Elektronik İşletme Araçları Kullanan Elektrik Tesislerinde Geçici Rejimde Oluşan Yüksek Sızıntı Akım Değerlerinin Düşürülmesi

Elektronik işletme araçlarının ( örneğin motor hız sürücülerinin ) kullanıldığı işletmelerde elektro manyetik uyumluluk normlarına uygun olarak filtrelerin kullanılması gerekir. Bu filtreler örneğin 3 iletkenli standart filtre yapısı içerisinde birleşme noktaları toprağa bağlantısı yapılmış yıldız bağlantı üç faz çalışan kondensatör içermektedir. Piyasada kullanılan pek çok kaçak akım şalterinin devre yapısı oldukça basit olup açma kapama hızlarına bağlı olarak her bir akım yolunun açılması ve kapanması sırasında diğer akım yolları ile aralarında 10-20 ms kadar bir açma/kapama gecikmesi oluşabilmektedir. Bu süre zarfında kondensatörlerin yıldız noktasının simetrisi bozularak koruma iletkeni üzerinden dönecek önemli büyüklükte bir sızıntı akımı (Yani cihaz ve hattan toprağa akan tesisat akımlarını kastediyoruz ) meydana gelecek ve aynı zamanda kaçak akım koruma cihazını çalıştıracaktır. Böylelikle, sadece kaçak akım koruma cihazı ile açma kapama yerine tüm kontaklarını aynı anda açıp kapama özelliğine sahip ayırıcı veya kontaktörler kullanılması daha uygun olacaktır.

Elektromanyetik Uyumluluk Filtresi(3 faz ) 

Çok sayıda elektronik işletme aracı/ hız sürücüsüne sahip elektrik tesislerinde devre kapama yapıldığı durumda az önce bahsettiğimiz aynı anda açma kapama yapan şalt cihazlarının kullanılmış olmasına rağmen istisnai durumlarda kaçak akım şalterinin triplendiğine şahit olmamız olasıdır. Bu durumda boş durumdaki filtre kondensatörleri kapama anında belli bir süre için çok büyük sızıntı akımlarının (demaraj akımına benzer bir etkisiyle ) akmasına neden olur ki bu süre ve akım kaçak akım şalterinin limit değerlerini aşacağından trip söz konusu olabilir. Bu durumda tüm hız cihazlarının filtrelerini ve dolayısıyla kondensatörlerini tek bir filtre(kondensatör) bloğu  (tüm filtreleri kaldırıp yerlerine tek bir büyük filtre koyarak )ile değiştirerek bu tip açmaların önüne geçilmiş olacaktır.

Nükleer Atık Nedir?

Nükleer atığı radyoaktif ışınım salma kabiliyetine sahip atık maddeler olarak tanımlayabiliriz. Bu tip maddelerin çok sayıda farklı kaynağı olabilir: Enerji sektörü, sanayi, araştırma ve tıp alanlarında radyoaktif maddeler kullanılırken buna bağlı olarak arzettiği tehlike bakımından sınıflandırılan atıklar meydana gelir: zayıf, orta ve yüksek ölçekte radyoaktif maddeler. 

Zayıf ve orta radyoaktif atıklar için, örneğin Wolfenbüffel’de bulunan Asse II maden ocağı veya Morsleben maden ocakları benzeri kalıcı depolar oluşturulur. Bu depolarda saklanan atıkların burada saklanarak radyoaktivitelerini kaybetmeleri beklenecektir. Her iki tuz yatağında da geçmiş yıllarda su sızması ve atık varillerine tuz eriyiği ile zarar veren çatlak ve oyuk benzeri jeolojik sorunlar ortaya çıkmıştır. Yıllardır bu atıklardan başka depolama işlemi gerçekleştirilmemiştir. Her iki tuz yatağının da yüksek maliyetlerle stabil hale getirilmesine devam edilmekte ve sürekli olarak kapalı tutulması gerekmektedir.

Nükleer Atıklar Temiz Enerjinin En Zayıf Noktalarından Biridir.

Zayıf radyoaktif atıklar sınıfında özellikle nükleer teknisyenlerin giydikleri iş elbiseleri ile temizlik bezleri ve çok az ışıma yayan malzemeler sayılabilir. Bu kategorideki maddeler ile çok az miktarda bir radyoaktif bulaşma söz konusu olduğu için son derece kolay bir şekilde başa çıkılabilir. Buna rağmen bu tip malzemeler için miktar ve hacim büyüktür: Işımaya Karşı Koruma Ajansının verdiği bilgiye göre radyoaktif ışıma büyüklüğü toplam içerisinde % 0,1 olsa da tüm radyoaktif atıkların % 90 dan daha fazlası bu tip malzemelerdir. Yüksek radyoaktif maddeler için uzun ışıma ömrü ve arz ettikleri tehlike nedeniyle tatmin edici bir uzaklaştırma çözümü bulunabilmiş değildir. 

Orta ölçekte radyoaktif maddeler sınıfına özellikle nükleer güç santrallerinin yakıtlarının dış kısımları, tekrar işleme yapılarının kısımları, su saflaştırmadan gelen reçineler ile bilimsel, tıbbi ve sanayi uygulamalarının meydana getirdiği atıklar dahil edilebilir. Bu atıklar zayıf ölçekli radyoaktif maddelere kıyasla oldukça yüksek bir ışımaya sahiptir ve güvenli şekilde ekranlanmalıdırlar. Tipik bir yarılama ömrü birkaç yüzyıla kadar çıkabilmektedir. Orta ölçekte radyoaktif atıklar birkaç yüzyıldan bin yıla kadar uzayan bir süre için biyosferden tam anlamıyla yalıtılmalıdırlar. 

Uzak ara tahrip etme gücü en fazla olan yüksek ölçekte radyoaktif atık maddeleri, nükleer güç santrallerindeki yanma çubuklarında meydana gelen çekirdek parçalanması sırasında ortaya çıkarlar. Bu atık türü diğer zayıf ve orta ölçekte radyoaktif olanlara göre çok daha güçlü şekilde ışıma yaparak insan elinin ürettiği radyoaktivitenin neredeyse tümünü etrafa saçarlar. Bu tehlikeli maddelerin içerisinde doğal yollarla oluşmayan, çok az bir miktarı bile aşırı derecede zehirli olan, yarılanma ömrü 24000 yıl olan ve özellikle atom bombalarının üretiminde kullanılan Plütonyum sayılabilir. Yüksek ölçekli radyoaktif atıklarda ayrıca bazı uzun ömürlü o henüz yeni meydana gelmiş kısmen milyon yıl üzerinde bir yarılanma ömrüne sahip elementler de bulunabilir. Tüm dünyada bulunan nükleer güç santrallerinde her yıl bu sorunsal atıklardan 12.000 ton kadarı meydana gelmekte. Almanyada bu rakam 450 ton kadardır. Işımanın şiddeti bakımından zayıf orta ve yüksek kavramlarının arasındaki geçiş alanı tamamıyla bir tanımlama meselesi olup bunun genellikle ticari ve sağlık politikalarıyla ilgili yönleri bulunmaktadır. 

Atıklar ayrıca ısı üretme kapasiteleri bakımından da sınıflandırılabilmektedirler. Güçlü bir ısı üretiminden daha çok, kısa ömürlü ve bu kısa ömrü süresince çevreye salma yeteneğine sahip Radyonüklit maddeler sorumludur. Böyle bir ayrıma gidilmesi, ilgili depolamanın şekli ya da yeraltına alınmadan önce nükleer yakıtın radyoaktivitesini kaybetmesi maksadıyla yer üzerinde ne kadar süre bekletilmesi meselesini açıklığa kavuşturması bakımından önemlidir. Çünkü atık varilinin meydana çıkardığı ısı ne kadar büyük olursa inşaa edilecek yeraltı deposu o denli büyük olmalı ki ısı birikimi ve bunun sonucunda korozyonda bir artış meydana gelmesin.

Üç Boyutlu, Üstüste Katmanlar Halinde Oluşturulmuş Çiplerle Hem Algılama, Hem Depolama, Hem de İşleme Mümkün.

Geleneksel mimaride yapılan bilgisayar çiplerinde milyarlarca tranzistör bir yüzey üzerinde birbirleriyle sıkı sıkıya bağlantılı olarak imal edilirler. Bir işlemci üzerinde daha fazla sayıda devre ve işlevi birleştirebilmek için yığın halinde bir araya getirilen üç boyutlu yapısal mimariler seçenek haline gelirler. Şimdilerde Amerikalı araştırmacılar karbon nanotüpler, sayısal bellek hücreler ve klasik silisyum devrelerini son derece zekice bir şekilde bir araya getirerek böylesi bir hedefe ulaşabildiler. Nature isimli bilim dergisinde yaptıkları açıklamaya göre , üç boyutlu olarak üstüste katmanlar halinde tasarladıkları çipleri, etraftaki gazları algılayabiliyor, bu verileri depolayabiliyor ve sonra da elektronik olarak doğrudan işleyebiliyor. Cambridge’deki Massachussets Teknoloji Enstitüsünden Max. M. Shulaker ve Stanford Üniversitesindeki meslektaşları :

“Bizim prototipimiz bir milyondan fazla bellek hücresi ve iki milyondan fazla alan etkili tranzistörden oluşmakta.” diye yazıyorlar. Araştırmacılar bir bütün halinde dört işlevsel ve elektronik katmanı üstüste yerleştiriyorlar. Esas katman olarak klasik silisyum esaslı devrelerden meydana gelen bir alan kullanılıyor. Bu katmanın üzerine nanotüpler kullanılarak imal edilmiş iki milyondan fazla tranzistörden oluşan bir başka katman yerleştirilmiş. Bu iki katman birlikte uçucu olmayan bellek hücrelerinden oluşan üçüncü katmandan gelen sayısal darbeleri alıyorlar. En üstte bulunan katmanda Schulaker ve meslektaşları, minik birer gaz sensörü olarak iş gören ve filigran desenli olarak düzenlenmiş nanotüpleri kullanmışlar. 

Üç Boyutlu, Üstüste Katmanlar Halinde Oluşturulmuş Çiplerle Hem Algılama, Hem Depolama, Hem de İşleme Mümkün.

Araştırmacılar üç boyutlu olarak ve üstüste istiflenmiş katmanlardan oluşan bu çipin gaz ve buharı tespit edebildiğini gösterdiler. Çipleri üzerine basitçe azot, şarap, bira ve votkadan alınan alkol buharı veya limonsuyu zerrecikleri yaydılar. Bu maddelerin nanotüplerden oluşan sensör katmanının elektriksel direncini değiştirdiği görülmüştür. Buna uygun olarak üretilen sayısal sinyaller platin ve hafniyumoksitden yapılmış bellek hücrelerinde geçici olarak depo edildikten sonra bir sonraki katmana aktarılarak nanotüplerden meydana gelen tranzistör alanında işlenmeye devam ettiler. Böylece üstüsüte katmanlar halinde imal edilmiş bu çipin her bir gaz veya buharın kendisine özgü sinyal örneklemelerini muğlaklığa yer bırakmayacak şekilde oluşturabildiği görülmüş oldu. Brown Üniversitesinden yarıiletken çip uzmanı Sherief Reda “ Tamamıyla işlevsel bir protoyip için Schulaker ve arkadaşları sensör, bellek ve hesaplama alanında pek çok sayıda gelecek vadeden teknolojiyi bir araya getirmiş oldular. “ diyor. Ona göre klasik litografik yöntem ile yapılan üretimlerde tranzistörlerin üretimi için gerekli olan 1000 C derece üzerindeki sıcaklıklarla kıyaslandığında , bu teknolojiyle birlikte birkaç yüz derece aralığında değişen görece düşük sıcaklıklar sayesinde (karbon tüplerin ve bellek hücrelerinin üretiminde genellikle 200 derece gibi düşük sıcaklıklar söz konusu olduğundan ), imalat sırasında hazır hale getirilen katmanlarda diğer bir katmanın hazırlanması neticesinde herhangi bir zararın meydana gelmesinin önüne geçilecek.

Bu tip üç boyutlu üstüste yerleştirilmiş katmanlardan oluşan çok fonksiyonlu bir çipin uygulama alanı en başta robotik sahasında karşımıza çıkacak. Tıp tekniğinde de minik sensör sistemleri ile tespit edilen sinyallerin doğrudan analiz edilerek depolanması büyük bir öneme sahip olabilir görünüyor. Seri üretime geçilmeden önce her bir elektronik yapının – şu anda bir mikrometre kadar- daha da küçültülmesi üzerinde yoğunlaşılması gerektiği görülüyor. Şu anda 3 voltu geçen ve konvansiyonel işlemcilerden kat be kat daha yüksek olan devre gerilimleri de bir dezavantaj. Yine de bu ifade sayesinde bile üç boyutlu (3D) çip yapılarının hızlı ve çok yönlü elektronik sistemler adına ne kadar büyük bir potansiyel taşıdığı bilgisini kendi içinde taşıdığını anlamamız mümkün. 

.

IC L4978 Entegresi ile Düşürücü Kıyıcı (Buck Konvertör ) Devresinin Pratik Şekilde Gerçekleştirilmesi

Uzun zamandır entegre devreler ile ilgili bir post oluşturmadım. Şimdi güç elektroniği konusunda meraklı olanlar için bir devre veriyorum. Basitçe anlatacak olursak bir regülatör devresi (L4978 ) yardımıyla buck converter yani düşürücü kıyıcı yapmak isteyenler için fikir vermesi açısından güzel bir devre görseli ve gerekli görülen açıklamalar aşağıda verilmektedir. 

L4979 Entegresi ile Düşürücü Kıyıcı Devresi Oluşturma (Daha net görmek için tıklayın)

IC L4978 regülatör entegresi yüksek frekansta (90-110 kHz) çalışır. Anahtarlama frekansı R1/C2 direnç-kapasitör kombinasyonu ile belirlenir. Osilatör iki tane çıkış sinyali üretmektedir. Biri Darbegenişlik Modülatörü (PWM) için taşıyıcı görev gören testeredişi formunda bir gerilim ile PWM mantığının işlemesi için gerekli bir saat sinyali. 

Depolayıcı endüktör görevini L1 toroidi görmektedir. D1 diyodu fly-back olarak çalışırken kıyıcınun sürekli modda çalışmasını sağlamaktadır. C8 depolama kondensatörünün düşük ERS (eşdeğer seri direnç ) değerli olması gerekmektedir. Yoksa kayıpların büyük olması nedeniyle fazla ısınma dolayısıyla devreye bozucu etkide bulunması ihtimali vardır. 

Çıkış gerilimi R3/R4 gerilim bölücüsü vasıtası ile kontrol çevriminin geri beslemesi üzerinde programlanabilir (Burada 5 volt). Kumanda sinyali bir hata sinyali kuvvetlendiricisi (Giriş Pin 8, çevrim filtresi Pin 7-R2/C4) üzerinden geçer ve PWM modülatörünün modülasyon sinyali olarak iş görür. Kontrol sinyalinin büyüklüğü değiştiğinde PWM’in çalışma çevrimi de değişecektir. Dahili mosfet tranzistörlerinin devrede kalma süresi ve böylelikle aktarılan enerjinin büyüklüğü PWM lojik devresine ait RS-flip flopunun set edilmesinde kullanılan saat sinyaline ve PWM modülatörünün resetleme anına bağlıdır. 

C6 harici kondensatörü, Mosfet anahtarlama tranzistörlerinin sürücü katının oluşturulması için tasarlanmış olan bir Bootstrap devresine aittir. Devrenin yumuşak şekilde yol alması, pin 2 de bulunan yumuşak başlatma kondensatörü ile sağlanır. 

Düşürücü kıyıcılar, yüksek şebeke geriliminin bulunduğu ama düşük işletme gerilimleri ile yüksek akımlarına ihtiyaç duyulan yerlerde uygulama alanı bulurlar. Örnek olarak Bilgisayar ana kartlarında CPU nun beslenmesi , LCD televizyonlarında arka plan aydınlatmaya ait besleme geriliminden ekran için ihtiyaç duyulan video sinyalinin üretilmesinde kullanılırlar.

Elektrikli Otomobiller Hakkında 10 Gerçek

1-Elektrikli Otomobillerin Hangi Tipleri Vardır?

Elektrikli Otomobiller tahrik sistemleri bakımından farklı tipte isimlendirilirler:

Tümüyle Elektrikli Otomobiller, diğer adıyla Bataryalı Elektrikli Araçlar, mekanik tahrik görevini teorik olarak tümüyle üstlendiği kabul edilen tipte araçlardır. Şu an ki tekniğin seviyesi bu araçlara özellikle uzun yolda takviye yapılmasını zaruri kılmaktadır. Bu yüzden bazı modeller “Menzil Arttırıcı” ismiyle anılan donanımlara sahiptir. Bununla elektrikli motora ilave olarak bataryaları enerjilendiren ve bu şekilde dolaylı olarak tahrik sürecine katılan bir içten yanmalı motordan bahsetmiş oluyoruz. Buna karşılık;

Tümüyle Hibrit tipler her ikisi de mekanik tahrik sürecine katılan bir içten yanmalı motor ve elektrikli motora sahiptir. Eğer bu araçlarda kullanılan bataryaların kablo bağlantısı üzerinden şarj edilmesi mümkün olabiliyor ise, bu tipte araçlara Plug-in (fişle bağlantı) Hibrit denir.

Elektrikli Otomobillerde Prize Takılabilir (Plug-in) Tipler Çok Yaygın Kullanılmaktadır

Ayrıca herhangi bir elektrikli motora sahip olmayan ama frenleme enerjisini elektrik olarak depolayabilen Mikrohibrit tipte araçlar vardır. Bir de Yumuşak Hibrit araçlar vardır ki bir içten yanmalı motorun yanında fren enerjisi tarafından beslenen ve aracın hareketine katkıda bulunan bir elektrikli motor vardır. 

Aslında Almanya'da 2015 yılında yürürlüğe konulan ” Elektro-Mobilite “ yasalarına göre öncelikle , tümüyle bataryadan beslenen araçların yanında, yakıt hücreleri ile prize takılabilir hibrit araçlar elektrikli ulaşım aracı olarak kabul edilmektedir. Prize takılabilir hibrit araçlar için katedilen her 1 kilometre için en fazla 50 gram CO2 salınım sınırlaması veya sadece elektrikli tahrikin kullanıldığı durumda en az 30 km büyüklüğünde bir menzil şartı getirilmiştir. 2018 yılından itibaren bu değer 40 km olarak güncellenecektir. 

2-Enerji Nasıl Depolanmaktadır? 

Günümüz elektrikli araçların çoğunluğunda lityum-iyon cer (elektrikli raylı sistemlerde kullanılan ) bataryaları kullanılmaktadır. Bu bataryalar çok yüksek bir güç ve enerji yoğunluğuna sahip olmakla birlikte beraberlerinde bir takım dezavantajları da getirmektedirler. Özellikle tam olarak şarj olma süreleri çok uzundur. Ayrıca uzun süre beklemeleri halinde boşalmaları söz konusudur. Bataryaların üretim maliyetleri yüksek olup ömürleri göreceli olarak kısa kabul edilebilir. 

Araştırmacılar bu nedenlerle, birbirleri üzerine istiflenen ve menzili 1000 km’ye çıkarabilen türde lityum iyon bataryalar, (lityum iyon bataryanın mucitleri tarafından geliştirilen ) yüksek verimli cam bataryalar, çok uygun maliyetli olması beklenen silisyum-hava bataryaları, ve Liechtenstein firması Nanoflowcell’in şu anda arabalarında denediği çevre dostu redoks-akış bataryaları vs tipleri üzerinde çalışmalarına devam etmekteler. 

3-Ne kadar Uzağa Gitmek Mümkün? 

Bataryaların şarjıyla hedeflenen menzil, araca yerleştirilecek batarya kapasitesine bağlıdır. Teorik olarak, benzinli araçlarla rekabet edebilecek kadar uzun mesafelerin katedilmesi mümkündür. Ne var ki bunun için katlanılması gereken maliyet çok yüksek olacaktır. 

          Gelecekte Benzin İstasyonlarının Yerini Şarj İstasyonları Alacak. 

Şu anda elektrikli araç üreticilerinin kullandığı cer tipi bataryalar, tam bir şarj başına ortalama olarak 100 ila 600 km arasında bir menzile sahip olabilmektedir.En uzun menzile sahip otomobillerde özellikle iki marka göze çarpmaktadır: Biri, 2017 yılı sonunda piyasaya sunulması beklenen Tesla (A.B.D) firmasının Model E’si ile Opel (Almanya) firmasının Ampera modeli. 

4-Batarya Ömürleri Nedir ? 

Elektrikli araçlarda kullanılan bataryaların ömürleri sınırlıdır. Uzmanlar lityum iyon bataryaların yaklaşık 1000 defa tam doldurma ve boşaltmalık ömre sahip olduğunu söylemekteler. Bu miktar aşıldığında bu bataryaların değiştirilmeleri gerekecektir. Eğer her tam şarj için 100 km’lik bir menzil için hesap yapılacak olursa bu batarya ile 100.000 km yapmak mümkün olacaktır. Kullanım sıklığına bağlı olarak yaklaşık 5-10 yıl gibi bir ömürden bahsetmek gerçekçi olacaktır. Yukarıda bahsedilen bataryalar için gerçekçi bir ömür tahmini gerçekleştirilmesi istendiğinde, bu bataryaların öncelikle bir test aşamasından geçirilmesi gerekir. 

5-Almanya’da Kaç Adet Elektrikli Araç Bulunmaktadır?

Ocak 2017’ itibarı ile Almanya'da ancak 55.000 kadar elektrikli otomobil tescil edilmiş bulunmaktadır. Elektrikle tahrik edilen veya hibrit araçların oranı tüm araçlar içerisinde sadece % 0,1 mertebesindedir. Bu araçlar ülkenin güney ve batı bölgelerinde ve daha çok da şehirlerde yoğunlaşmaktadır.

Almanya'da geleceğe dönük bir takım projeksiyonlar bulunmakta. 2020 yılına kadar üreticilerin politikacıların isteği doğrultusunda 1.000.000 aracı trafiğe sokmaları planlanıyor. Bilhassa da prize takılabilir hibrit ile menzil arttırıcıya sahip modellerin.

Hibrit Araçlarda Hem Benzinli Motor Hem de Elektrik Motoru Bulunmaktadır. 

6-Elektrikli Araçlar Konusunda Hangi Ülkeler Başı Çekiyor?

Baden-Wüttenberg Güneş ve Hidrojen Enerjisi Araştırma Enstitüsü (ZWS )’ne göre dünya üzerinde, 2015 yılı itibarı ile 1,3 milyon kadar araç bulunmaktadır. En fazla elektrikli araç ABD de ( 400.000 ) bulunmaktadır. Peşinden gelen Pazar ise Çin pazarıdır. Onu da Japonya takip etmektedir. 

Avrupa’da tartışmasız liderlik Hollanda’dadır. Bu ülkeyi sırası ile Norveç ve Fransa takip etmektedir. 2016 yılı itibarı ile bu ülkelerde toplam 80-90.000 kadar bir araç bulunmaktadır. Bu ülkeler özellikle tüketicilere cazip imkanlar sunmak yoluyla elektrikli araç kullanımını teşvik etmektedir. 

7-Bir Elektrikli Araç Maliyeti Ne Kadardır?

Elektrikli araçlar benzinli araçlara kıyasla çok daha pahalıya mal olan araçlardır. Üretici ve araç tipine göre tüketicilerin iki kata kadar daha yüksek bir maliyete katlanmaları gerekebilir. Bu düşünce bazı araştırma sonuçlarına bakılacak olursa çok istisnai bir durum arzediyor da olabilir. Çünkü elektrikli araçların özellikle dişli takımının bulunmaması veya çürük gaz (egsoz) çıkışının olmaması nedeniyle aşınmaya uğrayan daha az parçaya sahip olması ,böylelikle tamirci maliyetinin düşük olması gibi üstünlüklere sahip olması bile , verimliliğe ve kilometre başına ödenecek maliyetleri göz önünde bulundurduğumuzda bu araçların, benzinli veya dizel araçlarla rekabet edebilmelerini olanaksız kılmaya devam etmektedir. 

Yine de Almanya’da elektrikli araç satın almaya teşvik devam etmektedir. Tümüyle elektrikli bir araç söz konusu ise 4.000 Euro, prize tak çalıştır modeller için ise 3.000 Euro kadar ödüllendirmeler yapılmaktadır. Bu ödüllendirme mekanizmasının 2019 yılına dek sürdürülmesi planlanmaktadır. 

8-Elektrikli Araç Sahipleri Özel Haklara Sahip midir? 

Evet. 2015 yılında yürürlüğe giren “Elektro-mobilite Yasası”’na göre elektrikli otomobil sahiplerine bir takım özel haklar tanımlanmıştır. Bunlar arasında, düşük park ücreti, örneğin gürültü ve egsoz gazına karşı oluşturulan erişim sınırlamaların ait işlemlerde tercih hakkı, halka açık alanlarda şarj olanağı veren park alanlarının oluşturulması vs sayılabilir. 

9-Araçlar nerelerde şarj edilebilirler? 

Şu an itibarıyle Almanya’da bulunan 7.000 şarj istasyonu daha çok nüfusun yoğun olduğu yerlerde, halka açık otoparklarda yer almaktadır. Bu rakamın gelecek yıllarda 70.000’i bulması beklenmektedir. Şu anda 600 olan hızlı şarj noktalarının sayısının 2020 yılında 7.100 olması öngörülüyor. 

10-Elektrikli Araçlar Ne Kadar Çevre Dostudur? 

Elektrikli araçlarda kullanılan bataryaların üretiminde çok ciddi büyüklükte ve dolayısıyla aracın enerji yönünden tercih edilebilirliğini olumsuz etkileyen bir enerji sarfiyatı söz konusudur. Bunun dışında, otomobiller ancak kullandıkları elektrik kadar temiz kabul edilmelidirler. Eğer kullanılan elektrik yenilenebilir enerji değil de fosil yakıta dayalı yakıtlardan temin edilmekteyse bu durum elektrikli araçların çevre dostu oluşuna olumsuz etkide bulunacaktır. 

Yine de şartlar elektrikli araçların bütün bir ömürleri boyunca ele alındığı zaman, bu araçların atık gazlarının ve enerji sarfiyatının benzinli araçlara nazaran daha az olacağı görülecektir. Bu araçlarda bulunan elektrik motorları çevreye zararlı madde veya gaz salmazlar ve bu araçları fosil yakıtlara sürekli bir bağımlılıktan kurtarırlar. Nihayetinde “elektrik tüketimi”nin en önemli nokta olduğu ortadadır: Kilometre başına ne kadar az elektrik kullanılırsa, çevremiz kirlilikten o kadar çok korunmuş olacaktır.

Makineden Makineye (M2M) Çözümler ve Nesnelerin İnterneti

Endüstri 4.0 üst başlığı altında geçen Makineden Makineye (M2M) çözümleri, yakın geçmişte iş dünyasının yabancı olduğu bir takım işletme potansiyellerini açığa çıkardığından ikincil ekonomik sektörlerde giderek daha fazla önem kazanmaktadır. M2M ilk etapta en az iki bilgisayarın otomatik bilgi alışverişinde bulunduğu bir süreçtir. Bunlar mesela uç elemanları, üretim makineleri, otomatlar, motorlu araçlar arasında ya da merkezi bir kontrol odası üzerinden gerçekleştirilebilir. İnternet makineler ve uç elemanları arasında bağlantı elemanı olarak kullanılacak olursa “nesnelerin interneti” nden bahsetmiş oluruz. Yerel M2M çözümleri, mesela RFID ile çalışırken Nesnelerin İnterneti’nde haberleşme yolu olarak farklı WAN erişim ağları kullanılır. Böylelikle M2M çözümleri bilişim ve iletişim tekniklerini birbiriyle ilintili hale getirmektedir. 

Enerji Verimliliği Yüksek Süreçlerin Oluşturulması. 

Bu tarz çözümlerin yardımıyla, iş akışlarının uygun maliyetlerle rasyonalize edilmesi ve üretim artışlarının sağlanması mümkün olabilmektedir. Örneğin satış otomatlarının merkezi bir bilgisayar ile bağlantılı hale getirilmesi sonrasında bu cihazlar kendi başlarına hangi haznesinin hangi ürün ile doldurulması gerektiğini bildirebilir hale gelecektir. Böylesi bir uzaktan takip sistemi sayesinde satış otomatında uzun süreli arıza nedeniyle oluşabilecek satış / kar kayıplarının önüne geçilerek, otomatın işletmesini yapanların otomat üzerindeki doğrudan ve düzenli denetimlerini devam ettirmeleri sağlanmış olacaktır. İş süreçlerinde meydana gelen bu iyileştirmeler ve bununla ilintili tasarrufların oluşması neticesinde sanayi için büyük bir Pazar potansiyeli ortaya çıkmaktadır. 

M2M ve Nesnelerin İnterneti 

      Herşeyden önce, M2M enerji yönetiminde daha önce hiç olmadığı kadar önemli bir rol oynamaktadır. Enerji talebi sürekli şekilde arttığından, enerji maliyetleri tüketiciler açısından olduğu kadar sanayi için de artmaya devam etmektedir. Aynı zamanda, büyük enerji tüketimine paralel olarak çevre sorunlarının giderek daha fazla ön plana çıktığı görülmektedir. Bu nedenle, tüm tüketicilerin gerçekleştirdiği enerji tüketiminin tanımlanarak ve tüm yönleriyle açıklığa kavuşturulnası sonrasında sağlanacak olan maliyetlerdeki düşüş ve enerjinin sürekliliği gibi kavramlar daha da optimize edilebilir. Bu hedefe Enerji-Konseptleri ile ulaşmak mümkündür. Enerji-Konseptleri ile kastedilenler arasında, örneğin Akıllı Monitör, Akıllı Mobil, ve Akıllı Bütüncül Çözüm (smart complete) vs sayılabilir. Özellikle, en son enerji yöntemleri M2M teknolojileri tabanlıdır ve akıllı şebekeler kavramıyla (smart grids ) birlikte tanınır hale gelmişlerdir. Akıllı Bütüncül Enerji-Konsepti akım ölçümü ve takibinde görev alan ve akıllı şebekeleri otomatikleştiren bütüncül bir sistemdir. Akıllı şebekelerde gerçek zamanlı olarak enerji tüketimini göstererek üretici ve tüketiciye aynı anda bu bilgiyi servis eden akıllı sayaçlar bulunmaktadır. Yine akıllı şebekelerle (kullanıcı dostu bir arayüz programı ile ) elektrik enerjisini bilinçli ve etkin kullanabilen meskenlere ait verilerin oluşturulması mümkündür. Akıllı Bütüncül Enerji Konsepti çözümü sayesinde en yüksek bir verimde bile sistemin şeffaflığı en üst seviyede garanti edilmektedir. 

İşletmelerde Akıllı Bütüncül Sistem, elektrik ihtiyat pazarına (spot pazar) yönelik olarak tümüyle akıllı bir ölçüm çözümü sunduğundan , işletmeler için özellikle faydalıdır. Bu çözüm sayesinde tüm enerji türlerine ait verilerin işlenmesi, otomatik bir ağ geçit kontrolü olarak Keep-Alive yani güvenli veri akışı çözümünün sunulması, ve uyarı/alarm verilmesi vs bir çok özellik, işletme için gereken iyileştirme süreçlerinde oldukça etkin şekilde kullanılmaktadır.

Nano-Optik İşlemci Ses Tanımlayabiliyor

Süperbilgisayarlar 200 Petaflop yani bir saniyede 200 milyon kere Milyar işlemi yapabilme noktasına doğru evriliyorlar. Ne var ki çok yüksek enerjiye ihtiyaç duymaları nedeniyle insan beyninin verimine sahip olmaları şu an için zor görünüyor. Şimdilerde nanofotonik modül tabanlı bir işlemci ile çok hızlı ve verimli yapay nöronik ağların temeli oluşturuluyor. Yapay zeka uygulamalarının en temel konusu olan sinir ağlarının çalışma prensibinden esinlenerek geliştirilen bu yapılarla gelecekte insan zekası ile her yönden başa çıkabilecek süper bilgisayarlar tasarlamak mümkün olabilecek. Amerikalı araştırmacılar “Nature Photonics ” dergisinde geliştirdikleri prototipin, ışık darbeleri vasıtasıyla 100 Ghz hızında işlem yapabildiğini ifade etmekteler.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden Yichen Shen “Optik tabanlı nöronal ağ yapısının en önemli parçasını geliştirdik, ama henüz eksikleri olan bir sistemden bahsediyoruz. ” diyor. Ekip arkadaşlarıyla birlikte geliştirdikleri Nanofotonik İşlemci, ışık dalgalarının içinden geçişleri sırasında sürekli olarak birbiriyle karşılıklı etkileşim içerisine girdikleri ve karşılıklı girişimler yoluyla girişim desenleri ve bu şekilde işlem sonuçlarını meydana getirdikleri 56 interferometre (girişim ölçer )den oluşuyor. Çok basit şekilde bir lensin tek başına bir işlem yaptığını düşünebiliriz. Işık lense girer ve belli bir açıyla yön değiştirerek yoluna devam eder. Çok sayıda interferometrenin içerisinden geçen ışığı istenilen şekilde değişime uğratması sonucu elektrik kullanmadan ve bu sayede herhangi bir güç kaybı yaşamadan hesap yapılması mümkün olmakta. Bu modüller bir ışık dalgasının dalga sırtı ve dalga çukuru arasındaki fazı ölçecek şekilde tasarlanmış olup bunlardan söz konusu fazın değiştirilmesi hedeflendiğinde de faydalanmak mümkündür. Prototip aşamasındaki mikroişlemci içerisindeki bulunan ve bir sinir ağındaki nöronlara benzetebileceğimiz bu interferometreler kaskat yapıda sıralanıyorlar.

Nano-Optik İşlemcilerle Çok Daha Hızlı ve Verimli Süperbilgisayarlara Sahip Olacağız.( Fütüristik Bir Görsel Çalışmasıdır)

Araştırmacılar çok daha pahalı ve kompleks modellerle bu konseptlerini simüle ettikten sonra bir ses tanıma algoritması kullanarak test sürecini devam ettirdiler. Fotonik işlemcilerin çalışma prensibi şu şekilde :

Sistemin tanımadığı bir ses belirli bir dalga boyu ve genliğine getirilerek lazer formatında bir ışık sinyaline dönüştürülüyor. Interferometre kaskat yapısına sokulan ışık sinyali, hemen peşinden sisteme dahil edilen diğer lazer darbeleri ile etkileşime girdikten sonra her bir interferometre üzerinde farklı girişim desenleri ve dolayısıyla yapılması istenen işlemin sonucu ortaya çıkıyor.

Bu son derece yüksek hızda gerçekleşen işlem neticesinde ortaya çıkan ışık sinyali son derece duyarlı bir fotodedektör tarafından algılanarak bir analiz programı yardımıyla tekrar bir sese dönüştürülüyor. Bu dönüştürme işlemi tamamıyla optik bir sistem yardımıyla 180 test denemesinden 138 tanesinde bir sesin tonunu doğru şekilde tanımlayabilmiş. Mukayeseyi kolaylaştırabilmek amacıyla araştırmacılar ses tanıma işlemini, daha yüksek isabet yüzdesine sahip konvansiyonel elektronik sistemlerle de yapmışlar.

Güvenilir bir ses tanıma veya daha kompleks problemleri çözebilme yeteneğine sahip olan fotonik ışık bilgisayarının henüz bu sistemlerden çok uzakta olduğu anlaşılmakta. Fakat Shen ve arkadaşları, kendilerinin yarattığı nanofotonik yapıtaşları ile yaklaşık 1000 nöronlu nöronal ağlar kurulabilmesini mümkün görüyorlar. Geleneksel bilgiyar sistemlerinin elektronik devrelerinden farklı olarak bu sistemlerle, enerji tüketiminin belki  de  yüzde birlere kadar düşebileceği düşünülüyor. Bu da gelecekte insan beyniyle yarışabilecek üstün verimli sistemler oluşturabilme hayalinin önünü açacağa benziyor. 

Doğrudan Metanollü Yakıt Hücreleri (DMYH)

Sıvı beslemeli doğrudan metanollü yakıt hücreleri taşınabilir uygulamalarda lityum-iyon bataryaların en ciddi rakiplerinden biridir. Çünkü bu sistemler diğerlerine kıyasla daha az yardımcı ekipman gerektirmektedir ve bu nedenle hidrojen polimer elektrolitli ( H2PEFC )yakıt hücrelerine kıyasla daha basit bir yapıdadırlar. Her ne kadar bu sistemler, hidrojen polimer eletkroliti yakıt hücreleriyle birlikte polimer elektrolitli tipler sınıfına dahil olsa da (yani aynı tip elektrolitlere sahiptirler) DMYH’lerde yakıt olarak metanol ve sudan oluşan bir sıvı solüsyonu anoda verilmektedir. Hücrenin içinde düşük sıcaklıklı tekrar oluşum süreçlerinin fazladan meydana getirmiş olduğu kompleks durumlar , bu hücrelerin hidrojen polimer elektrolitli yakıt hücreleriyle aynı seviyede enerji yoğunluğuna sahip olmalarına engel olur. Doğrudan metanollü yakıt hücrelerinde anod ve katot aktivasyon polarizasyonları önemlidir ve aynı büyüklüktedirler. Fakat H2PEFC ile kıyaslandığında daha düşük bir performansa sahip olmasının yanında başka bir takım üstünlükleri, bu zayıflığını önemli ölçüde önemsizleştirmektedir. Bu avantajlara bakalım:

1- Anot akışını sağlayan genellikle sıvı olduğu için (gaz halindeki CO2, metanol oksitlenmesinin sonucunda ortaya çıkar) ayrı bir soğutma veya nemlenndirme altsistemine ihtiyaç duymaz.

2- Anotta kullanılan sıvı yakıt , gaz akışına kıyasla kıyasla daha düşük parazit (gürültü) pompalanmasına neden olur. Aslında, henüz geliştirilen yeni bir pasif doğrudan metanollü yakıt hücreleri sınıfı, tepkiyen doğurabilmek için kapiler hareket, (sıvıların ) kaldırma özelliği, difüzyon vs gibi doğal kuvvetlere dayanarak iş görmek yerine dış gürültü kayıplarına maruz kalmadan da üretim yapabilmektedir. 

3- Dış çevre basıncında depolanmış yüksek yoğunluklu sıvı yakıt yakıt depolamanın gerektirdiği hacim gereksinimini ortadan kaldırır. Yakıtın yüksek yoğunluklu (>10 M) metanol olması durumunda doğrudan metanollü yakıt hücreleri, lityum iyon bataryalar ile rekabet edebilir hale gelmektedir. 

Doğrudan Metanolü Hücreye Doldurarak Telefonumuzu Şarj Etmemiz Mümkün.

Buck (Düşürücü) Kıyıcılar

Teori ve Temel Devreler

Yüksek bir doğru gerilim (örn. 24 volt)’den düşük bir çalışma gerilim(5 volt)’i elde etmek istiyorsak sabit gerilim regülatörünün kullanılmasıyla, giriş ve çıkış gerilimleri arasındaki farkın çok yüksek olmasından kaynaklı olarak çok ciddi bir güç kaybı ortaya çıkacaktır. Buck kıyıcılar ise % 95 lere varan bir verimliliğe sahiptir ve devresinin sadeliği sayesinde çok uygun bir çözüm sağlama potansiyeline sahiptir. Kıyıcı kelimesi burada DC-DC dönüştürücü manasında kullanılmaktadır. 

Bu kıyıcılarda genel olarak iki tür çalışma modu söz konusudur:

Sürekli Mod:

Bir kıyıcı tam yük altında çalışırken çoğunlukla bu moddadır. L endüktansı üzerinden geçen akım hiçbir surette sıfıra düşmez.

Anahtar (tranzistör ) iletime sokulduğunda endüktörü üzerinde depolanan enerji daha da artarken, anahtar devreden çıkarıldığında bu enerji azalmaktadır. Bu modda endüktör üzerindeki akım hiçbir zaman sıfıra düşmemektedir. 

Aşağıdaki grafikte sürekli  modda çalışan bir Buck kıyıcının 2 fazı birlikte görsel olarak verilmektedir. 

Buck Kıyıcılarda Sürekli Modda  Akım Gerilim Grafiği 

1.Faz: Anahtar devreye girdiğinde L endüktörü üzerinde giriş gerilimi UE ve çıkış gerilimi UA. arasındaki fark kadar bir gerilim uygulanmış olur. Bobinden (endüktör ) doğrusal olarak artan bir akım akar. Bu şekilde bobinin manyetik alanında bir enerji depolanmış olur. 

Buck (Düşürücü) Kıyıcı 1.faz (Sürekli Mod)

2. Faz: 

Anahtarın açılmasının ardından bobinin anahtar tarafındaki gerilimi düşerek koruma diyodunun devreye girmesine neden olur. Şimdi, bobinin kutupları tersine dönerek, depoladığı enerjiyi doğrusal olarak azalan bir akım şeklinde tüketmeye başlar. Bobinin akımı sıfıra düşmeden,anahtar tekrar iletime geçerek bobinin anahtar tarafındaki gerilimini giriş gerilimi mertebesine çeker. Koruma diyodu (D) tıkamaya geçer ve böylelikle yeni bir şarj fazı başlamış olur.

Buck  (Düşürücü) Kıyıcı  2. faz (Sürekli Mod )

Kesintili Mod 

3.Faz:  

Düşük yük altındaki çalışma halinde, gereksinim duyulan enerji o denli düşüktür ki normal bir anahtarlama çevrimindekinden daha kısa bir sürede aktarılabilirler. Bu durumda bobin (L endüktör) üzerinden akan akım değeri sıfıra düşerken enerjisini tümüyle devreye vermektedir. Bu anahtarlama çevriminin üçüncü fazında çıkış gerilimi, yük depolayan bir kondensatör tarafından tamponlanır. 

Buck (Düşürücü) Kıyıcı 

Aşağıdaki grafikte kesintili modda çalışan bir Buck kıyıcının 3 fazı birlikte görsel olarak verilmektedir.

Buck Kıyıcılarda Kesintili Mod Akım Gerilim Grafiği 

                                        

Yüksek Gerilim Trafolarında Ferrorezonans Olayı

Ferrorezonans elektrik şebekelerini olumsuz şekilde etkileyebilen ve doğrusal olmayan özelliklerde ortaya çıkan bir rezonans olayıdır. Bu fenomen kendisini elektrik teçhizatına ciddi şekilde zarar veren aşırı harmonik akımlar, geçici veya sürekli hal aşırı gerilimler ve aşırı akımlar şeklinde göstermektedir. 

Orta gerilim şebekelerinde kullanılan ( 7,2 … 36 kV ) gerilim ölçü trafolarında bu olayla karşılaşmak pek olasıdır. İstatistiki bilgiler sahaya kurulan ölçüm trafolarının yaklaşık olarak % 10’unun her yıl toprağa akan 10 Amperlik bir kısa devre akımı neticesinde arıza verdiğini göstermektedir. Bunun ana nedeni gerilim trafosunun yüksek gerilim sargılarının çekirdeğin doyuma gitmesine ve endüktif direnci ciddi şekilde düşüren (empedansın ana öğesi bu endüktanstır ) yüksek akımlar nedeniyle oluşan ısıdan kaynaklı olarak bozulmasıdır. Çekirdeğin doyuma gitmesi devre kapasitansı ve trafonun doğrusal olmayan endüktansının birlikte oluşturduğu salınım (osilasyon) nedeniyle olur. Böyle bir salınım,karasız tek faz toprak temasları ile başlatılır; gerilim trafosunun kısmi fazda çalışması yüksek gerilim devre sigortalarının atmasından, gerilim trafosunun yüksüz bara altında çalışması, gerilim trafosundaki yüksek gerilimin eşlik ettiği güç trafosu kısmi fazda çalışma vs gibi nedenlerde meydana gelmektedir.