SeyrüseferİhbarnameEmare → Katı-Hâl Akü Teknolojisi - Ülkelerin Aynası

Katı-Hâl Akü Teknolojisi - Ülkelerin Aynası

İhbarname - Emare
Perşembe, 09 Mart 2017

Japonya günümüzde yeni nesil akü teknolojilerinin geliştirilmesinde ve kullanılmasında, özellikle Sodyum-Sülfür (NaS) ve Lityum-İyon gibi teknolojiler söz konusu olduğunda en önde gelen ülkedir denilebilir. Buna bağlı olarak Dünya üzerinde Li-iyon akü teknolojisi kullanan ilk denizaltının da pek yakında Japon Donanmasının hizmetine girecek olması beklenen bir gelişme olarak kabûl edilebilir.

Diğer taraftan akü teknolojileri üzerindeki geliştirme çalışmaları da daima devam etmektedir ve Lityum-İyon son durak değildir. Bu alanda yaşanan en yeni gelişmenin Katı-Hâl olarak adlandırılan akü teknolojisi olduğu söylenebilir. Şimdilik temelde tüketici elektroniklerine yönelik olarak yürütülen çalışmaların belli bir olgunluk seviyesine eriştikten sonra denizaltılar ve torpiller üzerinde kullanılabilmesi de 2025-2030 döneminden itibaren kuvvetle muhtemel görünüyor.

Günümüz elektronik aletlerinin temel bileşenlerinden birini sağlayan, neredeyse herkesin üzerinde taşımakta olduğu Lityum-İyon akü teknolojisi 1980'de Oxford Üniversitesinde John Goodenough ve birkaç çalışma arkadaşı tarafından icât edilmişti. Lityum-İyon 1991'de bir Japon elektronik üreticisi tarafından dizüstü bilgisayarlarda ve telefonlarda ilk kez kullanılarak ticarileştirildi.

Li-iyon aküler elektriği ileten sıvı bir elektrolit ile birbirinden ayrılmış katı anot ve katot'tan meydana gelmektedir. Bununla birlikte bahsi geçen yeni nesil akü katı hâl bir tasarıma sahiptir yani içinde herhangi bir sıvı bileşen mevcut değildir, sıvı elektrolit yerine daha verimli katı bir cam bileşimi kullanılmaktadır.


Kurşun-Asit, Lityum-İyon ve Katı-Hâl akü karşılaştırması

Resim.1) Hacim tabanlı enerji yoğunluklarının Katı-Hâl, Lityum-İyon ve Kurşun-Asit temelli karşılaştırılması.


1996'da Lityum-Polimer, 1999'da Lityum-Fosfat aküler kullanılmaya başlanmıştır. Lityum-İyon temelli akülerde, gerek akü kimyası, gerekse üretim ve kalite kontrol süreçleri son derecede hassastır ve üretim safhasında yeterli dikkât gösterilmediği durumlarda akü patlamaları ve yangınlar yaşanabilmektedir. Özellikle bir yolcu uçağında Lityum-İyon akü sebebiyle çıkan yangın sonucunda bu akülerin denizaltılar gibi hassas askerî araçlar üzerinde kullanılması, sahip olduğu pek çok üstün özelliğe rağmen gecikmiştir.


Denizaltılar ve Aküler

Japon Donanması için inşa edilen, Dünyanın mevcut en gelişmiş konvansiyonel denizaltı tasarımı olduğu rahatlıkla iddia edilebilecek Sōryū Sınıfı üzerinde Dizel-Elektrik jeneratörler, Kurşun-Asit aküler ve Stirling Motorlu HBT1 sisteminden [Resim.2] oluşan bir konvansiyonel tahrik sistemi mevcuttur.

Daha önce de ele alındığı üzere inşa programı devam ederken yaşanan bazı uluslararası gelişmeler neticesinde muhtemelen inşaları hâlen devam etmekte olan 11. ve 12. denizaltıların artık HBT sistemine sahip olmayacağı ve aslında bir yandan bu kaybı karşılayabilmek ve ilave olarak yeni teknolojiyi gerçek şartlarda deneyebilmek için Lityum-İyon akülerin kullanılacağı açıklanmıştı.

İnşasına başlanmış olması kuvvetle muhtemel olan Sōryū Sınıfının 13. ve son gemisinde ise hem Lityum-İyon aküler ve hem de Japonya tarafından geliştirilmiş yeni bir Yakıt Hücresi temelli HBT sisteminin [Resim.2] kullanılacağı beklenmektedir. Fakat yine de tam olarak Sōryū Sınıfının hangi gemisi üzerinde hangi tahrik sistemi olduğu hususu en azından şimdilik biraz bulanıktır.

Nihayetinde Japonya denizaltılar üzerinde ilk kez Lityum-İyon teknolojisini kullanan ülke olmuştur. Muhtemelen ikinci ülke ise geçtiğimiz günlerde açıklanan ihale sonucuna göre Tip 212NG'yi tercih eden Norveç olacak gibidir. Bugüne kadar inşa edilen Tip 212'lerde ise Kurşun-Asit aküler kullanılmaktadır.


Soryu Sınıfı denizaltılar. Stirling Motoru ve Yakıt Hücresi çözümleri

Resim.2) Soryu Sınıfı Japon denizaltılarında başlangıçta kullanılmakta olan Stirling Motoru temelli Havadan Bağımsız Tahrik sistemi (sol) Soryu programın inşa edilmekte olan son denizaltısı ile yerini PEM türü Yakıt Hücresi'ne (sağ) dayanan HBT'ye bıraktı.


Geliştirilmekte olan Katı-Hâl akü teknolojisi Lityum-İyon'a göre daha yüksek enerji saklama imkânı sağlamakta olduğu gibi Lityum-İyon akülerinin taşıdığı bazı tehlikelerini de barındırmamaktadır. Katı-Hâl akülerin Lityum-İyon akülere temel üstünlükleri:

  1. Üç kat daha yüksek enerji saklama
  2. Daha hızlı doldurulabilme
  3. Patlama ve yangın tehlikesi taşımama
  4. Düşük sıcaklıklarda çalışabilme
  5. Daha düşük maliyet

olarak sayılabilir. Japonya ayrıca Katı-Hâl aküleri üzerinde de yoğun olarak çalışmaktadır ve geçtiğimiz sene onaylanan daha fazla denizaltı inşa etme kararı ile ortaya çıkan ve şimdilik belli bir ismi mevcut olmadığı için Sōryū-2 diyebileceğimiz yeni denizaltı sınıfında kabaca, 2025'ten itibaren Katı-Hâl akülere geçiş yapılacağı ve 2030 sonrasında hizmetteki bütün denizaltıların sadece bu akülerle donatılacağına yönelik belirgin bazı işaretler mevcuttur.

Yine Japonya tarafından gerçekleştirilmiş bulunan insansız sualtı araçları temelindeki çalışmalar değerlendirildiğinde görülebileceği üzere Katı-Hâl teknolojisi akülerin enerji yoğunlukları mevcut PEM Yakıt Hücreleri ile rekabet edebilecek düzeydedir.


Türkiye?

İşte yukarıdaki bu son cümle bizi de yakından ilgilendirmektedir (en azından ilgilendirmelidir diyelim). Daha önce de ele alınmaya çalışıldığı gibi 2020 sonrasında kullanmaya başlayacağımız %100 ithâl ve tamamen dışa bağımlı alman HBT sistemine çok büyük paralar ödeyip üstüne ömür boyu kullanım maliyeti açısından daha da fazlasını ödeyeceğimiz kesindir.

Oysa bu bedelin sadece küçücük bir kesirini ar-ge için ayırsak ve mesela Katı-Hâl akü teknolojisine odaklansak MİLDEN için tamamen yeni, gelişmiş ve bağımsız bir teknoloji üretebilirdik. Geleceğe yönelik geçmiş zaman kullanmak biraz garip oldu ama hatalı da sayılmaz zirâ Reis Sınıfında olduğu gibi MİLDEN için de akülerin yine Almanya'dan ve muhtemelen Li-İyon türünde alınacağı daha şimdiden az çok belli gibi öyle değil mi?

Oysa Üniversiteler ve Tübitak desteğiyle gerçekte bu amaçla kurulmuş olan Gölcük Denizaltı Batarya Fabrikasında Katı-Hâl akü teknolojisinin geliştirilip üretilememesi için geçerli bir sebep mevcut değil. [Resim.1] üzerinde görülebileceği ve rahatça anlaşılabileceği üzere gelecek nesil Katı-Hâl aküler ile günümüzün Kurşun-Asit aküleri arasındaki enerji yoğunluğu farkı son derece büyüktür. Şarj hızları, dayanıklılık, güvenlik vesaire gibi diğer önemli değişkenler üzerinden karşılaştırıldığında da arada büyük farklar mevcuttur vesaire.

Bu yönde kısa bir örnek vermek gerekirse; Türkiye'de geliştirildiği varsayılan bir Katı-Hâl akünün mesela Preveze Sınıfı bir denizaltımız üzerine uygulandığını varsayarsak ortaya çıkacak iyileştirilmiş denizaltının sualtı performansı 2020'lerde kullanmaya başlayacağımız HBT'li Reis Sınıfından daha üstün olabilecektir, üstelik çok daha düşük maliyetle ve başkalarına bağımlı olmadan. Tabii böyle bir değişikliğin sadece aküleri değiştirmekten çok daha kapsamlı bir çalışma gerektireceği de aşikârdır, örnek sadece durumu kısaca ifade edebilmek için verilmiştir.


Mir'at-ül Memâlik

Bu altbaşlığı doğrudan büyük denizci Seydi Ali Reis'in meşhur eserlerinden birinin adından aldım ki bu vesileyle kendisinden de bahsetmiş olduk. Ama tek sebep de bu değildi ve türkçe'ye çevirirsek ifadenin anlamı şudur ki "Ülkelerin Aynası" olarak pekâlâ aşağıdaki hikaye ile de uyumludur.

Mevzu buraya nasıl kaydı denirse; yazının başlarında Lityum-İyon akülerin John Goodenough adlı bir akademisyen tarafından 1980 senesinde icât edildiğinden bahsedilmiş idi. Ve kaynak [2]'den öğrenebiliyoruz ki J. Goodenough şimdilerde Teksas Üniversitesinde idare ettiği takım ile birlikte Katı-Hâl akü teknolojisinin geliştirilmesi için çalışıyormuş. Bunda ne var mı diyorsunuz. O zaman şunu ilave etmek gerekli ki Bay Goodenough bugün itibarı ile 94 yaşında, evet bir yazım hatası yok; doksandört.

Aslında bu durum bazı ülkelerde benzerlerine sıklıkla rastlanabilen türde bir vak'a. Mesela bu bağlamda, meslekî alâka sebebiyle olsa gerek, aklıma hemen Igor Dmitriyevich Spasskiy geldi. Kendisi 35 sene boyunca Sovyet/Rus atom denizaltılarını tasarlayan Rubin Tasarım Bürosunu yönetmiş bir bilimadamı ve mühendistir. 200'den fazla nükleer denizaltının tasarımından sorumlu olduğu gibi mesela en yeni Rus balistik füze denizaltısı olan Yuri Dolgorukiy (Proje 955) için de görev yapmış olup halen Rus denizaltı teknolojilerinin geliştirilmesine yönelik akademik ve teknik çalışmalarına devam etmektedir. Spasskiy bugün itibarı Goodenough'a göre çok daha genç olup(!) sadece 91 yaşındadır ve denizaltı mühendisliği alanında yaşayan efsane olarak kabûl edilmektedir.

Böyle pek çok örneğe Rusya'da, Çin'de, Japonya'da, ABD'de veya İngiltere'de vesaire kolaylıkla rastlayabilirsiniz. Peki Türkiye'de neyle karşılaşırsınız:

Büyük ölçüde daha askerden gelir gelmez emeklilik hesapları yapmaya başlayan, ilk fırsatta da emekli olup kendini; türüne bağlı olarak ya Bodrum-Çeşme-Ayvalık hattında rakı-balık-eczane eksenine ya da İstanbul-Köy hattında kahvehane-eczane eksenine atarak hayatının geri kalanını devletin sağladığı bütün imkanları dibine kadar kullanarak, hiçbir iş yapmadan tüketme hayaliyle yanıp tutuşan insanlar ile.

İşte ülkeler, işte ayna! Hangi milletlerin dünya üzerinde bir iddiası ve hak talebi olduğu, hangilerinin de ezilmeye ve sürünmeye mahkûm olduğu ve hangi milletlerinin çalışkanlık, dürüstlük, ahlâk gibi bir Müslümanda olması gereken en temel beşerî niteliklere sahip olduğu ve dahi hangilerinin sahip olmadığı açık değil mi? Şu ülke şöyle yaptı, bu da böyle yaptı, o yüzden başımıza bunlar geldi diye sızlanıp durmak ne kadar da kolay ve aldatıcı ama asıl sorulması gereken ise aşikâr: Biz Ne Yaptık?

Uzak geçmişimize baktığımızda ise millet ve devlet olarak en güçlü olduğumuz dönemlerin altında yatan gerçek etkinin kaynaklarından bazılarını da aslında kolayca anlayabiliriz. Mesela büyük velî Ahî Evran moğollar Kırşehir'e saldırdığında elde kılıç çarpışarak şehit olduğunda 93 yaşındaydı, efsanevi denizci Turgut Reis Malta cephesinde şehit olduğunda 83, Koca Murat Reis Kara Cehennem Cengi'nde haçlılarla göğüs göğüse çarpışırken şehit olduğunda tam 103 yaşındaydı. Mimar Sinan ustalık eseri Selimiye'yi tamamlandığında 85 yaşlarındaydı ve bu örnekler saymakla bitmeyecek kadar çoktur...

♦ Açıklamalar

1. HBT: Havadan Bağımsız Tahrik [geri]

♦ Kaynaklar

1. Alternative Strategy for a Safe Rechargeable Battery, 2017, M. H. Braga - N. S. Grundish - A. J. Murchisona - J. B. Goodenough
2. https://news.utexas.edu/2017/02/28/goodenough-introduces-new-battery-technology
 







Telif Hakkı © 1997-2017 [uskudar.biz] - sürüm 5.5.1 - Bütün Hakları Saklıdır. Kullanım şartları için tıklayın!
Joomla! GNU/GPL lisansı altında özgür bir yazılımdır.