BİR BMW BATARYA HÜCRESİNİN YAŞAMI.

Gelecek burada şekilleniyor. Burası, her şeyin başladığı yer. Ortama tam bir sessizlik hakim, bu sessizlik yalnızca laboratuvar ekipmanının sürekli devam eden gürültüsüyle kesintiye uğruyor. Münih’te son derece temiz ve modern bir yerdeyiz, BMW Group Batarya Hücresi Uzmanlık Merkezi’nde... Mavi renkli koruyucu takımları ve tek kullanımlık turkuaz eldivenleri ile aralarında kimyager ve süreç mühendislerinin de yer aldığı 200 bilim insanı ve uzman var burada. Yarının batarya teknolojisinin yaratıldığı, 12.000 metrekarelik bir tesisten söz ediyoruz. Batarya hücresi teknolojisi ve elektrikli otomobil bataryası üretim süreçleri, bu ultra modern laboratuvarlarda ve araştırma tesislerinde her geçen gün daha da rafine hale geliyor. BMW Group, bir batarya hücresi içerisinde tam olarak nelerin meydana geldiğini, ideal kimyasal bileşimin ne olduğunu, bir batarya hücresi tasarımının nasıl göründüğünü ve sürdürülebilirliği korurken seri üretimin nasıl gerçekleştirebileceğini tam olarak anlamak üzere çalışmalarını sürdürüyor. Uzmanlar bu yolculuğu kek pişirmeye benzetiyor. Nasıl mı?

Hücre kimyasını kekin tarifi gibi düşünün. Kekin, yani lityum iyon batarya hücresinin malzemeleri ise katot, anot, ayırıcı ve batarya elektroliti olmak üzere dört bileşenden oluşuyor. Burada doğru miktarda ve kalitede malzemenin bir araya gelmesinin yanı sıra, bunları nasıl bir araya getirdiğiniz ve nasıl hazırladığınız önemli. Kekin pişeceği her fırın aynı olmuyor ne de olsa. Temel ham maddelerin bileşimi, enerji ve güç yoğunluğu, kullanım ömrü gibi her unsur, BMW Group Batarya Hücresi Uzmanlık Merkezi’nde araştırılıyor. Bu sayede laboratuvar mevcut bilgisini artırabiliyor, gelecekte adından sık söz ettirecek olan, otomobil bataryalarına yönelik farklı trendleri izleyebiliyor ve bu gelişimi şekillendirmeye yardımcı olabiliyor. BMW Group aynı zamanda tedarikçilerden hangi batarya hücresi formatlarının edinileceğini; hangi malzemelerin, hangi koşullar altında kullanılabileceğini belirleyebiliyor. BMW Group bu bileşenlerin kullanımıyla ilgili olarak, sürdürülebilirliğe de özellikle önem veriyor.

BMW Yönetim Kurulu Başkanı Oliver Zipse diyor ki, “Sürdürülebilirlik konularında öncü olduğumuzdan, batarya hücresi tedarikçileri arasında da söz sahibi konumdayız. Hücre üreticileriyle, beşinci batarya hücresi neslini üretirken yalnızca yeşil enerji kullanacakları konusunu daha şimdiden sözleşmeye bağladık. Bu yıldan itibaren bu teknolojiyi BMW iX3 ile yollara taşıyacağız. Daha sonra, örneğin BMW iNEXT ve BMW i4 ile bu uygulamayı ürün yelpazemize yayacağız. Artan hacimle birlikte yeşil enerji kullanımı, önümüzdeki on yıl içinde 10 milyon tonun üzerinde CO2 tasarrufu yapılmasını sağlayacak. Karşılaştırma yapmak gerekirse bu rakam kabaca her yıl Münih gibi bir metropolün yaydığı CO2 miktarına denk geliyor.” Batarya Hücresi Uzmanlık Merkezi, hem günümüzün hem de geleceğin BMW otomobillerinin ihtiyaçlarını en uygun şekilde karşılayacak bir otomotiv batarya hücresinin prototipini işte böyle yaratıyor.

BMW Group, şirket laboratuvarında bir batarya hücresindeki aktif malzemelerin bileşim ve oranlarını araştırıyor. Katot, yani pozitif kutup şu anda lityum-nikel-manganez-kobalt oksitlerinden meydana geliyor. Negatif kutup, yani anot içinse grafit kullanılıyor. BMW Group, özellikle lityum ve kobalt gibi temel ham malzemeleri tedarik ederken çevresel standartlara uyum ve insan hakları konularına öncelik veriyor. Şirket, ham maddenin etik sorumluluklara uygun şekilde çıkarılması ve bu sürecin değer zincirinin en başında başlaması gerektiğine inanıyor, yani ham madde madenlerinde. BMW Group bu amaç doğrultusunda, yakında pazara sunulacak beşinci nesil batarya hücrelerinin tedarik zincirini yeniden yapılandırdı; 2020’den itibaren kobalt ve lityumu doğrudan (aracısız bir şekilde) satın alarak bu ham maddeleri kendi batarya hücresi üreticilerine sunacak.

Bu aşamada, bir bataryanın yaşamındaki belirleyici safha olan kullanım dönemi başlıyor. BMW Group, 2023 itibarıyla elektrikli otomobil ürün yelpazesini 25 modele çıkartmayı düşünüyor (➜İlginizi çekebilir: Elektrikli Otomobil Türleri), bunların yarısından fazlasının da tamamen elektrikli modeller olması planlanıyor. Buradaki öncelik, Elektrikli Otomobil bataryalarının yeni elektrikli otomobillere uygun hale getirilmesi ancak önemli olan boyutu değil, teknolojisi ve daha da önemlisi verimliliği. Yeni otomobiller için en iyi elektrikli menzil şimdiden tek şarjla 600 km’ye ulaştı ve bu menzil artmaya devam ediyor. Burada, otomobil bataryalarının kullanım ömrünü ağırlıklı olarak sürücünün kullanım tarzının belirlediğini unutmamakta fayda var. Örneğin otomotiv bataryası için hızlı şarj cihazının kullanılması, geleneksel batarya şarj cihazına göre batarya üzerinde daha fazla baskı oluşturuyor.

Ortam sıcaklığı, döngü sayısı, deşarj seviyesi ve bataryanın yaşı da, kullanımından bağımsız olarak, bataryanın ömrünü etkileyen faktörler arasında sayılıyor. BMW bataryalarının kullanım ömürleri, beklentileri halihazırda büyük ölçüde aştı. BMW bataryaları için mevcutta 8 yıl ve 160.000 kilometreye kadar olmak üzere garanti sunuluyor. BMW Elektrikli Otomobilleri’ndeki bataryalara, yıllarca kullanıldıktan ve kullanım ömürlerini tamamladıktan sonra da veda etmiyoruz. Çünkü elektrikli otomobil bataryaları (➜ İlginizi çekebilir: Elektrikli Otomobil Efsaneleri), artık otomobil sürmek için yeterli gerekliliklere sahip olmadığında bile %70 ile 80 arasında enerji depolama kapasitesine sahip.

Kuzey Almanya’daki Hamburg limanında 26 x 6 m’lik bir konteyner, görünüşe kanmamak gerektiğinin açık bir göstergesi. Her şey içeride olup bitiyor. Burada BMW Elektrikli Otomobilleri’nde batarya olarak kullanıldıktan sonra yeniden kullanılmak üzere ikinci bir hayata geçiş yapan 2.600 batarya modülü bulunuyor. Bu batarya hücreleri sabit enerji depolama cihazları olarak kullanılmak üzere artık yeni bir amaca sahip. Bu hücrelerin güçleri bir araya getirilerek saniyeler içinde kullanıma sunuluyor ve enerji şebekesinin sabit kalmasını sağlıyor. Bu tam olarak ne anlama mı geliyor? Gün (ve gece) boyunca şebekeyi besleyen elektrik miktarı, tüm tüketicilerden gelen tahmini talebi temel alıyor. Her 15 dakikada bir tahmin yapılarak hangi güç üretim sistemlerinin bu talebi karşılayabileceği belirleniyor. Birçok yerde öncelik rüzgar ve güneş enerjisinden elektrik üretimine veriliyor, ancak bu tip enerjilerin hava koşullarına bağlı olduğundan %100 öngörülebilir olmadığını da belirtmekte fayda var.

Enerji üreticisi Vattenfall’da teknoloji geliştirmeden sorumlu proje müdürü Daniel Hustadt konuyu şöyle açıklıyor: “Second Life gibi batarya depolama sistemleri işte burada sahneye giriyor. Bataryalar, tedarik ve talep arasındaki dengeyi güvence altına almak üzere bu dalgalanmaları dengeleme görevini üstleniyor. Üretimde veya talepteki dalgalanmalar nedeniyle şebekede çok fazla enerji varsa bataryalar fazla miktarı depoluyor. Enerji yeterli olmadığında ise batarya enerji besliyor. Tüm bunlar saniyeler içinde gerçekleşiyor!”.

“İkinci hayat” kullanımında, bir batarya hücresinin enerji içeriğinin tamamen tüketilmesi on yıl alıyor; bu noktadan sonra batarya geri dönüştürülüyor. Benzer şekilde Almanya’nın Leipzig şehrindeki BMW Group fabrikasındaki depolama çiftliğinde de otomobillerde kullanım ömrünü doldurduktan sonra hala etkin bir yaşam süren 700 civarında BMW i3 bataryası mevcut. Yenilenebilir enerji açısından tampon depolama görevi gören bataryalar, elektrik depolamaya yardımcı olurken, sürdürülebilir üretime yönelik elektrik maliyetini de azaltıyor.

Sağır edici bir ses koridoru dolduruyor… Torna makinesini kullanan üç kişi, ham maddelerin yerleştirildiği son derece değerli katmanlara ulaşmak üzere batarya modüllerini açıyorlar. Ardından alüminyum muhafaza, elektrot malzemesi ve ayırıcı membran özel bir parçalayıcıda küçük parçacıklara ayrılıyor. Parçalayıcı bataryadan boşaltılan elektrik kullanılarak çalıştırılıyor ve saatte 500 kg malzemeyi parçalayabiliyor. Kendimizi Aşağı Saksonya eyaletindeki Duesenfeld kimya firmasının merkezinde buluyoruz. Bu şirket, Northvolt ve Umicore dahil olmak üzere diğer birçok şirketle birlikte BMW Group’un elektrikli otomobillerinden çıkan lityum iyon bataryaları tamamen geri dönüştürüyor.

Kullanılan yöntemler çok çeşitli. Batarya hücresi parçalanabiliyor ya da içinde barındırdığı metallerin eritilerek ayrılması amacıyla bir pirometalürjik işlemle fırında çok yüksek seviyelerde ısıtılabiliyor. Elektromobilite, yalnızca kullanılan bataryaların geri dönüştürülebilmesi halinde sürdürülebilirliği başarmış kabul ediliyor ve malzeme döngüsü ham maddelerin kapsamlı şekilde geri dönüştürülmesi sayesinde mümkün olan en iyi şekilde sonlandırılıyor. Bu da bizi her şeyin başladığı yere geri getiriyor: BMW Group Batarya Hücresi Uzmanlık Merkezi’ne. BMW’de bir batarya hücresi geliştirilirken bile, bu batarya hücresinin geri dönüşüm işleminin ardından ham maddelerin yeniden kullanımı sayesinde sürdürülebilirlik sağlanıp sağlanmayacağı göz önünde bulunduruluyor. Döngü, işte şimdi tamamlandı.