Amatör Teknik

Piller – 104a: Bataryaları Diğer Güç Kaynakları ile Karşılaştırma

Batarya Karşılaştırma

Günbegün batarya teknolojilerinde her biri farklı avantajlar sağlayan harika gelişmeler duysak ta hiçbiri günümüzün tüm enerji ihtiyaçlarına tamamen tatmin edici cevap verebilen çözümler sunamıyor. Bunun yanında da bataryaların diğer enerji kaynaklarına göre birçok avantajı olmasına rağmen göz ardı edilmemesi gereken büyük sınırlamaları olduğunu da unutmamamız gerekiyor.

 Enerji depolama

Bataryalar enerjiyi oldukça iyi ve uzun bir süre depolayabilirler. Birincil bataryalar (şarj edilemez), ikincil bataryalara (şarj edilebilir) nazaran daha fazla enerji saklayabilir vede kendi kendilerine deşarj olma hızları daha düşüktür. Kurşun, nikel ve lityum bazlı bataryalarda enerji kaybını telafi etmek için unların periyodik olarak yeniden şarj edilmesi gerekir. (Bkz. Piller-802b: Yüksek Kendiliğinden deşarj ne yapar?)

Özgün enerji (kapasite)

Fosil kökenli yakıtlarla karşılaştırıldığında bataryaların enerji depolama kapasitesi çok daha az etkileyicidir. Benzinin kütlesine göre enerjisi 12.000Wh / kg’ın üzerindedir. Buna karşılık, modern bir Li-ion batarya sadece yaklaşık 200 Wh / kg taşır. Ancak kullanım yeri ile kıyaslandığında bataryaların içten yanmalı motorlardan daha verimli enerji sağlamak gibi avantajı vardır. (Bkz. Piller-1007: Net Kalorifik Değer.)

 Hızlı Cevap Verebilme

Bataryalar, kısa sürede enerji verebilmeye hazır olmaları nedeni ile diğer güç kaynaklarına göre büyük bir avantaja sahiptirler (Kamera flaşının hızlı tekrar tekrar çakabilmesini düşünün). Bataryalarda içten yanmalı motorda olduğu gibi başlatmak için ayrı bir güce gerek duyulmaz ve de dengeli çalışabilmeleri için de belirli bir ısıya gelmeleri gerekmez, bataryanın gücü saniyeler içinde akar. Buna karşılık, bir jet motorunun hızlanması birkaç saniye alır, bir yakıt hücresinin güç kazanması için birkaç dakika gerekir ve bir lokomotifin buhar motorunun çalışması için kazanında gereken buhar basıncını oluşturmak için de saatlere ihtiyaç vardır.

Güç bant genişliği

Çoğu şarj edilebilir batarya geniş bir güç bant genişliğine sahiptir, yani dizel motorlarda olduğu gibi küçük veya büyük yükleri etkin bir şekilde kaldırabilirler. Buna karşılık, bir yakıt hücresinin bant genişliği dardır ve ancak belirli bir yük sınırı içinde en iyi şekilde çalışır. Diğer bir örnek, jet motoru da ancak dakika başına belirli bir devirde (RPM) en verimli şekilde çalışabilir.

Çevre

Bir batarya çalışırken çevreyi kirletmez ve oldukça serin kalır. Çoğu kapalı batarya hücresinde havalandırma yoktur, sessizce çalışır ve titreşmez. Bu, içten yanmalı motorlar, kompresörler ve soğutma fanları gerektiren büyük yakıt hücreleriyle keskin bir tezat oluşturur. Üstelik içten yanmalı motorlar ayrıca bir hava girişine ve toksik gazları dışarı atmak için de egzos çıkışına ihtiyaç duyar.

Verimlilik

Bataryalar oldukça verimlidir. Li-ion batarya yüzde 99 şarj verimliliğine sahiptir ve deşarj kaybı azdır. Buna karşılık bir yakıt hücresinin enerji verimliliği yüzde 20 ila 60 ve içten yanmalı motorlarda yüzde 25 ila 30’dur. Üreticisi tarafından ideal olarak belirtilen hava emme hızı ve sıcaklığında Boeing 777 Jetliner üzerindeki GE90-115 jet motoru yüzde 37’lik bir verim sağlar.

Bir bataryanın şarj verimliliği, şarjı kabul etme yeteneği ile bağlantılıdır. (Bkz. Piller-808b: Li-ion’un ölmesine neden olan nedir? “Faraday Verimliliği”)

Kurulum

SLC akü dediğimiz kapalı bataryalar her pozisyonda çalışmalarının yanında şok ve titreşimlere karşı oldukça dayanıklılık gösterirler. Buna karşın bir çok içten yanmalı motor titreşimi azaltmak için dik konumda konumlandırılmalı ve şok emici damperler üzerine monte edilmelidir. Bunun yanında ısı üreten motorlar ayrıca bir hava emme manifolduna ve bir egzoz susturucusuna ihtiyaç duyarlar.

İşletme maliyeti

Lityum ve nikel bazlı piller taşınabilir cihazlar için en uygun olanlardır; kurşun asit aküleri ise tekerlekli araçlar ve sabit uygulamalar için ekonomiktir. Fiyat ve ağırlık, aküleri daha büyük araçlarda elektrikli aktarma organları için daha pratik hale getirir. Bir bataryadan enerji çekmenin maliyeti, aynı enerjinin AC elektrik şebekesinden çekilmesinden yaklaşık üç kat daha yüksektir. Bu hesaplama, pilin maliyetinin yanında şebekeden şarj edilmesi ve öldüğünde yenisi ile değiştirme maliyetlerini içerir. (Bkz. Piller-1006: Seyyar Güç Maliyeti.)

Bakım

Sıvıya daldırılmış kurşun pillerin bakımı için elektrolit ilavesi ve “hafızayı” önlemek için NiCd bataryaların şarj/deşarj döngüsüne tabi tutulması dışında şarj edilebilir bataryalar az bakım gerektirir. Gereken bakım çoğunlukla bağlantı terminallerindeki korozyon birikiminin temizlenmesini ve periyodik performans kontrollerinin uygulanmasını içerir.

Hizmet ömrü

Şarj edilebilir bataryalar, nispeten kısa bir hizmet ömrüne sahiptir ve kullanılmasalar bile durdukları yerde eskirler. 3 ila 5 yıllık kullanım ömrü günlük kullanımdaki tüketici ürünleri için yeterlidir, ancak bu daha büyük bataryalar için için kabul edilemez. İdeal hibrit ve elektrikli araç aküleri 8-10 yıl çalışma garantisi taşırlar. Bir yakıt hücresi 2.000-5.000 saat servis sağlar. Çalışma ortamı sıcaklığına bağlı olarak büyük sabit bataryalar da 5-20 yıl boyunca çalışabilirler. Ama bu verdiğimiz değerlerin merdiven altı denilen bataryalar için değil de bu konuda isim yapmış güvenilir üreticiler tarafından üretilen bataryalar için olduğunu unutmayın.

Isı değişiklikleri

Organik bileşenlerde (pekmez, şıra, boza) olduğu gibi soğuk ısı ortamı elektrokimyasal reaksiyonu yavaşlatır ve bataryalar donma noktasının altında performans gösteremez. Yakıt hücreleri de aynı sorunu paylaşıyorlar iken içten yanmalı motorlar ise bir kez ısındı mı devamlı çalışırlar. Bataryalarda hızlı şarj daima donma noktasının üzerinde yapılmalıdır. Öte yandan yüksek sıcaklıkta çalışmak performans artışı sağlasa da ancak bu ilave stres bataryalarda hızlı yaşlanmaya neden olur. (Bkz. Piller0502, Yüksek ve Düşük Sıcaklıklarda Verim.)

Dolum Zamanı

Dolum zamanı bataryaların tartışmasız bir şekilde mağlup olduğu bir alandır. Lityum ve nikel bazlı sistemlerin şarj edilmesi 1-3 saat sürerken kurşun asit bataryalar tipik olarak 14 saat isterler. Buna karşılık, bir aracın yakıtla doldurulması sadece birkaç dakika sürer. Bazı elektrikli araçlar yüksek güçlü bir prizde bir saatten daha az bir sürede yüzde 80’e kadar şarj edilebilse de, Li-ion piller bu hızlı şarjlarla ömürlerini daha çabuk bitirirler. (Bkz. Piller-401a: Hızlı ve Ultra Hızlı Şarj Cihazları.)

Dönüşüm

Nikel-kadmiyum ve kurşun asitli bataryalar piller tehlikeli maddeler içerdikleri için normal çöplerin atıldığı çöp depolama alanlarına atılamazlar. Nikel-metal-hidrit ve lityum sistemleri ise çevre dostudur ve küçük miktarlarda normal ev eşyaları ile çöpe atılabilinir ya da dönüşüme yollanabilir. Bunun yanında asıl olarak önerilen ise, çevreye katkı olarak, bütün bataryaların dönüşüm istasyonlarına yollanmasıdır. (Bkz. Piller-705: Bataryaların Geri Dönüşümü.)

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir