Elektrikli otomobillerde şarj süresi yalnızca bataryanın kapasitesine bağlı değil. Aracın bağlandığı elektrik altyapısı, şarj cihazının sağlayabildiği güç, otomobilin kabul edebildiği maksimum AC ve DC güç ile bataryanın sıcaklığı süreyi doğrudan değiştiriyor. Level 1, Level 2 ve Level 3 olarak adlandırılan şarj yöntemleri arasındaki fark da tam olarak burada ortaya çıkıyor.
Level 1, Level 2 ve Level 3 Şarj Nasıl Birbirinden Ayrılıyor?
Level 1, elektrikli otomobili şarj etmenin en düşük güçlü yöntemlerinden biri. Bu isimlendirme özellikle Kuzey Amerika’da yaygın olarak kullanılıyor ve standart 120 voltluk ev prizinden yapılan şarjı ifade ediyor. Güç yaklaşık 1,4 kW seviyesinde kaldığı için büyük bataryalı bir elektrikli otomobilin tamamen doldurulması bir günü rahatlıkla aşabiliyor.
Bu kadar düşük güç günlük kullanımda her zaman sorun yaratmıyor. Otomobil gün içerisinde yalnızca birkaç on kilometre kullanılıyorsa ve gece boyunca sekiz, on veya daha fazla saat prize bağlı kalabiliyorsa tüketilen enerjinin önemli bir bölümü yeniden kazanılabiliyor. Buna karşılık her gün yüksek kilometre yapan sürücüler için Level 1’in şarj hızı yetersiz kalabiliyor.
Türkiye’de ise standart priz altyapısı Kuzey Amerika’dan farklı. Evlerde yaklaşık 230 voltluk şebeke kullanıldığı için ABD’deki 120 volt Level 1 tanımını Türkiye’deki prizden şarjla doğrudan eşitlemek doğru değil. Türkiye ve Avrupa’da elektrikli otomobil şarjı daha çok AC ve DC şarj üzerinden ayrılıyor; bağlantı tarafında ise Type 2 ve CCS2 yaygın olarak kullanılıyor.
Standart prizden yapılan şarjda bir diğer önemli konu elektrik tesisatı. Elektrikli otomobil saatler boyunca kesintisiz şekilde yüksek akım çektiği için eski, gevşek bağlantılı veya bu yük için uygun olmayan bir priz ve tesisat ısınma riski oluşturabiliyor. Bu nedenle sıradan bir prizin fiziksel olarak araca bağlanabiliyor olması, o hattın uzun süreli elektrikli otomobil şarjı için uygun olduğu anlamına gelmiyor.
Level 2 şarj, günlük kullanımda çok daha yüksek AC güç sağlayabiliyor. Kuzey Amerika’da 240 voltluk elektrik altyapısını kullanan bu sistemler farklı akım değerlerine göre birkaç kilovattan 19,2 kW seviyesine kadar çıkabiliyor. Türkiye ve Avrupa tarafında ise 7,4 kW, 11 kW ve 22 kW AC şarj cihazları evlerde, otoparklarda, iş yerlerinde ve halka açık şarj noktalarında sıkça karşımıza çıkıyor.
Buradaki en önemli ayrıntılardan biri otomobilin kendi AC şarj kapasitesi. Şarj cihazının 22 kW sunabilmesi, bağlanan her aracın 22 kW güç alabileceği anlamına gelmiyor. Dahili AC şarj cihazı en fazla 11 kW destekleyen bir otomobil, 22 kW’lık AC şarj noktasına bağlandığında gücü yaklaşık 11 kW seviyesinde sınırlandırıyor.
AC şarj sırasında elektrik şebekesinden alınan alternatif akım doğrudan bataryaya gönderilmiyor. Otomobilin içerisinde bulunan dahili şarj ünitesi bu elektriği bataryanın kullanabileceği doğru akıma dönüştürüyor. Bu nedenle AC şarj hızında dışarıdaki şarj cihazı kadar otomobilin üzerindeki dönüştürücünün kapasitesi de belirleyici oluyor.
Ev kullanımı söz konusu olduğunda Level 2 sınıfındaki AC şarj sistemleri çok daha kısa sürelerde yüksek miktarda enerji sağlayabiliyor. Örneğin gece boyunca uzun süre park edilen bir otomobil, batarya kapasitesine ve aracın kabul ettiği güce bağlı olarak sabaha kadar günlük kullanımda tüketilen enerjiyi rahatlıkla geri kazanabiliyor. Daha güçlü bir sistem kurulmadan önce evin veya binanın elektrik bağlantısının bu yükü karşılayıp karşılayamayacağı da kontrol edilmeli.
Level 3 olarak anılan sistemlerde ise AC şarjdan farklı bir yöntem kullanılıyor. Günümüzde daha doğru ifadeyle DC hızlı şarj olarak bilinen bu sistemlerde AC elektriğin DC’ye dönüştürülmesi otomobilin içinde değil, doğrudan şarj istasyonunda gerçekleşiyor. İstasyondan çıkan yüksek güçlü doğru akım aracın bataryasına aktarılıyor.
Bu yapı sayesinde güç seviyesi AC şarj cihazlarının çok üzerine çıkabiliyor. DC hızlı şarj istasyonlarında 50 kW seviyesinden başlayıp 150 kW, 250 kW, 350 kW ve daha yüksek değerlere ulaşan sistemler bulunuyor. Yeni nesil altyapılarda 400 kW ve 500 kW seviyelerine kadar çıkabilen istasyonlar da kullanılmaya başladı.
Ancak DC şarj cihazının üzerinde yazan maksimum güç, otomobilin sürekli olarak o güçle şarj edileceği anlamına gelmiyor. En fazla 170 kW DC şarj destekleyen bir otomobil 350 kW’lık istasyona bağlandığında 350 kW çekmiyor. Araç, batarya yönetim sistemi tarafından izin verilen maksimum güç seviyesinde şarj oluyor.
Otomobilin ilan edilen maksimum DC şarj gücü de bütün şarj süresi boyunca sabit kalmıyor. Bataryanın doluluk oranı yükseldikçe güç kademeli olarak azaltılıyor. Bu nedenle elektrikli otomobillerin hızlı şarj performansı yalnızca tek bir maksimum kW değeriyle değil, şarj eğrisiyle birlikte değerlendirilmesi gereken bir konu.
Özellikle yüzde 80 seviyesinden sonra birçok elektrikli otomobil şarj gücünü ciddi şekilde düşürüyor. Uzun yolculuklarda bu nedenle bataryayı her durakta yüzde 100’e kadar doldurmak yerine uygun koşullarda daha düşük doluluk seviyelerinde istasyona girip yaklaşık yüzde 80 civarında yola devam etmek toplam seyahat süresini kısaltabiliyor. Aracın batarya kapasitesi ve şarj eğrisi bu noktada süreyi ciddi biçimde değiştirebiliyor.
Batarya sıcaklığı da DC hızlı şarj performansında önemli rol oynuyor. Çok soğuk veya çok sıcak bir batarya maksimum şarj gücünü hemen kabul etmeyebiliyor. Batarya ön koşullandırma sistemine sahip otomobiller, hızlı şarj istasyonu navigasyonda hedef olarak seçildiğinde bataryayı uygun sıcaklık aralığına getirmek için yolculuk sırasında ısıtma veya soğutma işlemi yapabiliyor.
Hava sıcaklığı düşük olduğunda düşük güçlü şarj yöntemleri de daha farklı davranabiliyor. Otomobil bataryayı uygun sıcaklığa getirmek ve kabini ısıtmak için enerji harcadığında prizden çekilen elektriğin tamamı doğrudan bataryaya gitmiyor. Çok düşük güçlü bağlantılarda aracın kendi sistemlerinin tüketimi, bataryaya eklenen net enerjiyi belirgin şekilde azaltabiliyor.
DC hızlı şarj özellikle uzun yolculuklarda büyük avantaj sağlıyor. Yüzlerce kilometrelik bir yolculuğun ortasında aracın saatlerce AC şarja bağlı kalması yerine, uygun bir hızlı şarj istasyonunda kısa süre içerisinde önemli miktarda enerji alınabiliyor. Gerçek bekleme süresi ise otomobilin maksimum DC şarj gücünden bataryanın başlangıçtaki doluluk seviyesine kadar birçok değişkene bağlı.
Buna karşılık DC hızlı şarj sistemlerini ev ortamında kullanmak çoğu kullanıcı için gerçekçi değil. Cihazların maliyeti, ihtiyaç duyulan yüksek bağlantı gücü, elektrik altyapısı ve kurulum gereksinimleri AC duvar tipi şarj cihazlarından çok daha kapsamlı. Bu sistemler bu nedenle ağırlıklı olarak otoyol şarj noktalarında, akaryakıt istasyonu benzeri tesislerde, alışveriş merkezlerinde ve ticari şarj alanlarında bulunuyor.
Elektrikli otomobil kullanıcılarının her durumda mümkün olan en yüksek şarj gücünü araması da gerekmiyor. Otomobil geceleri sekiz veya daha fazla saat evde park ediyorsa AC şarj günlük enerji ihtiyacını karşılayabiliyor. Yüksek güçlü DC şarj ise kısa sürede yola devam edilmesi gereken seyahatlerde çok daha önemli hale geliyor.
Şarj maliyeti de üç yöntem arasında değişebiliyor. Ev elektriği üzerinden yapılan AC şarj birçok kullanım senaryosunda halka açık yüksek güçlü DC istasyonlarından daha düşük maliyetli olabiliyor. Halka açık şarj hizmetlerinde fiyatlandırma işletmeciye, kullanılan güç sınıfına ve tarifeye göre değiştiği için en yüksek şarj hızının aynı zamanda en ekonomik seçenek olduğu söylenemiyor.
Elektrikli otomobil satın alırken yalnızca batarya kapasitesine bakmak bu nedenle yeterli değil. Aracın maksimum AC şarj gücü, maksimum DC gücü, bataryanın yüzde 10’dan yüzde 80’e çıkması için gereken süre ve yüksek gücü ne kadar süre koruyabildiği günlük deneyimi doğrudan etkiliyor. Aynı batarya kapasitesine sahip iki otomobil, farklı şarj mimarileri nedeniyle yolda tamamen farklı bekleme süreleri sunabiliyor.
Konnektör tarafında da bölgesel farklılıklar bulunuyor. Kuzey Amerika’da J1772, CCS ve NACS standartları birlikte kullanılırken Türkiye ve Avrupa’da AC şarjda Type 2, DC hızlı şarjda ise CCS2 çok daha yaygın. İstasyona gitmeden önce otomobilin desteklediği bağlantı standardı ve istasyondaki soketlerin uyumluluğu kontrol edilmeli.
Günlük kısa mesafelerde kullanılan bir elektrikli otomobil için düşük veya orta güçlü AC şarj yeterli olabilirken, düzenli olarak uzun yol yapan sürücüler açısından aracın DC hızlı şarj performansı çok daha fazla önem taşıyor. Evde şarj imkânı bulunan kullanıcılar için otomobil park halindeyken bataryanın doldurulması günlük kullanımın büyük bölümünü karşılayabiliyor; yüksek güçlü şarj istasyonları ise esas farkını seyahat sırasında gösteriyor.
