Elektrikli ve Hibrit Araçlardaki Elektrik Motorlarının İçten Yanmalı Motorlarda Oluşan 〖CO〗_2 Emisyonunda Meydana Getireceği Değişimin Tahmini ve Verimliliğe Etkisi: Türkiye Örneklemesi

Abstract

Günümüzde, artan hava kirliliği sorunu, iklim değişikliği, petrol rezervlerinin hızlı tükenmesi ve pahalı olması, ulaşım sektöründe çevre dostu, verimli ve sürdürülebilir çalışmaların artmasına neden olmaktadır. Bu sebeple, ulaşım sektöründe, elektrikli ve hibrit araçların kullanımının yaygınlaşması için çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada, elektrikli ve hibrit araçların tarihi gelişimi, yapısı, çalışma prensibinin yanı sıra ülkemizde satışı yapılan elektrikli ve hibrit araçlar incelenerek, kullanılan elektrik motor tiplerinin diğer araç motorlarına göre sağlayacakları verimlilik ve 〖CO〗_2 emisyonu etkisi ve önümüzdeki dönemler için tahmini yapılmaktadır. Elektrikli ve hibrit araçlarda tercih edilen motorlar; verimlilik, maliyet, güç yoğunluğu ve güvenirlilik kıstasları açısından karşılaştırılmaktadır. Fırçasız DA motorları, verimlilik ve performans açısından daha iyi olduğu ancak daha maliyetli olduğu belirlenmektedir. Kalıcı mıknatıslı senkron motorlara sahip elektrikli araçların, verimlilik ve maliyet açısından optimum olduğu değerlendirilmektedir. İçten yanmalı motor kullanan araçlar elektrikli ve hibrit araçlarda kullanılan motor tiplerinin 〖CO〗_2 emisyon değerleri, temel istatistik tahmin yöntemleri kullanılarak karşılaştırılmaktadır. Karşılaştırma sonucunda, gelecekte 〖CO〗_2 emisyon oranının % 2 ve üzerinde azalması beklenmektedir.

Keywords

• Verimlilik
• 〖CO〗_2 emisyonu
• Elektrikli araçlar
• Hibrit araçlar
• Elektrik motorları

Estımate of Change in 〖CO〗_2 Emission Occurring in Internal Combustion Engines Generated By Electric Motors in Electric and Hybrid Vehicles in Transportation and Its Effect on Productivity: A Sample of Turkey

Abstract

Today, increasing air pollution problem, climate change, rapid depletion of oil reserves and their being expensive cause an increase in environmentally friendly, efficient and sustainable work in the transportation sector. For this reason, efforts are being made to expand the use of electric and hybrid vehicles in the transportation sector. In this study, the efficiency and 〖CO〗_2 emission effects provided by the electric motor types used compared to other vehicle engines are estimated by examining the electric and hybrid vehicles sold in our country as well as the historical development, structure and working principle of electric and hybrid vehicles. Preferred engines in electric and hybrid vehicles are compared in terms of efficiency, cost, power density and reliability. Brushless DC motors are determined to be better in terms of efficiency and performance, but costlier. Electric vehicles with permanent magnet synchronous motors are considered to be optimum in terms of efficiency and cost. 〖CO〗_2 emission values of engine types used in vehicles using internal combustion engines electric and hybrid vehicles are compared using basic statistical estimation methods. As a result of the comparison, it is expected that the 〖CO〗_2 emission rate will decrease by 2% or more in the future.

Keywords

• Efficiency
• CO〗_2 emission
• Electric vehicles
• Hybrid vehicles
• electric motors

References

1. [1] Abo-Khalil, A. G., Abdelkareem, M. A., Sayed, E. T., Maghrabie, H. M., Radwan, A., Rezk, H., & Olabi, A. G. (2022). Electric Vehicle Impact on Energy Industry, Policy, Technical barriers, and Power Systems. International Journal of Thermofluids, 100134.
2. [2] Durmuş, F. S. & Kaymaz, H. (2020). Elektrikli Araç Şarj Yöntemleri. Akıllı Ulaşım Sistemleri ve Uygulamaları Dergisi, 3 (2) , 123-139.
3. [3] Ban, M., Zhang, Z., Li, C., Li, Z., & Liu, Y. (2021). Nanogridlere dayalı elektrikli araç pil değiştirme-şarj sistemi için en uygun zamanlama. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 130, 106967.
4. [4] Kakillioglu, E. A., Aktaş, M. Y., & Fescioglu-Unver, N. (2022). Self-controlling resource management model for electric vehicle fast charging stations with priority service. Energy, 239, 122276.
5. [5] Mollahasanoğlu, M. & Okumuş, H. (2021). A Review of Three Phase AC-DC Power Factor Correction Converters for Electric Vehicle Fast Charging. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, Ejosat Özel Sayı 2021 (RDCONF) , 663-669.
6. [6] Kaymaz, H. & Demir, M. F. (2020). Elektrikli Otomobiller için Çekiş Motor Tip Seçimi. International Periodical of Recent Technologies in Applied Engineering, 2 (1) , 35-41.
7. [7] Xue, X. D., Cheng, K. W. E., & Cheung, N. C. (2008). Selection of electric motor drives for electric vehicles. In 2008 Australasian Universities power engineering conference, 1-6.
8. [8] Huang, C., Lei, F., Han, X., & Zhang, Z. (2019). Determination of modeling parameters for a brushless DC motor that satisfies the power performance of an electric vehicle. Measurement and Control, 52(7-8), 765-774.

9. [9] Aktas, M., Awaili, K., Ehsani, M., & Arisoy, A. (2020). Direct torque control versus indirect field-oriented control of induction motors for electric vehicle applications. Engineering Science and Technology, an International Journal, 23(5), 1134-1143.
10. [10] Gökkozan, H. (2020). Traction Motors and Motor Drivers Used in Electric Vehicles. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , (19) , 105-111.
11. [11] Statistics report, CO2 Emissions from Fuel Combustion, https://enerji.mmo.org.tr/wp-content/uploads/2020/08/IEACO2_Emissions_from_Fuel_Combustion_Overview_2020_edition.pdf (Erişim tarihi: 20.03.2022).
12. [12] Hubka, L. (2019, May). Electric cars in the czech republic–the analysis of co2 emissions reduction. In 2019 20th International Carpathian Control Conference,1-6.
13. [13] Xu, B., Sharif, A., Shahbaz, M., & Dong, K. (2021). Have electric vehicles effectively addressed CO2 emissions? Analysis of eight leading countries using quantile-on-quantile regression approach. Sustainable Production and Consumption, 27, 1205-1214.
14. [14] Küfeoğlu, S., & Hong, D. K. K. (2020). Emissions performance of electric vehicles: A case study from the United Kingdom. Applied Energy, 260, 114241.
15. [15] Junak, J. (2015, November). Development of vehicle drivetrain and its components-solutions for CO2 reduction. In 2015 International Conference on Sustainable Mobility Applications, Renewables and Technology (SMART), 1-6.
16. [16] Karabasoglu, O. (2021). Hibrit ve Elektrikli Araçlar için Güç Aktarım Sistemi Bağlantılı Yeşil Rotalama. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 23 (68) , 421-433.
17. [17] Chan, C.C. (2013). The rise & fall of electric vehicles in 1828–1930: lessons learned Proceedings of the IEEE, 101(1):206 – 212.
18. [18] Bhatt, P., Mehar, H., & Sahajwani, M. (2019). Electrical motors for electric vehicle–a comparative study. Proceedings of Recent Advances in Interdisciplinary Trends in Engineering & Applications (RAITEA).
19. [19] TÜİK, Sera Gazı Emisyon İstatistikleri, 1990 – 2019, Yayım Tarihi: 30 Mart 2021, Sayı: 37196.
20. [20] TÜİK, Trafiğe kayıtlı otomobillerin yakıt cinsine göre dağılımı, 2004 - 2021, Yayım Tarihi: 23 Şubat 2021, Sayı: 37411.
21. [21] TEHAD, Türkiye Elektrikli ve Hibrit otomobil satış sayıları, 2021, https://www.tehad.org/2022/01/16/2021-yili-elektrikli-ve-hibrid-satis-rakamlari-belli-oldu/ (Erişim tarihi: 20.03.2022).