ICE ve Elektrik Motorları Arasındaki Boşluğu Ne Köprüleyecek?

Elektrik motorlu araçlar gelecektir. Bu, batarya paketleri, hidrojen yakıt hücreleri ya da başka bir yenilikçi çözüm kullanımıyla olsun, sonuç aynı – içten yanmalı motorlar (ICE) artık ortadan kalkıyor.

Bu, bir gecede gerçekleşecek bir değişim değil. On yıllardır, dünya genelindeki ülkeler benzin ve dizel gibi sıvı yakıtlara özel altyapı geliştirmeye büyük yatırımlar yapıyor. ICE tabanlı araçların potansiyelinin zaten tüketildiğini düşünmek mantıklı olsa da, durum böyle değil ve malzeme bilimi konusundaki artan anlayışımız, ICE’nin ömrünün uzatılarak yıllarca elektrikli muadilleriyle uyum içinde yaşamasını sağlayacak bir geleceğe imkan tanıyor.

ICE endüstrisi hâlâ büyümeye devam ediyor, 2021’de yaklaşık 55 milyar dolardan 2028’de yaklaşık 70 milyar dolara, %3,71 yıllık bileşik büyüme oranı (CAGR) ile, hâlâ değerlendirilmemiş yatırım potansiyeli bulunuyor.

Aşağıda, ICE tabanlı araçlara bu yeni yaşam süresini kazandırma potansiyeline sahip birkaç yeniliğe kısa bir bakış sunuluyor; bu yenilikler, EV’lerin kaçınılmaz hâkimiyetine köprü oluşturuyor.

Üreticiler ve Yenilikçiler

Before taking a look at some of the fresh innovations poised to extend the lifespan of ICE, make sure to check out the following publicly traded companies; each of which is playing an active role in developing/promoting such products.

Porsche (P911)

Otomobil üreticileri arasında Porsche en ikoniklerinden biridir. Şirketin çabaları sadece hareketli sanat eserleri yaratmanın ötesine geçiyor ve araçlarının performansını ve verimliliğini artırmaya yönelik yeni teknolojilerin (ör. sentetik yakıt) geliştirilmesi ve savunulmasından sorumludur.
Porsche, Almanya’nın Stuttgart şehrinde konumlanmaktadır. Şirket yaklaşık 40.000 kişiyi istihdam ediyor ve geçen mali yılda 37 milyar doları aşan gelir elde etti.

Tesla (TSLA)

Tesla (TSLA ), batarya paketlerini aslında üçüncü taraflara üretmekle güveniyor olsa da, şirketin talepleri ve ihtiyaçları son 20 yılda EV sektöründeki yeniliklerin büyük bir kısmından tek başına sorumlu olmuştur.

2022 yılında TSLA hisse senedinde keskin bir düşüş görülse de, 2023 yılı yazım anında %55,48 YTD (yılbaşından bu yana) etkileyici bir toparlanma kaydetti. Zorlu 2022’ye rağmen, şirket bu dönemde 81,46 milyar dolar gelir elde etti.

Tesla, Amerika Birleşik Devletleri, Texas’ta bulunmaktadır.

Yapay Zeka

ICE araçlarının daha verimli olmaya devam etmesini ve kullanılamaz hale gelmeden önce birkaç ekstra yıl daha dayanmasını sağlayacak ilk yenilik, yapay zeka (AI) kullanarak otonom sürüştür.

AI, insan hatasını ve alışkanlıklarını ortadan kaldırarak bu yeteneği sağlar. AI, yoldaki araçlar arasında iletişimi mümkün kılarak sıkışıklığı ve trafiği ve dolayısıyla fazla emisyonları azaltır; AI, hız limitlerine uyar ve ışıklardan ışığa verimsiz bir şekilde yarışmaz; AI, gaz pedalını aşırı zorlamadan sabit bir hız tutabilir.

Yukarıdaki nedenler ve daha fazlası nedeniyle, AI geleneksel ICE tabanlı araçların EV’lerle mümkün olduğunca uzun süre rekabetçi kalmasını sağlayabilecek potansiyele sahiptir.

Sentetik Yakıtlar

ICE araçlarının temel sorunu fosil yakıtlara bağımlılığıdır. Bu yakıt kaynağı tükenmekte olduğu gibi, yer altından çıkarılması, işlenmesi ve yakılması da çevre için çok kötüdür.

Bu durum göz önüne alındığında, ICE araçlarının ömrünü uzatmaya yardımcı olacak en umut verici yeniliklerden birinin sentetik yakıtlar ya da ‘eFuel’ üretimi olduğu öğrenilmesi şaşırtıcı değildir. Aslında, sentetik yakıtlar o kadar vaat vaat ediyor ki, Avrupa gibi bölgeler, eFuel kullanan motorların önümüzdeki yıllarda CO₂ emisyonlu motorlar üzerindeki yasaklamadan muaf tutulmasına karar vermiştir.

Peki sentetik yakıtlar ya da ‘eFuel’ nedir? Bu, fosil yakıtlardan elde edilen benzin yerine kullanılabilen bir enerji kaynağıdır. Şu anda iki ana üretim yöntemi bulunmaktadır,

• Elektroliz yoluyla H₂O’nun çok aşamalı bir süreçte ayrıştırılması, diatomik hidrojen moleküllerinin serbest bırakılması ve ardından havadan yakalanan CO₂ ile birleştirilerek metanol’e dönüştürülmesi. Elde edilen metanol, katalizörlerin kullanımıyla yüksek sıcaklıklarda eFuel (sentetik benzin) haline getirilir.
• CO₂ ve H₂den benzin yapıtaşları olan hidrokarbonların inşa edilmesi

Şu anda eFuel’ların mükemmel bir çözüm olmadığını belirtmek gerekir. Yukarıda listelenen süreçler çok enerji yoğunludur. Ayrıca, ortaya çıkan ‘benzin’ hâlâ ‘egzoz emisyonu’ yapar. Ancak süreç, havadan CO₂ alınıp sürdürülebilir enerji kaynaklarıyla üretildiği için yakıtın karbon nötr olmasını sağlayabilir.

Porsche bu yeniliği, ICE araçlarını (EV benimsenmesine bakılmaksızın) on yıllar boyunca yollarda tutmak için daha çevreci bir yol olarak savunurken, HIF gibi şirketler yakıtı ve üretim süreçlerini mükemmelleştirmek için çalışmaktadır.

Sürtünme – Dost mu Düşman mı?

Karayolu taşımacılığında sürtünme hem bir avantaj hem de bir dezavantajdır. Sürtünme, aracın lastiklerinden yere güç aktarımı için gereklidir. Bu, frenleme ve dönüşlerde aracın kontrolünü sağlar. Ancak sürtünme, aracın güç aktarma sisteminde bir dezavantaj haline geldiğinde, potansiyel mekanik enerjinin önemli bir kısmı ısı olarak kaybolur.

Sürtünmeyi aşmanın iki çözümü, yüzey dokulaması ve sentetik yağlayıcıların kullanılmasıdır.

Yapılan çalışmalar yüzey dokulaması konusunda, silindir duvarlarındaki oluklar ve çukurların kullanılmasıyla sürtünme ve ortaya çıkan ısıda önemli bir azalma gösterdi.

Sentetik yağlayıcılar yeni bir şey değildir. İlk kez onlarca yıl önce geleneksel motor yağının yerini aldıklarında, daha iyi yağlama, aşınma özellikleri, değişken viskozite ve daha fazlası gibi alternatifler sundular. Bu yağlayıcıların bilimi ise durmadı. Malzeme bilimindeki sürekli artan anlayışımızla, sentetik yağlayıcılar işlerinde daha sağlam ve etkili hale gelmiştir.

Birlikte, yüzey dokulaması ve gelişmiş sentetik yağlayıcıların kullanımı, ICE araçlarının güç aktarma sistemlerinde meydana gelen mekanik kayıpların önemli bir kısmını ortadan kaldırma potansiyeline sahiptir. EV’lerin %5 gibi düşük kayıplara sahip yüksek verimliliği asla elde edemese de, ICE’nin neredeyse %50 kaybını azaltmak, ömrünü uzatmada büyük bir adım olabilir.

ICE’yi Yeniden Hayal Etmek

AI sürücüyü, sentetik yakıtlar enerji kaynaklarını ve modern yağlayıcılar ile yüzey dokulaması mekanik motor kayıplarını azaltabilir. Bunlar harika, ancak bir şirket bu girişimleri bir adım daha ileri taşıyarak geleneksel ICE’nin neredeyse tamamen yeniden tasarımını yapıyor.

Avadi motorları, yakın zamanda StartEngine üzerinden 210.000 $’dan fazla topladığı bir kitle fonlaması kampanyasını kapattı ve geleneksel valvetrain’i ortadan kaldırarak yeniden tasarlanan ICE’nin daha kompakt, hafif, daha verimli, çok yönlü ve bir tork canavarı olduğunu iddia ediyor.

Şirketin benzersiz tasarımı, çift bağlantı çubuğuna sahip dönen bir piston kullanır. Pistonun dönüşü, geleneksel valvetrain’i ortadan kaldırarak silindir başına emiş ve egzoz valflerinin yerleştirilmesini mümkün kılar. Avadi, şunları iddia ediyor,

“İç testlere göre Avadi MA-250, en yakın rakip motorun ağırlığının yaklaşık yarısı ve tork & beygir gücünün iki katı, aynı zamanda yaklaşık %30 daha az yakıt tüketiyor.”

Avadi, ilk modeli MA-250’nin 15 hp ve 22 lb-ft tork sağladığını ve sadece 26 lb ağırlığında olduğunu belirtirken, farklı uygulamalar için ölçeklendirilebileceğini de ekliyor.

Bu ölçeklendirme yeteneği, ICE’nin sadece kara taşımacılığında kullanılmadığı için önemlidir. Aslında, ICE’nin yıllarca yaygın kalmasının nedenlerinden biri, sayısız uygulamada geniş kullanım alanıdır. İster bir bahçe traktörü, ATV, odun kırıcı ya da başka bir makine olsun, ICE her yerde bulunabilir. Bu gerçek, Avadi ve MA-250 prototipi gibi şirketler tarafından ele alınmaktadır.

Son Söz

Bu makalenin başında belirtildiği gibi – EV’lerin ICE’yi yerini alması sadece zaman meselesidir. Bu artık bir soru gibi görünmüyor. Ancak ilginç olan, mühendislerin ICE’nin yıllarca kullanılabilir bir güç kaynağı olarak kalmasını sağlayan sürekli yaratıcılığıdır.

EV’ler şu anda mevcut ve çeşitli metriklerde ICE araçlarıyla eşitlenmeye yaklaşıyor, ancak küresel altyapının aynı seviyeye gelmesi zaman alacak. Bu durumda, ICE alanına akıllı yatırımcılar için hâlâ kazançlı yatırımlar yapma fırsatı var. Modern yakıtlar, yağlayıcılar veya motor yeniden tasarımları gibi köprü teknolojileri aracılığıyla – fırsat mevcut.

Belki birkaç yıl içinde, Avadi motorlu, eFuel ile çalışan ve bir sonraki nesil yağlayıcılar ve yüzey dokulaması sayesinde olağanüstü verimlilik sunan otonom araçlar göreceğiz.