB, Schneider Electric gibi enerji sektöründeki çok yönlü üretim yapan firmalar da elektrikli şarj istasyonu tedariği yapabilmektedirler.

Bu firmalara ek olarak DMA ve BD Oto gibi firmalar da yapmış oldukları elektrikli araç satışları sonrasında müşterilerine şarj istasyonu tedariği sağlayabilmektedir.

Yapılan araştırmalar neticesinde AC gerilim ile şarj 3.7kVA, 11kVA, 7.4kVA, 22kVA, 24kVA ve 44kVA gücündeki istasyonlar üzerinden yapılırken, DC gerilim ile hızlı şarj ise 50kW, 24kW, 45kW ve 161kW gücündeki şarj istasyonları ile sağlanmaktadır. İstanbul ve diğer bölgelerdeki dağılım Tablo 7’de görüldüğü gibidir. Ayrıca dağılımı bilinmeyen diğer bölgelerde de 3.7kVA gücündeki şarj istasyonları mevcut durumdadır. Bu şarj istasyonlarının bazıları aktif durumda iken, bazıları hizmet dışındadır. AC gerilim üzerinden şarj imkanı sağlayan şarj istasyonlarında şarj yöntemi Mod 3 Tip 2 priz ile sağlanırken, DC gerilim üzerinden hızlı şarj imkanı sağlayan şarj istasyonları Mod 4 kombo priz şarj yöntemi ile sağlanmaktadır. Şarj istasyonlarının dağılımları, şarj süreleri dikkate alınacak şekilde konumlandırılmıştır. DC gerilim ile hızlı şarj imkanı sağlayan şarj istasyonları daha çok otoyol kenarındaki dinlenme tesislerinde ve benzin istasyonlarında yer alırken, AC gerilim ile daha uzun şarj süresi gerektiren şarj istasyonları AVM, otel, konut gibi yapılarda sıklıkla konumlandırılmıştır. Ancak DC gerilim ile hızlı şarj, önemli bir zaman tasarrufu sağladığı için bazı AVM ve otellerde de kurulmaya başlanmıştır.

2011 yılından itibaren başlayan elektrikli araç sektöründe, yollarda hizmet veren elektrikli araçların sayısı tahminen 1126 adedin üzerinde olup, toplam şarj soketi sayısı da 582 adedin üzerinde bir sayı ile hizmet verir durumdadır [14].

Türkiye’de şarj istasyonu kurulumu yapan ağırlıklı iki firmalardan Eşarj ve Gersan (G-Charge)’dır. Bu firmalar Türkiye’de yer alan şarj istasyonu haritasında önemli bir paya sahip olduğu için, yapmış oldukları kurulumlar incelenmiş ve şarj istasyonlarının dağılımı İstanbul ve diğer bölgeler olmak üzere Tablo 6’da verilmiştir [15, 16]. Şarj istasyonlarının kurulumları, AC ve DC-AC olmak üzere iki farklı tip olarak tamamlanmıştır. Tablo 7’de bu şarj istasyonlarının analizleri, güç ve AC/DC soket çıkış sayıları ele alınarak incelenmiştir.

5.Elektrikli Araç Şarj İstasyonları Mevzuatı ve Elektrikli Araç Teşvikleri

5.1 Mevzuat

Elektrikli şarj istasyonlarının mevzuatları ile ilgili olarak Çevre ve Şehircilik Bakanlığı ve EPDK’nın günümüze kadar bazı çalışmaları bulunmaktadır. Bu çalışmalar üç farklı yayın olarak ele alınmıştır.

1- Çevre ve Şehircilik Bakanlığı’nın 8 Eylül 2013 tarihli Resmi Gazete’de yayınlamış olduğu “Planlı Alanlar Tip İmar Yönetmeliğinde Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmelik” içerisindeki “Akaryakıt, Şarj ve Servis İstasyonları” başlığı altındaki Madde 25’te şu ibare yer almaktadır;
“Elektrik enerjisi ile çalışan araçların şarj edilmeleri için, ilgili elektrik kurumunun olumlu görüşü ile otoparklar, akaryakıt istasyonları veya diğer uygun yerlerde elektrikli araç şarj yeri yapılabilir” [17].

2-Elektrik Piyasası Düzenleme Kurumunun 2 Ocak 2014 tarihli Resmi Gazete’de yayımlanan Elektrik Piyasası Dağıtım Yönetmeliğinin birinci bölümünde yer alan “Üretim Faaliyeti Gösteren Tüzel Kişiler Dışındaki Kullanıcılar için Bağlantı Esasları” başlığı altındaki Madde 5’e göre;
“Kullanıcılar tarafından yapılan bağlantı başvurularında; başvurunun niteliğine göre motor ve elektrojen gruplarının sayısı ve güçleri, elektrikli taşıtların şarj edilebilmesi için kurulacak hızlı, orta hızlı ve yavaş şarj ünitelerinin sayısı ve güçleri, aydınlatma ve ısıtma tesisatı ve güçleri, koruma sistemleri gibi diğer tesis ve/veya teçhizatla ilgili teknik özellikleri de içeren elektrik projesi dağıtım şirketine sunulur. Dağıtım şirketi sunulan proje çerçevesinde kullanıcıdan gerekli olan ilave bilgileri de talep edebilir.” [18]

3- Elektrik Piyasası Düzenleme Kurumu tarafından hazırlanan “Elektrikli Araçlar Şarj İstasyonuna İlişkin Usul ve Esaslar Taslağı”, 23.11.2017-12.12.2017 tarihleri arasında kamuoyunun görüş ve değerlendirmelerine açık tutulmuştur. İlgililerin söz konusu taslak hakkındaki görüşleri ile varsa konuya ilişkin ilave öneri ve teklifleri alınmıştır [19].

5.2 Vergiler ve Teşvikler

Ülkemizde sade elektrikli araçların ÖTV oranları diğer araç tiplerine göre daha düşük tutulmuş olup, 01.07.2019 tarihli Gelir İdaresi Başkanlığı’nca yayınlanan ÖTV oranları, hibrit ve sade elektrikli motorlu araçlar için kıyaslamalı olarak Tablo 7’de verilmiştir [20].

6. Elektrikli Araç Şarj İstasyonlarında Yenilenebilir Enerjinin Rolü

Elektrikli şarj istasyonlarının sayısı arttıkça şebekeden talep edilecek enerjinin de doğru orantılı olarak artacağı bilinen bir gerçektir. Şebekeden ek olarak talep edilecek bu enerjinin yenilenebilir enerji kaynakları üzerinden sağlanması, elektrikli araç sektörünün doğmasında ve günbegün ilerlemesinde en büyük teşvik olan çevreci bakış açısının doğru olarak yönetilmesi için çok önemli bir kilometre taşıdır. Elektrikli şarj istasyonlarının beslenmesinde rüzgar ve güneş enerjisinden faydalanma, uygulama kolaylığı açısından ön plana çıkmaktadır.

Mevcut uygulamalar, rüzgar türbinleriyle sağlanan rüzgar enerjisi üzerinden ve PV sistemlerle sağlanan güneş enerjisi üzerinden olabildiği gibi, rüzgar türbinleri ve PV sistemlerin beraber kullanımı ile oluşturulmuş hibrit yapılı sistemler üzerinden de boy göstermektedir. PV sistemlerin ve rüzgar türbinlerinin hibrit sistem olarak kullanımı, enerji tedariğinde hem alternatif hem de sürekliliği artırıcı bir sistem tasarımı olarak ortaya çıkmaktadır. Bu sistemlerin kullanımında şarj istasyonunun kurulacağı lokasyonun hibrit sisteme uygun olması önem arz etmektedir. Bilindiği üzere rüzgar türbinlerinin kurulumu daha çok kırsal yerleşkeler için uygun olduğundan ötürü, hibrit sistemler şehir içi uygulamalarında pek fazla görülememektedir. Şehir içi kurumu için tercih edilen yenilenebilir enerji sistemi yaygın olarak güneş enerjisi olmaktadır. Bu yönde ülkemizde atılan adımlara örnek olarak Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü (YEGM) yerleşkesinde, Güneş Enerjisi Yatırımcıları Derneği (GÜYAD)’nin finansman desteği ile kurulan ve güneş enerji santrali üzerinden beslenen iki araçlık şarj istasyonu verilebilir.

Ankara’da kurulan bu tesis mevcut durumu ile en hızlı ve kapsamlı elektrikli araç şarj istasyonu olma özelliğine sahiptir [21].
Tesisin ön plana çıkan özellikleri şu şekildedir:

22kW’lık 400V,AC,3 fazlı, 3x32A, IP54 koruma sınıflı yavaş dolum özellikli Vestel marka elektrikli şarj cihazına sahiptir.
50kW gücünde DC hızlı şarj özelliğine sahip, sürekli tam güç sağlayabilen, şarj süresinin coğrafi olarak görselleştirilmesi gibi özelliklere sahip olan ABB CJG Terra 53 model şarj ünitesine sahiptir.
Bu ekipmanlarla entegre olarak çalışan 5.4kW lık ilk solar güneş panellerine sahiptir.
Ayrıca 2kWH Li-Ion batarya grubuna sahiptir.
Güneş enerjisi ve elektrikli araçların şarj verilerinin bir arayüz ekranı üzerinden izlenebilme özelliğine sahiptir.
Kurulumu yapılan şarj istasyonu Wi-Fi, GSM, RFID okuyucu özelliklerine sahip olup, ilgili veriler online olarak uzaktan izlenebilecek ve raporlanabilecek özelliklere sahiptir.
Tesisin sahip olduğu elektrikli araçlar %100 elektrikli olan Toyota ve Renault marka araçlardır.

Benzer uygulamalarla yenilenebilir enerjinin, şarj istasyonlarında duyulan enerji gereksiniminde daha çok rol üstlenmesi, gerek çeşitli enerji üretim santrallerinin yükünü hafifletmede önemli bir kaynak olması, gerekse çevreci bakış açısına sahip olan elektrikli araç teknolojisinin doğru yönetiminde önemli bir pay sahibi olmasıyla gelecekte önemini daha da artırması beklenmektedir.

7. Sonuç ve Öneriler

Bu çalışmada elektrikli araçların tarih boyu gelişimi ulusal ve uluslararası boyutta ele alınmış ve paralelinde gelen elektrikli şarj istasyonlarının standartları, tipleri ve Türkiye’deki dağılımları niceliklerle ortaya konulmuştur. Elektrikli araçların ulaşım sektöründeki rolünün günden güne daha fazla önem arz edeceği kaçınılmazdır. Gerek çevreci gerekse fosil yakıtlı araçlara göre daha verimli olması, elektrikli araçların yaygınlaşmasında önemli bir pay sahibi olmaktadır. Bir diğer taraftan elektrikli araçların yaygınlaşmasının, Kyoto protokolü gereğince CO2 emisyon oranını düşürmede aktif rol oynayacağı şüphesiz bir gerçektir.

Elektrikli araçların ülkemizde yaygınlaşması bu zamana kadar ithal araçların Türkiye’deki ulaşım sektörüne katkısıyla olurken, TOGG ile ilk yerli elektrikli aracın üretimine başlanacak olması, bu alanda Türkiye için çok önemli bir edinim olmuş ve ulaşım sektöründeki bu katkının yerlileşme ile daha da artacağı beklenmektedir. Elektrikli araçlar zamanla fosil yakıtlı araçların yerini aldıkça, gerek Türkiye’de gerekse küresel boyutta önemli bir bütçe oluşturan petrol giderleri azalmaya başlayacak ve bir diğer yandan da yerli elektrikli araçların gerek Türkiye’de gerekse uluslararası anlamda var olacak pazar payı, Türkiye’ye önemli bir ticaret hacmi kazandıracaktır.

Elektrikli araçların ulaşım sektöründe daha hızlı yaygınlaşması için vergi oranlarının düşürülmesi, alıma yönelik teşviklerin ve şarj istasyonu sayılarının artırılması gibi aksiyonların önemli bir adım olacağı şüphesiz bir gerçektir. Diğer taraftan devlet destekli şarj istasyonlarının kurulması, elektrikli araçlara yol ve köprü geçiş ücretlerinin ücretsiz yapılması veya bu ücretlerde yapılacak olan indirimler de gelişimdeki ivmeyi kuşkusuz artıracaktır.

Elektrikli şarj istasyonlarının; gerilim düşümü, gerilim dalgalanması, harmonikler, güç kalitesi bozunumları, enerji kaybı, enerji nakil hatlarında ve transformatörlerde aşırı yüklenme gibi şebekeye karşı olumsuz etkileri; güç talep eğrilerinin takip edilmesi, harmonikleri sönümleyebilecek pasif/aktif filtre kullanımı ve akıllı cihazlarla yüklenme oranlarının takibi ile minimize edilmelidir.

Elektrikli şarj istasyonlarının yenilenebilir enerji kaynaklarıyla beslenmesi, hem şebekeler üzerindeki yükü azaltacak hem de enerji üretimindeki fosil yakıt maliyetini düşürecektir. Şehir içi uygulamalar için PV sistemler ile güneş enerjisinden faydalanmak, uygulanabilirliği en yüksek optimum bir seçenektir. Şarj istasyonu beslemelerinin mutlaka yenilenebilir enerji sistemleriyle desteklenmesi gerekmektedir. Aksi takdirde, elektrikli araçların günden güne artmasına paralel olarak şarj istasyonu sayısının da artması ve bu durumun kaçınılmaz bir sonucu olarak, fosil yakıtlı enerji üretim santrallerinin daha çok fosil yakıt kullanarak sebep olacağı CO2 emisyonundaki artış, ulaşım sektöründeki çevreci bakış açısını geniş perspektifte olumsuz olarak etkileyebilecektir. Diğer yandan yenilenebilir enerjinin yeteri kadar kullanılamamasının, alternatif enerji tedariğini de olumsuz yönde etkileyeceği bir gerçektir.

Gelecekte şarj istasyonu sayılarının artmasında dikkate alınması gereken bir diğer önemli husus da enerji kalitesi olacaktır. Birçok güç elektroniği elemanı barındıran şarj istasyonları açıklandığı üzere birçok güç kalitesi bozulumuna sebep olmaktadır. Yapılacak olan kurulumlarda bu durumun dikkate alınıp gerekli önlemlerin alınması da meydana gelebilecek olumsuzlukların önüne geçecek ve verimliliği artıracaktır.

Kaynakça

[1] https://www.researchgate.net/publication/319787053
[2] https://ec.europa.eu/clima/policies/transport/vehicles/cars_en
[3] European Commission, “A European Strategy for Low-Emission Mobility”, 2016
[4] https://ec.europa.eu/transport/modes/road/news/2017-11-08-driving-clean-mobility_en
[5] https://ec.europa.eu/clima/policies/transport_en
[6] “SAE J1772 – Electric Vehicle and Plug in Hybrid Electric Vehicle Conductive Charge Coupler”, Society of Automotive Engineers, Ekim 2012.
[7] “SAE J1772 – Electric Vehicle and Plug in Hybrid Electric Vehicle Conductive Charge Coupler”, Society of Automotive Engineers, Ekim 2012.
[8] “IEC 61851-1 – Electric vehicle conductive charging system – Part 1: General requirements”, International Electrotechnical Commission, Eylül 2011.
[9] CHAdeMO Association, “Technical specifications of quick charger for the electric vehicle”, Kasım 2011.
[10] Otomotiv Dağıtıcıları Derneği, “Perakende Satışlar Yerli / İthal Dağılımı: Ocak-Aralık 2019”, Ocak 2020.
[11] Otomotiv Dağıtıcıları Derneği, “Avrupa Otomotiv Pazarı Kasım 2019”, 2019.
[12] T.C. Sanayi ve Ticaret Bakanlığı Sanayi Genel Müdürlüğü, “Türkiye Otomotiv Sektörü Strateji Belgesi ve Eylem Planı”, Şubat 2011
[13] http://www.odd.org.tr/folders/2837/categorial1docs/2615/BasinBulteni%203%20Ocak%202020.pdf
[14] http://tehad.org/2019/03/25/turkiyedeki-sarj-istasyonu-sayisi-elektrikli-otomobili-yakaladi/
[15] https://esarj.com/harita
[16] http://www.g-charge.com.tr/Map.Aspx
[17] https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2013/09/20130908-1.htm
[18] https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2014/01/20140102.pdf
[19] https://www.epdk.org.tr/Detay/Icerik/20-0-0-398/elektrikli-araclar-sarj-istasyonuna-iliskin-usul-
[20] https://www.gib.gov.tr/fileadmin/mevzuatek/otv_oranlari_tum/01072019_II_sayili_liste.pdf
[21] http://www.yegm.gov.tr/yeniprojeler/elektrikli.html