1

ALTERNATĠF MOTORLAR VE YAKITLAR

1.BĠTKĠSEL YAKITLARLA ÇALIġAN

MOTORLAR Dizel motorlarda yakıt olarak kullanılan ve yenilenebilir biyolojik maddelerden

üretilen yakıtlar biodizel veya biomotorin olarak adlandırılmaktadır. Benzinli araçlar içinde

biyolojik yakıtlar üretilmesine rağmen dizel motorlarda sıkıştırma oranının yüksek olması sebebiyle daha iyi sonuçlar ve yanma performansı elde edilmektedir.

1.1.Motorlarda Kullanılan Bitkisel Yakıtlar

Motorlarda bitkisel yağların yanı sıra hayvansal yağlar da yakıt olarak

kullanılabilmektedir. Genellikle kolza, soya, mısır, pamuk ve ayçiçeği gibi bitkisel ürünlerin yağlarından biomotorin yakıt üretiminde faydalanılır. Biodizel saf olarak kullanılabileceği

gibi petrolden elde edilen motorinle karıştırılarak da kullanılmaktadır. İlk defa 1900‟lü

yıllarda Rudolf Diesel tarafından yer fıstığı yağı kullanılarak dizel motor çalıştırılmasına rağmen petrolün çok miktarda bulunması ve bu sektörün hızla gelişmesi insanları motorin

kullanımına yönlendirmiştir. Ancak 1970 petrol krizi ve tüm dünyada çevre bilincinin

artmasıyla alternatif yakıtlar araştırılmaya başlanmış ve ilk olarak da 1992 yılında Amerika Ulusal Soy Dizel Araştırma gurubu tarafından biodizel (biomotorin) üretimi yapılmıştır.

1.2.Bitkisel Yakıtların Özellikleri

Bitkisel yağlar, organik olarak metil veya etil esteridir. Biodizel üretiminde en çok tercih edilen bitki ise soya fasulyesidir. Elde edilen bitkisel yağlar, alkol (metanol) ile

karıştırılarak sodyum hidroksitle tepkime hızlandırılır. Bu kimyasal reaksiyon sonunda bir

ester ve gliserin oluşur. Kimyasal olarak esterlemenin tanımı ise ortamdan tri-gliserin molekülü veya yağ asidi almak, serbest asitleri nötrleştirmek, gliserini çıkarmak ve bir alkol

esteri oluşturmaktır. Yukarıdaki söylenenleri gerçekleştirmek için metanol (odun alkolü)

sodyum hidroksitle karıştırılır ve sodyum metoksit elde edilir. Bu tehlikeli sıvı bitkisel yağla karıştırılıp dinlenmeye bırakılınca gliserin dibe çöker ve metil ester (biomotorin) üstte kalır.

2

Ester yakıt olarak kullanılırken gliserin de sabun, gübre ve daha birçok endüstriyel ürün yapımında kullanılmak üzere sevk edilir. Bu kimyasal yönteme transesterifikasyon yöntemi denilmektedir. Bir diğer yöntemde ise bitkisel yağlar veya kullanılmış eski yağlar süzülerek

filtre edildikten sonra maksimum %20 oranında motorine karıştırılarak kullanılmaktadır.

Biomotorin verim olarak ve motor performansı yönünden motorine eş değer bir yakıt türüdür. Tablo 1.1‟de biomotorin üretilebilecek bitkiler ve yağ verimleri görülmektedir.

Tablo 1.1: Biomotorin üretilebilecek bitkiler ve yağ verimleri

Yağ Bitkisi

Kg Yağ/Hacim

Yağ Ġçeriği

Acı Bakla 195 6-9

Aspir 655 25-37

Ayçiçeği 800 35-40 Badem 1125 25-50 Bal kabağı 449 24-30

Bezir Yağı 442 49-51 Ceviz 4500 60

Fındık 405 65-75 Hardal 481 27-35

HaĢhaĢ 978 40-50 Jajoba 528 48-52

Jatropha 1590 50 Kakao 863 50

Kenevir 305 30-35 Keten 402 38

Kolza 1000 33-40 Mahun Cevizi 148 38-46

Mısır 145 5-6 Palm 189 50

Pamuk 273 20 Soya 375 17-26

Susam 585 50

Yer Fıstığı 890 36-50 Zencibar 1119 35-38 Zeytin 1019 35-70

1990 yılında Kanada‟da CANOLA (Canada ve Oil isimlerinin birleşmesinden

türetilmiş ve Kanada‟nın genetik ıslah ile 1956 yılında geliştirdiği bir üründür) ekimine

başlanmış fakat pahalılığı sorun olamaya başlayınca 1994 yılında Brassica Juncia çeşitlerine yönelmekle maliyeti düşürülmeye çalışılmıştır. Kanada, petrol rafine tekniğine benzer bir

yöntem ile biodizel üretimi yapmaktadır. Bu yöntemle setan (dizel yakıt güçlendiricisi),

NAFTA (benzin katkısı) gibi yan ürünler elde edilmektedir. Setan katkılı dizel yakıtı, yeşil

dizel olarak bilinir. Emisyon ve performans testlerinin olumlu olması sebebiyle bu isim

3

verilmiştir. Tüm üretimine rağmen Kanada‟da biodizel yakıt olarak ticari bir sektör haline gelememiştir. Dünyadaki en büyük biodizel üretim tesisi California‟daki Bakersfield tesisinde 1999 üretimi 500.000 galon ve 2002 üretimi 15 milyon galon iken 2003 üretiminin

35 milyon galon olarak belirtilmiştir. 17 Kasım 1997 tarihinde yakıt tankında soya fasulyesinden elde edilen biodizel bulunan küçük bir uçak Minnesota (USA) göklerinde

gösteri uçuşu yapmış ve daha sonraki model uçaklar üzerinde yapılan uzun süreli testlerde,

yakıt verimi ve yakıt temizliğinin yanında yakıt borularında tıkanma ve korozyon

problemlerinde azalma gözlenmiştir. Günümüzde Amerika‟da üretilen biodizel yakıtın

%90‟lık kısmı soya fasulyesi esaslıdır. Smithfield isimli bir şirket çöp atıklarından biyogaz

üretimi yapmaktadır. Bu gaz daha sonra biometanol hâline dönüştürülüp nakledilmekte ve kullanım yerlerinin yakınlarında biodizel hâline getirilmektedir. Aşağıdaki grafikte bazı

ülkelerin yıllık biomotorin üretimleri milyon litre olarak görülmektedir.

Grafik 1: Bazı ülkelerin yıllık biomotorin üretimleri (milyon litre)

1.3 Bitkisel Yakıtların Avantaj ve Dezavantajları Biomotorin, üretildiği ve kullanıldığı ülkelere birçok avantaj sağlamaktadır. Bu

avantajları şu şekilde sıralayabiliriz:

- Ülkenin dışa bağımlılığını azaltır.

- Tarımsal alanın güçlenmesini ve şehre göçü azaltır.

- Tarımsal atıklardan üretilebilir ve üretimi kolaydır.

- Motorinle farklı oranlarda karıştırılabilir.

- Zehirli atıklar içermez ve doğaya zarar vermez (kükürt oksit SOX atılmaz,

toksik etki gösteren PAH %80 azalır).

- Saf ve karışım hâlinde kullanılmasında egzoz gazı daha az zehirleyici olur ve

kokusu daha iyidir. Hidrokarbon ve karbon monoksit yayılımında azalma (Biomotorinin yanması sonucunda çevreye atılan zararlı gazların dizel yakıtına

göre; %15 daha az CO, CO2 oranında %78‟lik bir azalma, %27 daha az HC,

4

%22 daha az partikül, %50 daha az is ve %10 daha düşük ısıl değeri, buna karşın sadece %5 daha fazla NOx ve ortalama yakıt tüketimi dizel motordan %3 daha fazladır).

- Biomotorin kış aylarında da kullanılabileceğini, kış aylarında çok düşük

olmayan sıcaklıklarda motorun ilk çalışmasında sorun çıkarmamaktadır.

- Yakıt filtrelerinde veya yakıt pompalarında herhangi bir probleme rastlanmaz,

ayrıca motor üzerinde bir değişiklik olmadan biodizel kullanılabilmektedir.

Yukarıda verilen sayısal değerler biodizelin türüne göre ve motordan motora değişim gösterebilir.

Aşağıdaki tabloda 10000 km‟de farklı motorlara sahip taşıtların çevreye bıraktığı CO

ve HC miktarları görülmektedir.

EMĠSYONLAR

Benzinli TaĢıt

Dizel TaĢıt

Biodizel TaĢıt

CO (10.000 km/g

Karbon Monoksit)

21

7.5

4.9

HC (10.000 km/ppm (Hidro Karbon)

36

1.5

2.0

Tablo 1.2: Biomotorin ve diğer yakıtların emisyon değerleri

Biomotorinin bazı dezavantajları da bulunmaktadır. Bunlar;

- Maksimum %5‟lik bir verim kaybına neden olurlar. Ancak aşırı yük gibi özel

durumlarda belirlenebilmektedir.

- Tarım sektöründe yeterli ekim yapılmaması ve vergilerin azaltılmaması, bu

ürünün pahalı olmasına sebep olacaktır.

- Yapılan araştırmalar devam etmekte olup, tam bir faydalı üretim şekli geliştirilememiştir.

Biomotorin, Avrupa Birliği‟nde çevre kirliliğini önlemek için kabul edilmiş olan Euro

3 normlarına göre zararsız yakıtlar sınıfına alınmıştır. Aynı standartlar ülkemiz tarafından da kabul edilmiş ve TSE tarafından TS-4236 ve TS-5648 numaralı standartlar olarak tüm

araçlar için uygulanmaktadır. Ancak Avrupa‟da Euro 4 normları yayınlanmış ve

uygulanmaktadır. Bu standartlar, taşıtlar için oldukça ağır çevre koruma standartları

getirmektedir.

1.4.Bitkisel Yakıtların Motor Performansına Etkileri Bitkisel yakıtlar motor performansını fazla düşürmemektedir. Dezavantajlar kısmında

anlatıldığı gibi yaklaşık olarak %5‟lik bir performans düşüşü meydana gelmekte, bu durum da aşırı yükleme durumunda anlaşılmaktadır. Belli bir süre kullanımdan sonra yakıt filtrelerinde veya yakıt pompalarında herhangi bir probleme rastlanmadığı gözlenmiştir. Ayrıca motor üzerinde teknik bir değişim olmadan biodizelin kullanılabilmektedir. Biodizel,

kış aylarında da kullanılabilmekte ve motorun ilk çalışmasında hiçbir sorunla

karşılaşılmamaktadır. Ancak motorinin pullanma sıcaklığı −7°C iken, biomotorininki

5

+3°C‟dir. Bu derecelerde yakıt jel hâline geçmekte ve filtreleri tıkayarak yakıt akışının kesilmesine neden olmaktadır. Bu durum çok soğuk ortamlarda sorun çıkarabileceği için çeşitli katkılarla donma derecesi yükseltilmelidir. Bununla birlikte hava ısısındaki

değişimlerde motor performansını etkilememektedir. Biodiesel iyi bir yağlama yeteneğine

sahip olduğundan yüksek derecede motor aşınması oluşturmamaktadır. Biomotorinin en büyük avantajı egzoz emisyon değerlerinin çok düşük olmasıdır.

Tablo1.3‟te biomotorin üretilen önemli ürünlerin yağlarından elde edilen biomotorin

yakıtlarının fiziksel ve kimyasal özellikleri görülmektedir.

Yakıtlar

Kalori (MJ/kg)

Yoğunluk

(kg/dm3)

Viskozite

(mm2/s)

Setan

sayısı

Parlama

noktası

(°C)

Kimyasal

formülü 27°C 75°C

Motorin 43.35 0.815 4.3 1.5 47 58 C16 H43

Ayçiçeği 40.56 0.878 10 7.5 45 – 52 85 C55 H105 O6

Pamuk 40.58 0.874 11 7.2 45 – 52 70 C54 H101 O6

Soya 39.76 0.872 11 4.3 37 69 C53 H101 O6

Mısır 37.83 0.915 46 10.5 37.6 270 – 295 C55 H103 O6

HaĢhaĢ 38.92 0.921 56 13 - - C57 H103 O6

Kolza 37.62 0.914 39.5 10.5 37.6 275–290 C57 H105 O6 Tablo 1.3: Biomotorine dönüĢtürülmüĢ bitkilerin fiziksel ve kimyasal özellikleri

1.5. Bitkisel Yakıtlı Motorların Bakımları Bitkisel yakıtlar, günümüzde en çok dizel motorlu araçlarda kullanılmaktadır.

Sistemde genelde hiçbir değişiklik yapılmamaktadır. Bu sebeple motor bakım ve tamirleri için dizel motorlar modüllerinden yararlanabilirsiniz.

6

2. WANKEL MOTORLARI

Wankel motor veya diğer adıyla rotary motor, 1954 yılında NSU firmasında tekniker

olarak çalışan Felix Wankel tarafından icat edilmiştir. İlk defa NSU Spider isimli araçta

kullanılan bu motor rallilerde büyük başarı kazanmasına rağmen motor segmanlarının yetersiz kalmasında dolayı çok sorun çıkardığı için üretimi durduruldu. Geçtiğimiz yıllarda

Japon Mazda firması motoru geliştirerek Mazda RX7 isimli bir araç üretti. Fakat bu araç da

pistonlu motorlar karşısında rekabet edemediği için üretimi durdurulmuştur. Ancak günümüzde malzeme ve üretim teknolojilerinin gelişmesi ve alternatif yakıt ile alternatif

motor arayışları ile gündeme gelmiştir. Resim 2.1‟de wankel motoru gösterilmektedir.

Resim 2.1: Wankel motoru

2.1.Wankel Motorların ÇalıĢma Prensibi Wankel (Döner pistonlu) motorunun kullanışlı oluşunun en önemli sebebi mekanik

olarak imalatının kolaylığıdır.

Motorun hareketli olarak iki kısmı vardır:

- Döner piston (rotor)

- Krank mili (eksantrik)

Döner piston; krank mili üzerinde döner. Krank mili, bir nokta yani merkeze göre

dairesel hareketle dönmesine karşılık; üzerinde hareket eden döner piston silindir içerisinde

eliptik bir hareket ile döner. Bu motorlarda supap mekanizması ve supap mekanizmasına

hareket veren eksantrik (kam) mili yoktur. Emme ve egzoz supapları olmamasına rağmen motorun emme zamanında temiz hava ve yakıt karışımı hava giriş geçitlerinden (portları)

girer ve yanma sonundaki zehirli gazlar, egzoz portundan atmosfere çıkar. Döner pistonlar

üzerinde elde edilen güç, krank mili vasıtası ile vites kutusuna geçer. Döner pistonun içindeki dişliler, krank mili üzerindeki dişlilerle birlikte döner. Resim 2.2‟de rotor

görülmektedir. Resim 2.2: Rotor yandan ve önden görünüĢü

7

Pistonla gövde arasındaki izafi hareket redüksiyon oranı 2/3 olan bir çift iç ve dış dişli

ile temin edilmektedir. Resim 2.2‟de gösterilmiş bulunan bu dişlilerden küçük ve dış dişli

olanı gövde üzerinde ve sabit; iç dişli ise pistonla beraber dönmekte ve gövde üzerindeki sabit dişli üzerinde yuvarlanmaktadır. Buna göre eksantrik mili aynı zamanda pistona yatak

vazifesi görmektedir. Eksantrik mili, bir devir döndüğü zaman piston, eksantrik miline

nazaran 120° dönmektedir. Buna göre pistonun gövdeye nazaran bir devir dönüp yanma odasında cereyan eden olayların periyodunu tamamlaması için eksantrik milinin 3 defa

dönmesi gerekir. Yani bir iş elde edebilmek için eksantrik mili dişlisi, dıştaki dişli etrafında

3 x 120° = 360° dönmelidir. Resim 2.3‟te Wankel motorunun komple parçaları

görülmektedir.

Resim 2.3: Wankel motor parçaları

Pistonun her devrinde yanma odalarındaki iş çevrimlerinin tamamlanmış olması

nedeniyle, bu motora zaman bakımından bir isim vermek gerekirse iki zamanlı demek gerekir. Ancak yanma odalarındaki olayların her birisi yani emme, sıkıştırma, ateşleme ve

egzoz eşit açılar işgal etmektedir. Buna göre klasik pistonlu motorlara benzer olarak, bu

motora dört zamanlı demek gerekirdi. Zaten ne olursa olsun bu motorda pistona ve eksantrik miline ait olmak üzere iki devir sayısı tarif etmek mümkündür. İş; eksantrik milinden

alındığına göre ve dışarıya sadece bu milin uçları çıktığına göre eksantrik mili devir sayısının

mukayese için kullanılması daha uygun olacaktır. Resim 2.4: Wankel motorunun kesit resmi

8

2.2. Motor ÇalıĢma Zamanları

Döner pistonlu motorlarda da dört zamanlı pistonlu motorların çalışma prensibi

uygulanmaktadır. Pistonlu motorlarda bulunan alt ölü nokta ile üst ölü nokta arasında pistonun kat ettiği yola strok denilmektedir. Ancak bu motorlarda piston olmadığı için bu

motorlara 4 zamanlı (stroklu) motor yerine, 4 fazlı motor da denilmektedir.

Wankel motorlarında zamanlar:

- 1. zaman: Emme,

- 2. zaman: Kompresyon (sıkıştırma),

- 3. zaman: Ateşleme (iş),

- 4. zaman: Egzoz olarak isimlendirilmektedir.

Bu motorlarda döner piston, motor bloğu içinde yaptığı bir dönme hareketi ile dört zamanı tamamlar. Fakat döner piston üzerinde 120°‟lik açı farkı ile üç ateşleme yüzeyi

vardır. Yani döner piston, bir devrini tamamladığında emme, sıkıştırma, ateşleme

zamanlarını yapar. Böylece bu çalışma prensibi ile az hacimde, çok güç elde edebilmektedir.

2.2.1. Emme Zamanı

İçten yanmalı motorlarda olduğu gibi emme zamanında hava yakıt karışımı silindir içerisine emme portundan alınır. Şekil 2.1‟de emme zamanı görülmektedir.

ġekil 2.1: Emme zamanı

2.2.2.SıkıĢtırma Zamanı

Bu zamanda içeri alınan yakıt-hava karışımı, rotorun iki ucu tarafından silindir

yüzeyine sıkıştırılarak basıncı yükseltilir. Rotor döndükçe silindir içerisindeki karışımı

9

sıkıştırır ve dolguyu ateşlemeye hazır hâle getirir. Şekil 2.2‟de hava-yakıt karışımının

sıkıştırma zamanı görülmektedir.

ġekil 2.2: SıkıĢtırma zamanı

2.2.3 AteĢleme (ĠĢ) Zamanı

Sıkıştırılan hava-yakıt karışımı, bujiler tarafından ateşlenerek yanma olayı gerçekleşir. Yanmayla birlikte oluşan genleşme ve basınç dalgası ile rotor dönmeye başlar ve bu sayede

istenilen güç sağlanmış olur. Şekil 2.3‟te ateşleme zamanı ve motor içerisindeki yanma olayı görülmektedir.

ġekil 2.3: AteĢleme (iĢ) zamanı

2.2.3. Egzoz Zamanı Egzoz zamanında hava-yakıt karışımının yanması sonucu meydana gelen yanmış

gazlar, egzoz portu üzerinden, egzoz manifoldu ve borular aracılığıyla atmosfere gönderilir.

Bu esnada rotorun bir ucu egzoz gazların dışarı gönderirken, diğer ucu emme portunu kapatmaktadır. Şekil 2.4‟te egzoz zamanında motorun iç kısmı görülmektedir.

10

ġekil 2.4: Egzoz zamanı

2.3. Wankel Motorların Avantaj ve Dezavantajları

Wankel motorun bazı avantajları olmasına rağmen halen giderilmeyi bekleyen birçok

dezavantajı bulunmaktadır. Bu dezavantajları şu şekilde sıralayabiliriz:

- Bu zorlukların içerisinde en önemlisi yanma (ateşleme) odasının sızdırmazlık

durumudur. Çünkü normal pistonlu motorlarda yuvarlak piston üzerinde yine

yuvarlak segmanlar ile kompresyonun kartere kaçması önlenirken ateşleme odasının sızdırmazlığı ise silindir kapağının, silindir gövdesine özel conta ve

cıvatalarla sıkılmasıyla sağlanır. Fakat döner pistonlu motorlarda ise döner

pistonun her 120°‟deki pistonun ucunda ve döner pistonun yan yüzeylerinde kompresyonun sızması en önemli problemdir. Bunun yanında döner pistonun

(rotor) yağlanması esnasında yağın ateşleme hücresine kaçmaması için özel yağ

keçelerinin veya yağ segmanların bulunması lazımdır. Döner pistonlu motorun

sızdırmazlık sağlayan segman, keçelerinin toplamı normal pistonlu motorlarınkinden daha azdır. Fakat bu motorların yapısı ve verimliliğini

sağlayan keçelerin, segmanların imalatı daha zor ve pahalıdır.

- Wankel motorun önemli sorunlarından birisi olan gürültülü çalışma rotorun hızla açılan egzoz portu önünden kayarak geçmesiyle oluşmaktadır. Ancak bazı

wankel motorlarında kullanılan egzoz sistemi ile ses dalgalarının dağıtılmasıyla egzozun ses tonu geliştirilmiştir.

- Döner pistonlu motorlarda önemli problemlerden biriside sıkıştırılmış yakıt- hava karışımının ateşleme hücresinde iki kademede art arda yanma yaparak ısı

ve basınç dalgasının bujiler üzerinden egzoz portlarına doğru akması esnasında

malzeme üzerinde istenmeyen fazla ısının kalmasıdır. Her ne kadar emme portları yönünden ateşleme odasına temiz ve soğuk bir hava akımı girdiği

zaman soğutmaya yardımcı oluyorsa da, yine de silindir ve döner piston

üzerinde kalan istenmeyen sıcaklık malzemelerin aşırı derecede genişlemesine

11

sebep olacağından bu malzemelerin sızdırmazlık sağlamasında büyük güçlükler meydana getirmektedir.

- İçten yanmalı motorların 100 yılı aşkın süredir kullanılıyor olmasından dolayı,

sürekli geliştirilerek bugün bu motorlar üzerine yaygın bir tecrübenin bulunması alternatif motorların rekabet gücünü azaltan ve büyük bir dezavantaj oluşturan

en mühim etkendir.

Wankel motorunun avantajları ise şu şekilde sıralanabilir:

- Döner pistonlu motorlarda kompresyon (sıkıştırma oranı); diğer pistonlu

motorlara nazaran daha yüksek olup ateşleme sonunda yüksek basınçlı alevin kat ettiği yol da daha uzundur. Bunun için her ateşlemede daha fazla yanma

gücü elde edilir. Bu motorlarda ateşleme odası iki kısımlı olup, ikinci kısım

yanma hücresi daha küçüktür. Böylece ateşleme hücresinin birinci kısmında

başlayan yanma, ikinci kısımda daha dar bir ateşleme hücresine girince yanma basıncı daha yüksek bir değere çıkar ve bu anda alev dalgası türbülans şekilde

döner pistonun yüzeyine basınç yaparak dönme hareketini sağlar.

- Döner pistonlu motorlar, çeşitli oktan sayılı benzinlere ve farklı özellikteki yakıtlara göre değişik kompresyonlara uygun imal edilebildiklerinden her türlü

yakıtla kullanılabilmektedir.

- Bu motorların bazı eksikleri giderildiğinde yüksek hızlar ve torkların elde edilmesi daha kolay olacaktır. Çünkü içten yanmalı motorlara nazaran ağırlıklar

dolayısıyla meydana gelen atalet kuvvetleri daha azdır.

2.4. Wankel Motorun Karakteristikleri

Wankel motorlar hız, tork, performans gibi karakteristikler yönünden, içten yanmalı

motorlarla karşılaştırıldığında birçok üstünlüğe sahiptir. Çünkü bu motorların ağırlıkları daha az ve direkt olarak dairesel hareket üretilmektedir. Bu sebeple motor milinden az yakıtla

daha çok güç alınabilmektedir.

Ancak rotor kısmındaki yağ ve kompresyon segmanlarının yetersizliği sebebiyle oluşan kaçakların engellenememesi büyük dezavantajlar oluşturmaktadır. Malzeme

teknolojilerindeki gelişmelerle birlikte ve hidrojen enerjisinin taşıtlarda kullanılmasıyla wankel motorların tekrardan taşıtlarda kullanılması düşünülecektir.

Motorda rotor başına üç adet emme girişi bulunmaktadır. Dinamik etkili emme sistemi ile bir rotorun basınç dalgalarını diğerinin doldurulmasında kullanmakta ve her rotor için çift

yakıt enjektörü bulunmaktadır. Yeni döküm teknikleri ile rotorların ağırlığı % 14 oranında

hafifletilirken, daha ince üç parçalı apex contalar ile sızdırmazlık ve sürtünme

azaltılmaktadır. Ayrıca rotor muhafazalarının delikli krom yüzeyi de sızdırmazlığa katkıda bulunmaktadır.

Wankel motorda egzoz portundaki çok odalı kısım motorun ses yoğunluğunu kontrol amacıyla tasarlanmıştır. Wankel motorun önemli sorunlarından birisi olan gürültülü çalışma

rotorun hızla açılan egzoz portu önünden kayarak geçmesiyle oluşmaktadır. Ancak ses dalgalarının dağıtılmasıyla egzozun ses tonu geliştirilmiştir.

Wankel motorlarında dinamik etkili emme sistemi ile motora eklenen turbo

12

kompresörle güç artışı sağlanabilmektedir. İki salyangoza sahip turbo ve intercooler ile normal motora oranla daha fazla tork elde edilmektedir. Egzozda primer ve sekonder (daha geniş) olmak üzere iki adet port bulunmaktadır. Emme vakumu, geniş olan sekonder portu düşük devirde kapalı tutarak egzoz portundan gelen sıcak hava ile dışarıdan gelen havayı

ısıtmaktadır. Şekil 2.5‟te wankel motorunda turbo sistemi görülmektedir.

ġekil 2.5: Wankel motorunda turbo sistemi

Hidrojen geleceğe damgasını vuracak bir alternatif yakıttır. Hidrojenin yararlı olarak

kullanılmasını sağlayacak motorlar da geleceğin motorları olarak görülen Wankel motorlarının olabileceği düşünülmektedir. Wankel rotorlarının döndüğü odacık içerisinde

hareketli bir yanma hacmi meydana gelmekte ve diğer motorlara oranla daha fazla olan

yüzey alanı ortaya çıkan ısıyı dağıtmaktadır. Wankel emme, kompresyon, genişleme ve egzoz bölgelerinin birbirinden farklı olması sonucu hidrojenin hızlı hareket eden alevi hiç bir

problem yaratmamaktadır. Wankel motoru ile hidrojenin birbirine çok uygun olduğunu

düşünmektedir. Wankel motor, hidrojen kullanımına yatkındır.

2.5 .Wankel Motorların Bakımları

Bu motorlar, geçmiş yıllarda sadece iki araç modelinde kullanıldıktan sonra engellenemeyen dezavantajları yüzünden üretimden kaldırılmıştır. Bu zorlukların en

önemlisi, ateşleme odasını sızdırmazlık durumdur. Çünkü normal pistonlu motorlarda

yuvarlak piston üzerinde yine yuvarlak segmanlar ile kompresyonun kartere kaçması önlenirken ateşleme odasının sızdırmazlığı ise silindir kapağı ile silindir gövdesi arasına özel

conta ve cıvata sıkılarak sağlanır. Fakat döner pistonlu motorlarda ise döner pistonun her

120°‟deki pistonun ucunda ve döner pistonun yan yüzeylerinde kompresyonu tutacak

sızdırmazlık en önemli problemdir. Bunun yanında döner pistonun (rotor) yağlanması esnasında yağın ateşleme hücresine kaçmaması için özel yağ keçelerinin veya yağ

segmanların bulunması lazımdır. Bu motorlarda ateşleme sistemi, yakıt sistemi ve aktarma

organları pistonlu içten yanmalı motorlarla aynı özelliklere sahiptir. Resim 2.5‟te bir Wankel motorun sökülmüş halde parçaları görülmektedir.

13

Resim 2.5: Wankel motor sökülmüĢ halde parçaları

14

3. ELEKTRĠKLĠ HĠBRĠD MOTORLAR

Hibrid motorlarla ilgili ilk çalışmalar 20. yüzyılın başlarına 1905 yılına gitmektedir.

Bir Amerikalı mühendis olan H. Piper; 23 Kasım 1905‟te önce hibrid taşıtını bir patent için düzenledi. Taşıtı 10 saniyede 25 mile (40 km/h) ivmelenebilmiştir. Piper bugün standart

hibrid taşıt olarak bilinen bir elektrik motoru ve bir benzin motorundan oluşan sistem ile

bunu gerçekleştirdi. Ancak içten yanmalı motorlarla mücadele edememiştir. 1970‟lerde

petrol krizinin gerçekleşmesinden önce geçen 50 yıl çeşitli deneysel hibrid taşıtlarının üretilmesine önderlik etmiştir. Daha sonra petrol kaynaklarının azalması ve çevre kirliliğine

karşı önlem alınmasıyla birlikte 1990‟larda hibrid teknolojileri üzerinde temel çalışmalar

başlatılmıştır. Halen tüm gelişmiş ülkelerde araştırmalar devam etmektedir.

3.1. Elektrikli Hybrid Motorların ÇalıĢma Prensipleri

Elektrikli taşıtların menzillerinin kısa oluşu hibrid taşıtları gündeme getirmiştir. Bir

elektrik motoru yardımcı güç ünitesi olarak içten yanmalı motor ile birlikte kullanılmak suretiyle menzili artırılmıştır. Yardımcı güç ünitesi olarak benzinli, dizel, sıvı petrol gazlı,

doğal gazlı bir içten yanmalı motor kullanılabildiği gibi; gaz türbini veya jeneratör de

kullanılabilmektedir. İçten yanmalı motor genellikle taşıt üzerindeki aküleri şarj etmek için kullanılmaktadır. Ayrıca şehir içi kullanımlarda düşük hızlarda ve daha az egzoz emisyonu

sağlamak için elektrik motoru ile hareket edilirken, yüksek hızlarda ve şehir dışı mekânlarda

içten yanmalı motorla hareket sağlanmaktadır. Şekil 3.1 ve 3.2‟de elektrikli hibrid taşıtın genel yapısı görülmektedir.

Bu tip taşıtlarda şoför, taşıt hareketinin elektrikle, yardımcı güç ünitesi ile veya her

ikisini birlikte kullanarak sağlanmasını seçebilmektedir. Bu sisteme elektrikli hibrid taşıt adı verilmektedir. Ancak hibrid tahrikli taşıtlar; elektrikli taşıtın bazı dezavantajlarını azaltmak

amacıyla elektrikli taşıta geçiş aşaması olarak düşünülmüş ve geliştirme aşamasında olup,

15

yardımcı güç ünitesinin (içten yanmalı motor) emisyonlarının azaltılmasına çalışılmaktadır. Ayrıca bu taşıtlarda, iki güç ünitesinin olması maliyeti artırmaktadır.

Bu tip taşıtlarda sürücü; taşıt hareketinin elektrikle, yardımcı güç ünitesi ile veya her

ikisini birlikte kullanarak sağlanmasını seçebilmektedir. Bu sisteme elektrikli hibrid taşıt adı

verilmektedir. Ancak hibrid tahrikli taşıtlar; elektrikli taşıdın bazı dezavantajlarını azaltmak amacıyla elektrikli taşıta geçiş aşaması olarak düşünülmüş ve geliştirme aşamasında olup,

yardımcı güç ünitesinin (içten yanmalı motor) emisyonlarının azaltılmasına çalışılmaktadır.

Ayrıca bu taşıtlarda iki güç ünitesinin olması maliyeti artırmaktadır.

ġekil 3.1: Hibrid taĢıtın genel yapısı

ġekil 3.2: Hibrid bir taĢıt

16

3.2. Elektrikli Hibrid Motorların Avantaj ve Dezavantajları

Elektrikli hibrid motorların, içten yanmalı motorlara kıyasla birçok avantajı olmasına

rağmen, geliştirme aşamasında oldukları için birtakım dezavantaj ve problemleri

bulunmaktadır. Elektrikli hibrid motorun avantajlarını şu şekilde sıralayabiliriz;

- Çevreyi daha az kirletir, yani egzoz emisyonun daha düşük seviyededir.

- Yakıt tüketimi yönünden daha ekonomiktir. Bir depo yakıt ile gidebileceği mesafe içten yanmalı ve elektrikli motorlu taşıtlara göre daha fazladır.

- Motor boyutlarına göre araca yerleştirilişi en uç noktalara değil; ortaya ve yanlara olduğundan araç dengesi daha iyi sağlanabilmektedir.

- Elektrik motoru ilk harekete geçiş ve hızlanma karakteristikleri yönünden, içten

yanmalı motora göre daha avantajlıdır.

- Elektrik motoruyla kullanımda çok sessiz çalışma sağlanır.

- Ülke ekonomisinin dışa bağımlılığını azaltır.

Elektrikli hibrid motorun dezavantajlarını şu şekilde sıralayabiliriz:

- İçten yanmalı motora göre daha pahalıdır.

- Motordan bağımsız şarj süreleri uzun sürmektedir.

- Bu tip taşıtlar direkt olarak havayı kirletmemelerine rağmen, yeniden şarj

edilebilmeleri için gerekli enerji termik santrallerden sağlandığı için, fosil yakıtlarından dolayı, santrallerden yayılan sülfüroksit ve karbondioksit

miktarlarında artma olmaktadır. Kısacası dolaylı olarak hava kirliliği devam

etmektedir.

- Elektrikli taşıtların en büyük dezavantajı menzillerinin kısa oluşudur. Akünün

fiziksel durumu ve taşıdın çalışma koşulları menzil üzerinde etkili olmaktadır.

- Akü ömrünün kısa olması ve ağırlıklarının fazla olması nedeniyle geliştirme çalışmaları devam etmektedir.

- Elektrik motoruyla kullanımda yüksek hız ve yüksek tork elde edilememektedir.

3.3. Elektrikli Hybrid Motorların Türleri Bu sistemde tahrik için kullanılan elektrik motoru ile içten yanmalı motorun birbiri ile

bağlantı şekline göre paralel hibrid tahrik sistemi ve seri hibrid tahrik sistemi olarak ikiye

ayrılır.

17

3.3.1. Paralel Hibrid Tahrik Sistemi

Bu sistemde elektrik motoru ile içten yanmalı motor birbirine paralel olacak şekilde

bağlanmıştır. Paralel sistemde taşıtı tahrik etmek için gerekli olan gücün (Pmax) yarısı elektrik

motorunda, diğer yarısı da içten yanmalı motorda üretilecek şekilde tasarlanmıştır. Seri sistemde aynı koşullarda elektrikli ve içten yanmalı motorunda üretilecek güç,

aracı tahrik etmek için gerekli olan gücün iki katı (2Pmax) olması gerekir. Çünkü seri hibrid

tahrik sisteminde ayrıca bir jeneratöre gerek vardır. Jeneratör, içten yanmalı motordan aldığı

mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirir.

Paralel motorda elektrik motoru, jeneratör görevi yaparak aküyü şarj eder. Paralel

sistem, bunun yanı sıra jeneratör olmadığı için ağırlık ve maliyet yönünden de avantajlıdır. Ayrıca paralel sistemde içten yanmalı motordan alınan tahrik gücü direkt tahrik aksa iletildiğinden enerji kaybı ve yakıt tüketimi de azdır.

ġekil 3.3: Paralel hibrid sistemleri

Şekil 2.3‟te içten yanmalı motor ve elektrik motorunun değişik biçiminde birleştirildiği paralel hibrid tahrik sistemleri şematik olarak görülmektedir. Şekil 3.3.A‟da

içten yanmalı motor ve elektrik motoru için ayrı ayrı şaft kullanılmıştır. Şekil 3.3.B‟de içten

yanmalı motor ve elektrik motoru tek bir şafta birleştirilmiştir. Şekil 3.3.C‟de iki motor bir

vites kutusu ile birleştirilmiştir. Gerekli güç iki motorun dönme hareketinin araya yerleştiren bir vites kutusu ile birleştirilmesi sayesinde elde edilir. Sistemde hız paylaşımında esneklik

söz konusu olduğu için gerekli tork karakteristiği her iki güç kaynağı için de aynı olmalıdır.

Şekil 3.3.D‟deki içten yanmalı motor ve elektrik motorunun birbirine mekanik bağlantısı yoktur. Elektrik motoru, arka aksı; içten yanmalı motor ise ön aksı tahrik etmektedir.

3.3.2. Seri Hibrid Tahrik Sistemleri

Seri hibrid tahrik sistemi; içten yanmalı motor, elektrik motoru ve jeneratör olmak üzere üç ana kısımdan oluşur. İçten yanmalı motor tarafından oluşturulan mekanik enerji,

jeneratör tarafından elektrik enerjisine dönüştürülerek elektrik motoru çalıştırılır ve tahrik

(hareket) sağlanır. Bu sistemde enerji dönüşümleri sırasında meydana gelen kayıplardan

18

dolayı verim düşüktür. Sistemin avantajı, düşük emisyon ve yüksek verim amacına göre içten yanmalı motorun değişik çalışma koşullarına adapte edilebilmesidir. Fakat dizaynından dolayı sistemin toplam verimi, paralel sisteme göre daha düşüktür.

Seri sistemde tahrik aksından maksimum hız için istenilen güç (Pmax); elektrik

motorunun, içten yanmalı motorun ve jeneratörün ürettiği güçrenin toplamıdır. Bu da toplam

gerekli gücün 3 Pmax olması demektir ve bu sebeple güçten büyük bir kayıp söz konusudur.

Seri hibrid tahrik sistemi; vites kutusu, içten yanmalı motor ve jeneratörün birbirleri ile birleştirilmesiyle taşıtlarda kullanılabilir. Bu üniteler arasında uyumu sağlamak, yüksek hız jeneratörlerinin içten yanmalı motorlarla manyetik olarak birleşmeleri ile sağlanabilir. Enerji kaybının fazla oluşu ve aracın pahalı ve de ağır oluşu bu sistemi cazip hâle getirmemektedir.

Seri hibrid düzeneğine sahip olan aracın 220V‟luk şehir elektrik voltajı ile şarj edilen

akülerle elektrik motoru çalıştırılır. Motor ve jeneratör şehir içi için yeterlidir ve batarya

boşaldığı an devreye girerek şarj edilir. Böylece aracın menzili artırılmış olur. Bu tip araçlar günlük 40 kilometreden daha az olan yolculuklar için uygun olabilmektedir. Şekil 3.4 ve

şekil 3.5‟te seri hibrid düzeneği ve içten yanmalı motorla birleştirme şekilleri görülmektedir.

ġekil 3.4: Seri hibrid sistemi

19

ġekil 3.5: Seri hibrid sisteminin yerleĢimi

3.4. Elektrikli Hibrid TaĢıtlarda Kullanılan Elektrik Motor Tipleri

Taşıtlarda kullanılan motorlardan yüksek randıman, uzun ömür, havaya kirletici madde yaymaması istenilmektedir. Kullanılan elektrik motorunun; stator (sabit) ve rotor

(hareketli) olmak üzere iki esas parçası vardır. Bakır sargılar oluşan stator silindir biçiminde

olup sargılardan akım geçirilmesiyle elektromanyetik indükleme oluşturularak rotoru harekete geçirir. Elektrik motorunda sürtünen parçalar az olduğu için çalışması sessizdir ve

aşınma olmaz. Bu sistemde verim kaybı da sadece dişli çark sisteminden oluşmaktadır.

Taşıtlarda kullanılan elektrik motorları;

- Doğru akım (DC) motoru (çift fazlı)

- Alternatif akım (AC) motoru (üç fazlı) olarak iki tiptir.

Son zamanlarda geliştirilen prototiplerde DC motor yerine AC motor kullanılmaktadır. Ancak her iki tipte de avantajlar ve dezavantajlar vardır. Firmaların yaptığı açıklamalara

göre AC motor daha hafif, verimi daha yüksek ve daha az bakım gerektirir. Aynı zamanda

AC motorun şanzıman ve akslara daha kolay birleştirildiği açıklanmaktadır. Fakat AC

motorlarda ayrı bir kontrol ünitesine gerek vardır. DC motorda akım, iki fazlı olduğundan anahtarlar ile kontrol edilebilmektedir. Ayrıca

AC motorun kontrol ünitesi DC motorun kontrol ünitesine göre oldukça pahalıdır. Bu

sebeplerle bazı firmalar DC motoru tercih etmektedir.

Aşağıdaki grafikte, benzinli motorla elektrikli motorun temel karakteristikleri karşılaştırılmaktadır.

20

Grafik 3.1: Doğru akım (DC) elektrik motoru ve benzin motorunun tork ve güç eğrilerinin karĢılaĢtırılması

Grafik 3.1‟de görüldüğü gibi içten yanmalı motor ile elektrik motorunun tork

karakteristiği birbirinden tamamen farklıdır. Bu sebepten dolayı çekiş gücü için büyük

avantaj olan elektrik motorunun düşük devirdeki yüksek torkunun kullanılması imkânsızdır.

3.5. Elektrikli Hybrid TaĢıtlarda Kullanılan Aküler 3.5.1. Nikel Metal Hidrit Aküsü

Ovenic Batery firmasını 1993 yılında yaptığı açıklamaya göre geliştirilen nikel metal

hidrit akü (NİMH), tahmini olarak 500 defa yeniden şarj edilerek taşıta 200 bin kilometre

menzil kazandırmaktadır. Proje Amerikan Elektrikli Taşıt Batarya Araştırma Kuruluşu (USABC) tarafından da desteklenmiştir.

Akünün performansı, negatif elektrodun geliştirilmesiyle elde edilmiştir. Negatif elektrot hidrojeni kolaylıkla absorbsiyon eden metal hidrit alaşımıdır. Pozitif elektrot nikel

hidroksittir. Elektrolit ise elektronların hareketini kolaylaştıran potasyum hidroksittir.

Akü şarj edilirken suyla zengin olan elektrolit içerisinde su, hidrojen ve hidroksil iyonlarına ayrılır. Hidrojenin negatif elektrot tarafından absorbsiyonu ile bu elektrot metal

halden metal hidrit hale geçer. Aynı zamanda hidroksil iyonları, nikel hidroksit olan pozitif elektroda doğru hareket ederek onu nikel oksihidroksit‟e dönüştürür.

Akülerin boşalması sırasında; hidrojen negatif iyondan, hidroksil iyonları da pozitif elektrottan ayrılır. Hidrojen ve hidroksil iyonları elektrolit içerisinde birleşerek su

oluştururken açığa bir elektron çıkar.Bu elektronla taşıdın tahriki için gerekli elektrik enerjisi

elde edilmiş olur. ABD‟de ödül alan bu akünün özgül enerjisi 150 Wh/kg‟dır. Taşıtın menzili ise 368-400 km arasındadır.

21

3.5.2. KurĢun-Asit Aküsü

Elektrikli taşıtlar için en çok geliştirilmeye çalışılan akü tipidir. Bu aküde negatif

elektrot kurşun, pozitif elektrot kurşun oksit ve kullanılan elektrolit de sülfürik asittir.

Akünün %80‟i kullanıldıktan sonra şarj edilmesi gerekir. 300 kez şarj edilebilen akünün şarj süre 6-8 saattir. Akülerin fazla bakım gerektirmemesi ve kullanım sırasında gaz çıkarmaması da avantaj sayılır. Günümüzde Fransa‟da 1000 kadar taşıtta kurşun-asit aküsü

kullanılmaktadır. Tek şarjda 160 km‟ye kadar menzil sağlayan akülerin toplam menzili 50.000 km‟ye kadar çıkmakta olup fiyatları da diğerlerine göre uygundur.

3.5.3. Lityum Polimer Aküsü

Geliştirilmekte olan ve dikkat çekici avantajlara sahip olan lityum polimer aküsünde

sıvı elektrolit yerine,katı esnek polimer elektrolitler kullanılmaktadır. Böylece sıvı elektrolitli

akülerde görülen korozif etkiler açığa çıkan gazların havalandırılması ve akü kabının

sağlamlığını gerektiren dezavantajlar da ortadan kaldırılmaktadır. ABD‟de birçok firma

tarafından geliştirme çalışmaları süren bu akülerin çalışmaları (USABC) tarafından

desteklenmektedir.

3.5.4. Alüminyum Hava Aküsü

Alupower Kanada ve Unique Mobility şirketleri tarafından geliştirilen akü;

alüminyum ve havadaki oksijenin kimyasal bir reaksiyona girmesi sonucunda elektrik üretir.

Elektrik alüminyumun okside olması ile elde edilir. Alüminyum anot, hava ise katot görevi

yapar. Reaksiyon için elektrolit de kullanılır. Reaksiyon için gerekli oksijen, akü çevresinde

meydana getirilen hava akımı tarafından sağlanır. Alüminyum plakalar tükendiğinde yenisi

takılarak yeniden elektrolit doldurulur. Sistem ömrü yaklaşık 10 yıl olup, 350 Wh/kg gibi yüksek enerji yoğunluğuna sahip

olmasına rağmen güç yoğunluğu düşüktür. Bu yüzden alüminyum hava aküsü, kurşun asit aküsü gibi başka bir güç kaynağı ile birlikte kullanılmaktadır.

Alupower firması 48 adet alüminyum hava aküsünü, 18 adet 6 voltluk kurşun asit

aküsü ile birleştirerek 60 kW‟lık DC motoru tahrik eden bir enerji sistemi oluşturdu. Chrysler marka mini van‟a uygulanan sistem ile taşıtın menzilini 80 km‟den 305 km‟ye

çıkarmıştır. Taşıtın hızı 100km/h‟dir. Sistem kısa mesafelerde kurşun asit aküsü ile uzun

mesafede alüminyum hava akülerini devreye sokarak tahrik edilmektedir.

3.5.5. Lityum Hava Aküsü

Enerji yoğunluğu benzine göre 3 kat fazla olan bu akülerin şehir içi menzili 640 km, şehirlerarasında ise 1600 km‟dir. Bu tip akülerin yapısı çok karmaşık olup, yeniden şarj

edilemezler. Lityumun hava ile reaksiyona girerek lityum karbonat oluşturması ile elektrik

elde edilir. Bu akünün yeniden kullanılabilir hâle gelmesi, lityum karbonatın alınarak yerine yeniden lityum konulması ile olmaktadır. Lityum karbonat birtakım elektriksel işlemle

lityuma dönüştürülebilir.

3.5.6. Çinko Aküsü

Bu aküler sayesinde kurşun asit aküsü kullanılan taşıtların menzilleri iki katına kadar

çıkarılabilmektedir. Exxen firması hâlen geliştirme çalışmalarını sürdürmektedir.

3.5.7. Nikel Kadmiyum Aküsü Nikel kadmiyum (NİCD) aküleri, kurşun asit akülerine göre %40 daha fazla enerji

22

yoğunluğuna sahiptir. Ancak kadmiyumun zehirli oluşu yeniden kullanımda güçlük

oluşturmaktadır. Şarj süreleri çok kısa olup, taşıda 160-230 km menzil kazandırmaktadır.

3.5.8. Sodyum Sülfür Aküsü

General Motor tarafından 60‟lı yıllarda geliştirilmeye başlanan sodyum sülfür aküsünün geliştirilmesini 70‟li yıllarda Ford Motor üstlendi. Kurşun asit akülerine göre 4 kat

daha fazla enerji depolayabildiklerinden kullanımları yaygınlaşmıştır.

Bu aküde sodyum, erimiş hâlde seramik elektrolit kaplar içerisinde bulunur.Sülfür

bloklar seramik kaplar etrafına yerleştirilir ve bütün sistem alüminyum kutu içerisine yerleştirilerek kapatılır ve ısı yalıtımı yapılır. Erimiş hâldeki sülfür, pozitif elektrot; sodyum, negatif elektrot görevi yapmaktadır. Erimiş sodyumu konulduğu seramik beta alüminyum oksit kaplar, katı bir elektrolit görevi yaparak sodyum ve sülfürün birbirinden ayrı olmasını

sağlar. Günümüzdeki piller gibi dizayn edilen bu aküler, çok miktarda seri ve paralel bağlanarak taşıdı tahrik için gerekli enerji elde edilir. Akünün kullanımı sırasında sodyum iyonları, sülfüre doğru hareket ederek sodyum sülfat oluşturur. Bu esnada açığa çıkan

elektronlar sayesinde elektrik üretilir. Çalışma sıcaklığı 350-380oC‟dir. Böylece iyonlar

elektrolitten geçerken herhangi bir dirençle karşılaşmaz ve sodyum sülfatın erimiş halde bulunmasını sağlar. Çalışma sıcaklığının elde edilmesi için akü ısıtıcısına ihtiyaç vardır. Şarj süresi 4-5 saat olup, ömürleri kurşun asit aküsünden daha fazladır. Kolay bakım yapılabilmesi ve sıcaklığın tehlike oluşturmaması için yalıtmanın iyi yapılması gerekir. Sodyum sülfür aküsünün ömrü 160.000 km olup taşıda sağladığı menzil 280 km‟dir. Ancak akünün yapımında kullanılan maddeler sağlığa zararlıdır.

Yukarıda belirtilen sayısal değerler firmalara, kullanılan malzeme kalitesi ve

batarya kapasitelerine göre değiĢiklik göstermektedir.

3.6. Elektrikli Hibrid Araçların Değerlendirmesi

Aşağıdaki parametreler, bir elektrikli hibrid taşıdın kat edeceği mesafe ve sağlayacağı

avantajlar bakımından önemlidir. Akünün fiziksel durumu belirleyen parametreler:

- Akü sıcaklığı

- Akünün şarj durumu

- Akü özgül yoğunluğu, toplam akü ağırlığına oranı, yani güç yoğunluğudur.

Taşıt çalışma koşullarını belirleyen parametreler ise;

- Taşıt toplam ağırlığı

- Taşıt toplam hızı

- Taşıdın kaç kere durup-kalktığı

- Taşıt rüzgâr direnç kat sayısına bağlı olarak incelenmesi

- Yol durumu ve yol yapısının değişkenliğidir.

Elektrikli taşıt kullanımını gerekli kılan en büyük nedenlerden biri daha önce de

23

Özellikler

Elektrik Motoru

Ġçten Yanmalı

Benzinli Motor

Hibrid

Motor

Yük (kg.)

136

363

240

belirtildiği gibi taşıtların çevre dostu niteliğidir. Elektrikli taşıt ve çevre ilişkisini ortaya

koymak amacı ile bu konuda önder ülke konumundaki ABD‟deki son verileri değerlendirilirse;

Kaliforniya hava kaynakları heyeti tarafından hava kirliliğini azaltan taşıtlar dört sınıfa ayrılırlar;

- Düşük emisyona geçiş taşıtları (Transitional low –emission vehicle, TLEV)

- Düşük emisyon oluşturan taşıtlar (Low emission vehicle, LEV)

- Çok düşük emisyon oluşturan taşıtlar (Ultra low – emission vehicle, ULEV)

- Sıfır emisyonlu taşıtlar (Zero emission vehicle, ZEV)

Tablo 3.1‟de normal dizel taşıtla hibrid dizel taşıdın egzoz emisyon değerleri görülmektedir.

Tablo 3.1: Dizel taĢıtla hibrid taĢıt emisyon değerleri

Dışarı Atılan Gazlar

NOX

CO

HC

Standart Dizel TaĢıt

0,9 g/km

0,9g/km

0,18 g/km

Hibrid Dizel TaĢıt

0,22g/km

0,4g/km

0,1 g/km

3.6.1. Hibrid TaĢıtların Performansı Benzinli motorun ve jeneratör motorunun toplam gücü 50 KW (72 HP) kadardır.

Özellikle düşük ve orta hızlarda taşıdın hareket torkunun çoğunu tahrik motoru sağlar ve içten yanmalı motor bir enerji kaynağı olarak çalışır. Bu tip bir taşıdın maksimum hızı 120 km/h kadardır. Tablo 3.2‟de benzinli, elektrikli ve hibrid motorlu taşıtların ivmelenme yakıt

tüketimleri ve diğer özelliklerinin karşılaştırılmaları görülmektedir. Burada hibrid taşıdın 0‟dan 100 km/h‟ye ve 400 m‟yi kaç saniyede aldığı belirtilmektedir.

Tablo 3.2: Farklı motorlara sahip taĢıtların teknik özellikleri

24

Motor gücü (HP)

30

70

72

Bir dolum mesafesi

79,2

450,5

150,1

0–100 km/h

21,3

19,5

17,2

0–400 m Hızlanma

36,3

35,3

20,4

Yakıt maliyeti

0,68

0,68

0,68

TaĢıt maliyeti

5,18

3,50

5,52

3.6.2. Hibrid TaĢıtların Verimi ve Yakıt Tüketimi Günümüzde araçlarının çoğunun maksimum gücü 100 kW‟tır. Fakat anayol ve şehir

içi trafiğinde kullanılan ortalama güç gerçekte sadece 7,5 kW dolaylarındadır. Bu hafif yükte

motor verimliliği %20 gibi düşük bir değerdedir.

HEV (Hybrid Electrical Vehicle) taşıtında maksimum verimlilikte çalışan çok küçük

bir motor bu küçük güç seviyesini üretir. Tekrar üretimli frenleme bu gibi durumlarda değişen yol, yük ve güç gibi ihtiyaçların karşılanması için taşıtın frenleme enerjisinin bir kısmını bataryaları yeniden şarj etmek için kullanılır.

Alternatif motorlar klasik buji ile ateşlemeli motorlardan, hibrid güç freni verimlilik kazancını artırdığı için daha fazla verime sahiptir. Günümüzde hibrid motorlu araçların yakıt

ekonomisi iki veya üç katına çıkarılarak taşıt yakıt ekonomisi önemli ölçüde artırılmıştır.

Hibrid taşıtlar çok düşük petrol tüketim seviyelerine sahiptir. M 85‟te (%85 metanol ve %15

benzin) çalışan hibrid taşıtlar klasik otomobillere göre %90 daha az bir petrol tüketimine sahiptir.

Düşük petrol tüketim seviyeleri doğal gaz, etanol, hidrojen gibi alternatif yakıtlı

taşıtlarda da benzer şekildedir. Günümüzde üretilen hibrid motorlu araçların testlerinde 100 km‟de 3 lt benzin tüketimine kadar düşülmüştür. Sürücü, alternatif yakıtı kullanamadığı

zaman benzini yedek yakıt olarak kullanabilir. Ancak maksimum yakıt ekonomisi, hibrid

taşıtların ağırlığının azalması ile sağlanır ve bu sayede hibrid taşıtların egzoz emisyonları da azaltılacaktır.

3.7. Örnek Bir Hibrid TaĢıtın Ġncelenmesi Gelişmiş bir elektrik motoru ile birleşik yüksek verimli benzinli motoru Toyota Priusu

hareket ettirecek gücü vermektedir. Sürüş şartlarına dayalı olarak biri ya da her ikisi yakıt

verimini maksimuma ulaştırmak ve emisyonları minimuma düşürmek için kullanılır. Toyota hibrid sisteminde bataryaların şarj durumu düştüğünde tekrar şarj etmek için motoru

jeneratör olarak kullandığından ve aracın yokuş aşağı inerken oluşan enerjiyi de elektriğe

döndürdüğünden bu taşıdın asla elektrikli taşıtlar gibi fişe takılmaya ihtiyacı yoktur. Sürücü

aşağı doğru yavaşlarken ve frene basarken oluşan fazla enerjiyi rejeneratif (tam etkili tekrar devreye giren) fren sistemi algılar ve bu kazanılan enerji daha sonra bataryaları yeniden şarj

25

etmek için kullanılır.

ġekil 3.6: Toyota hibrid taĢıtı

Toyota hibrid sistemin parçalarını sıralarsak:

- Nikel metal (Ni-Mh) hibrid batarya

- Benzinli veya dizel motor

- Elektrik motoru

- ACS (Avans kontrol Sistemi)

- Jeneratör

- ECVT transmisyon

3.7.1. Nikel Metal Hidrid ( Ni-Mh ) Batarya Komple hafif ağırlıklı batarya kutusuna sahip olan Toyota Prius; 38 contalı nikel–

metal hibrid modüllerden meydana gelmiştir. Harici bir güç kaynağı olmaksızın 10 binlerce

kez şarj edilebilmek için tasarlanmıştır.

Güvenlik açısından bakıldığında bir karbon kompozit muhafaza içinde tamamen

sızdırmazlık sağlanmış ve otomobilin koruyucu tek kütlesi içinde arka koltuğun arkasına yerleştirilmiştir. Aynı zamanda üretimleri basit ve yanıcı-yakıcı olmadığından günümüzde çok kullanılan kurşun asit bileşimli bataryalar için güvenilir bir alternatif de teşkil etmektedir.

ġekil 3.7: Nikel metal hidrid (Ni-Mh) batarya

26

3.7.2. Elektrik Motoru

Bir içten yanmalı motorla karşılaştırıldığında daha iyi enerji dönüşümü ve daha düşük emisyon ile daha büyük bir tahrik aralığını sağlamaktadır. Bu motor; 1040‟dan 5000 d/d „ya

kadar bir aralıkta maksimum 40 beygir güç ve 0 ila 400 d/d aralığında ise maksimum 305 Nm (≈225 lb-ft) tork üretmektedir. Bu değer 4400 d/d‟da benzinli Toyota Camry V6‟nın

ürettiği maksimum tork değerinden 21 N1 (≈16 lb-ft) daha fazladır.

ġekil 3.8: Ġçten yanmalı motor ile birleĢtirilmiĢ elektrik motoru

3.7.3. E-CVT Transmisyon Toyota hibrid sisteme sahip olan Prius‟da vites sistemi olarak değişken oranlı E-CVT

transmisyon kullanılır. Bu sistem CVT (sürekli değişken transmisyon) transmisyonlar gibi çalışmaktadır. Bu transmisyonun özelliği; sürekli değişken hız yeteneğine sahip olması ve en

yüksek ile en düşük vites arasında oranları sabit olmayan sürekli ve sonsuz sayıda olasılıkta

aktarma sağlamasıdır. Değişken oranlı transmisyon kullanan motorların performans haritaları

incelendiğinde, normal transmisyon sistemlerine oranla düşük motor devrinde daha yüksek tork elde edildiği görülür. Bu transmisyonun verimli kullanılabilmesi için mikro işlemcili yani elektronik kontrol ünitesi (ECU) kullanılmaktadır.

Benzinli motorun, elektrik motorunun ve jeneratörün kullanım safhaları:

3.7.3.1 DüĢük Hız Kullanımı

İlk hızlanma sırasında elektrik motoru temel güç kaynağıdır. Benzinli motor, bataryayı dolduran jeneratörü çalıştırır ya da yüksek ivmelenme koşulu altında çalışır.

3.7.3.2 ġehir Ġçi Kullanımı

İşletimin beyni; ileri kontrol sistemi (ACS) ile temsil edilir ve şehir içi sürüş

şartlarında seyrederken yakıt tüketimini minimize etmek için özel olarak programlanmıştır.

Hem benzinli motoru hem de elektrik motoru eşit olarak kullanılır.

27

3.7.3.3 Otoyol Kullanımı Yüksek hızlardaki otoyol sürüşünde ve yüksek hızlar için benzinli motor başlıca güç

kaynağı olarak kullanılır. Elektrik motoru ise; taşıt hızının değiştirilmesine yardımcı olmaktadır.

3.7.3.4 YokuĢ Yukarı Çıkma Taşıt, yüksek yerlere tırmanırken elektrik motoru hem batarya enerjisinden hem de

jeneratörden aldığı gücü kullanır. Benzinli motor jeneratör ile tekerlekler arasındaki güç iletimini keser.

3.7.3.5 YokuĢ AĢağı Ġnme, YavaĢlama, Durma

Yokuş aşağı inme ya da frenleme sırasında elektrik motoru bataryayı doldurmak için

bir jeneratör gibi görev yapar. Taşıt durdurulduğunda benzin motoru da otomatik olarak

durur ve elektrik motoru otomobile güç vermek üzere hazır olarak bekletilir. Bu durumda

yakıt korunur ve rölanti devri nedeniyle oluşan egzoz emisyonlarını da ortadan kaldırır.

28

4. YAKIT HÜCRELĠ MOTORLAR Yakıt pili olarak da adlandırılan bu sistemler ilk olarak 1839 yılında William Grove

tarafından bulunmuş ve yaklaşık olarak 120 yıl ilgi görmeden kalmıştır. Ancak uzay

programları çerçevesinde tekrar ele alınmış ve geliştirilmiştir. Yakıt pilleri; elektrikli ve hibrid taşıtlarda tahrik için kullanılan elektrokimyasal

akülerdir. Taşıtta tek başına da kullanılmakta olan yakıt hücreleri enerjiyi kimyasal olarak

depo eder. Akülere benzer olarak üretilen yakıt hücrelerinde; anot, katot ve elektrolit

bulunmaktadır.

ġekil 4.1: Yakıt hücresi Ģematik resmi

Yakıt hücrelerinde zaman geçtikçe kullanım performansında bir azalma meydana

gelmez ve yeniden şarj gerektirmezler. Yakıt ve bunu oksitleyici tedarik edildiği sürece

elektrik üretmeye devam eder. Elektrik üretimi anot ve katot yardımı ile hidrojen ve

oksijenin reaksiyonu ile sağlanır. Reaksiyon sonunda su ve ısı enerjisi açığa çıkar. Gerekli

oksijen havadan sağlanırken, hidrojen ise kullanılan yakıttan sağlanır. Dünya çapında; Japonya, ABD, Almanya, İtalya, Belçika, Kanada ve Hollanda‟da yakıt hücreleri deneme

amaçlı kullanılmakta ve geliştirme çalışmaları devam etmektedir. Şekil 4.1‟de yakıt

hücresinin şematik resmi görülmektedir.

4.1 Yakıt Hücreli Motorların ÇalıĢma Prensibi

Yakıt pillerinde elektrik, hidrojen sayesinde elde edilir. Yakıt pilleri sistem itibarı ile bir

akü bataryasına, çalışması prensibi ile de içten yanmalı motorlara benzemektedir. Akü gibi kutuplarından elektrik enerjisi alınmasına rağmen, bu enerjiyi akü gibi depolanmış olan

enerjiden değil, ürettiği enerjiden verir. Enerjiyi hidrojen sağlandığı sürece verir. Bu durum içten

yanmalı motora yakıt verilip, üzerinde birleşik olan jeneratörden elektrik elde edilmesine benzemektedir. Bu sisteme benzin verdiğiniz sürece elektrik elde edersiniz ayrıca ortaya çıkan

egzoz gazı, motor gürültüsü ve aşınan parçalarda önemli bir dezavantajıdır. Yakıt pilinde ise

hidrojen verildikçe elektrik alınır. Atık olarak sadece saf su ve ısı geriye kalır. Ayrıca motor

gürültüsü, hareketli parçalar ve egzoz gazı gibi dezavantajlar olmaz. Tamamen sessiz çalışan sistem, kimyasal reaksiyonlardan ibarettir.

Yakıt pillerinde verim, içten yanmalı motorlara nazaran iki kat daha yüksektir. Yakıt pilinin

plaka yüzeyi akım şiddetini, plakaların seri bağlanması ise voltajı etkiler. Birçok plakanın yan yana bağlanması ile elde edilen sisteme stak (yığın) adı verilir. Staklar kendi aralarında seri ve

paralel bağlanmaları ile istenilen voltaj doğru akım olarak elde edilir. Konventörler (dönüştürücü)

29

ile alternatif akıma çevrilir. Bir yakıt hücresi (yakıt pili):

- Yakıt işleme ünitesi - Güç üretim sistemi

- Güç dönüştürücü olmak üzere üç ana bölümden oluşmaktadır.

4.1.1 Yakıt ĠĢleme Ünitesi

Yakıt beslemesinin olduğu ve dolaylı beslemede ön işlemin gerçekleştirildiği ünitedir.

4.1.2 Güç Üretim Sistemi Bir yakıt pili, anot (negatif, hidrojen elektrot), katot (pozitif, oksijen elektrot) ve

elektrolit çözeltisinden oluşur. Hava, katot yüzeyi üzerinden geçerken hidrojen veya hidrojence zengin gaz da anot yüzeyinden geçer. Elektronlar katoda doğru bir dış devre

yoluyla taşınırlarken, hidrojen iyonları da elektrolit yoluyla oksijen elektroda göç ederler.

Katotta oksijen ve hidrojen iyonları ile elektronların reaksiyona girmesiyle su elde edilir.

Elektronların dış devre yoluyla akışı elektrik üretir. Yakıt kullanımındaki yüksek verim nedeniyle bu elektrokimyasal işlemden çıkan yan ürün sadece su ve ısıdır.

Yakıt pili sistemi bir yanma reaksiyonu vermediği için çok daha fazla elektrik üretmektedir. Bu sistemi pilden ayıran en büyük özellik, güç üretimi için şarja gereksinim

olmaması ve yakıt sağlandıkça güç üretiminin devam edecek olmasıdır. Tüm yakıt pillerinde

su, pil çalışma sıcaklığına göre sıvı veya buhar şeklinde ürün olarak açığa çıkar. Oksitleyici olarak oksijen kullanılıyorsa su; hava kullanılıyorsa azot ve su; bileşimde karbon bulunan

yakıt kullanılması durumunda ise karbondioksit oluşur. Su, pili terk eder ve böylece pil

kendini soğutmuş olur. Ancak çok yüksek sıcaklıkta çalışan pillerde soğutma donanımı

kullanılması gerekir. Yakıt pili temel bileşenlerinin seçiminde kısıtlamalara neden olan en önemli nokta,

seçilen malzemenin sisteme uyumluluğudur. Seçilmiş malzeme çok uzun süre istikrarlı kalacak şekilde olmalıdır. Performans belirleyici polarizasyon grafikleri yardımıyla yakıt pillerindeki enerji kaybının malzeme seçimiyle ilişkisi belirlenir. Yapılan çalışmalar

sonucunda pratikte bir yakıt pilinin polarizasyonlardan kaynaklanan enerji kayıpları 0.5–0.9

V kadar olduğu belirlenmiştir. Performans, pilin sıcaklığı ve maddelerin kısmi basınçlarının arttırılmasıyla gerçekleştirilir.

Yakıt pillerinde:

- Fosforik asitli

- Ergimiş karbonatlı - Katı oksitli

- Proton geçiren zarlı (PEM) elektrolitler kullanılabilmektedir.

Elektrolitler pil çalışma sıcaklığı, basıncı, reaktantların cinsi ve safsızlıkların niteliğine göre seçilir. Yakıt pillerinde gözenekli, gözeneksiz ve hidrofob elektrotlar kullanılabilir.

Katalizörlerle aktifleştirilmiş karbon yapılı elektrotlar, ekonomik olup az yer kaplarlar. Tek

bir hücre gerilimi 1 volttan daha az olduğundan gerekli elektrik enerjisini üretmek için birden fazla yakıt pilini seri veya paralel bağlayarak kullanmak gereklidir. Bütün bir yakıt

pili güç üretim sistemi, yakıt kaynağı, hava kaynağı, soğutma ünitesi ve kontrol ünitesi

içeren bir otomobil motoruna benzetilebilir.

4.1.3 Güç DönüĢtürücü

Hücrede üretilen doğru akımı ticari kullanım için alternatif akıma çeviren ünitedir.

30

4.2 Yakıt Hücresi (Yakıt Pili) ÇeĢitleri Yakıt pilleri; yakıt ve oksitleyicinin bileşimine, yakıdın dolaylı veya doğrudan

beslenmesine, kullanılan elektrot ve elektrolit cinsine, operasyon sıcaklığına bağlı olarak

farklı şekillerde oluşturulabilir. Yakıt hücreleri isimlerini genelde kullandıkları elektrolitten

alır. Günümüzde yaygın olarak kullanılan yakıt pilleri;

- Fosforik asit yakıt pili (PAFC),

- Katı polimer (solid polymer) yakıt pili (SOFC),

- Alkali yakıt pili (AFC),

- Proton değişim membranlı yakıt pili (PEM),

- Doğrudan metanol kullanılan yakıt pili (DMFC) dir.

4.2.1. Fosforik Yakıt Hücresi (PAFC) Yakıt hücreleri içerisinde kullanıma en elverişli olanıdır. Geliştirme çalışmaları 30 yılı

aşkın bir süredir devam etmektedir. Günümüzde güç santrali uygulamalarında kullanımı

hedeflenmektedir. ONSI Corparation PC25 Şirketi 200 kW‟lık üniteleri ticaretleştirmeyi hedeflemektedir. Şirket, bu sistem ile eş zamanlı elektrik ve ısı temini ile absorpsiyonlu

piller tarafından soğutma sağlayabilmektedir. Tokyo Electric Power tarafından 11 MW‟lık

bir sistem geliştirilmiş olup, fizibilite ve ucuzlatma çalışmaları devam etmektedir. 200 MW‟lık hedefe günümüzde hâlâ ulaşılamamıştır.

Fosforik asit yakıt hücrelerinde anot ve katotta meydana gelen reaksiyonlar şu

şekildedir:

Anot H2 → 2H+

+ 2e

Katot ½ O2 + 2H+

+ 2e → H2O

TOPLAM H2 + ½ O2 → H2O

Şekil 4.2‟de görüldüğü gibi anot ve katot yardımı ile hidrojen ve oksijenin reaksiyona girmesi sonucu elektrik enerjisi üretilir. Hidrojen gazı bünyesindeki iki elektron serbest kalır ve (+) yüklü hidrojen iyonları oksijenle birleşerek su oluşur. Reaksiyon ısısı oldukça

yüksektir. Ancak yüksek sıcaklıkta sistem hücre ısısını daha iyi dışarı atar ve verim daha

iyidir.

Yakıt hücresinin soğutulması sıvı ve hava soğutmalı olarak iki ayrı tipte olur. Sıvı

soğutmalı yakıt hücreleri daha yüksek güç yoğunluklarında kullanılabilir ve açığa çıkan ısı enerjisi yakıdı buharlaştırmada daha verimli kullanılabilir. Yakıt pillerinde gerçekleşen

reaksiyonlar temel olarak şekil 4.2 ile aynıdır. ġekil 4.2: Fosforik asit yakıt hücresi kimyasal reaksiyonları

31

4.3.2. Katı Polimer Yakıt Hücresi (SOFC) General Motor ve Allied Signal firmaları tarafından geliştirilmekte olan bu yakıt

hücresinde, anot için gerekli hidrojen metan gazından sağlanmaktadır. Elektrolit olarak katı polimer kullanılabilmektedir. Reaksiyon sonucunda su ve CO (karbonmonoksit) gazı oluşmaktadır. Ancak CO zehirli bir gazdır. Her iki elektrotta da pahalı bir element olan platin kullanılmaktadır. Bu tip yakıt pillerinde karşılaşılan en büyük sorun, saf hidrojen

dışında kullanılan yakıtlar ile birlikte oluşan kükürt kirliliğidir. Yakıt hücresinin 0,25 Mpa basınçta ve 600- 800 °C‟de çalışan katı oksit yakıt pilinde

yığın ısı eşanjörü ve bir hava pompasına ihtiyaç vardır. En ince kalınlıkta elektrolit

tabakalarının kullanılması gerekmektedir. Itrium−zirkonyum veya seryum−gadolinyum oksit

karışımları ile yapılan çalışmalarda olumlu sonuçlar vermektedir. Bu sistemlerde ulaşılan verim % 46 mertebesindedir. Küçük ve büyük ölçekte enerji üretimi için geliştirilen katı

oksit yakıt pili ile ilgili BMW hidrojen−benzin yakıtı ile beslenen aracı prototip olarak

üretmiş olup, araç geliştirme çalışmaları devam etmektedir. Ayrıca Allison gas Turbine

şirketi önderliğinde kurulan şirketler birliği 80 kw‟lık katı polimer yakıt hücresini bir otobüste kullanılmıştır.

4.3.3. Alkali Yakıt Pili (AFC)

Bu tip yakıt pilleri, ilk olarak uzay gemilerinde kullanılmıştır. ZETEC isimli bir firma tarafından geliştirilmeye ve taşıtlara uyarlanmaya çalışılmaktadır. Ancak bu yakıt

hücrelerinin üretim ve kullanımlarında birtakım güçlükler bulunmaktadır. Bu güçlükler:

- KOH elektrolit sirkülasyonu ve CO2 absorpsiyonu nedeniyle mobil

uygulamalarda pratik değildir.

- Anot olarak nikel ve katot olarak gümüş kullanılmakta olup, bu katalizörler ile

güç üretimi düşüktür.

4.3.4. Proton DeğiĢim Membranlı Yakıt Pili (PEM)

1950‟li yıllarda General Elektrik tarafından bulunan PEM teknolojisi, o yıllarda ilk defa NASA tarafından Gemini uzay aracında güç ünitesi olarak kullanılmıştır. Günümüzde

PEM yakıt pilleri, otomotiv sektöründe içten yanmalı motorlara alternatif olarak

geliştirilmekte ve kullanılmaktadır. Polimer elektrolit membranlı, katı polimer elektrolit ve polimer elektrolit yakıt pilleri olarak da adlandırılan PEM yakıt pillerinde elektrotlar karbon

yapılı olup, kullanılan elektrolit ise ince bir polimer membrandır. Bu membran, poli-asit

(perflorosulfonik) veya Nafiondur. Bu ince polimer tabakadan protonlar kolayca diğer tarafa

geçebilirken elektronların geçişi mümkün değildir. Hidrojen anot üzerine akarken, elektrolit yüzeyinde hidrojen iyonlarına (proton) ve elektronlarına ayrılır. Oluşan hidrojen iyonları

ince membrandan katoda doğru ilerlerken geçişi engellenen elektrotlar dış devreden geçerek

güç oluştururlar. Havadan sağlanan oksijen katot üzerinde hidrojen iyonları ve dış devreden gelen elektronlar ile birleşerek suyun oluşmasını sağlar. PEM yakıt pili elektrotları üzerinde

gerçekleşen reaksiyonlar aşağıdaki gibidir:

32

Anot

2 H2 → 4H+

+ 4e

Katot

O2 + 4H+

+ 4e- → 2 H2O

TOPLAM

2 H2 + O2 → 2 H2O + Enerji

PEM yakıt pilleri 80 °C sıcaklıkta çalışır. Bu sıcaklık, gerçekleşen elektrokimyasal

reaksiyonlar için düşük olduğundan elektrotlar ince platin tabakaları ile desteklenmektedir. PEM yakıt pillerinin otomotiv sektöründe kullanımını sağlayan önemli avantajları

şunlardır:

- Küçük boyutta uygulanabilir olmaları,

- Düşük sıcaklıklarda çalışmalarına rağmen bu sıcaklıklardan kolayca yüksek güç

üretimine geçebilmeleri,

- Yüksek verimde çalışmaları; % 40-50 seviyesinde maksimum teorik voltaj üretebilmeleri ve güç ihtiyacındaki değişikliklere hızlı cevap verebilmeleridir.

- Günümüzde 50 ila 250 kw‟ya kadar güç üretimi yapan yakıt pilleri

üretilmektedir. Bu teknolojinin geniş bir kullanım alanına sahip olabilmesi için birkaç engelleyici özelliği üzerinde çalışmalar da sürmektedir. Bu özelliklerin

başında katalizör ve membran malzemelerinin pahalılığından dolayı meydana

gelen yüksek fiyata ve düşük sıcaklıklarda çalışmalarından dolayı CO ve diğer

safsızlıkların etkisiyle zehirleyici özelliği bulunan saf hidrojen kullanımını zorunlu kılmasıdır.

4.3.5. Doğrudan Metanol Kullanılan Yakıt Pili (DMFC) Doğrudan metanol kullanılan yakıt pili (DMFC), PEM yakıt pillerinin bir çeşidi

olmakla beraber bir ön reformlamaya ihtiyaç duyulmadan metanolün doğrudan kullanımına imkân tanıyan bir yapıya sahiptir. Metanol, anotta CO2 ve hidrojen iyonlarına

dönüştürüldükten sonra hidrojen iyonları standart PEM yakıt pillerinde izledikleri yoldan

oksijen ile reaksiyona girer. DMFC tipi yakıt pillerinde anot ve katotta gerçekleşen reaksiyonlar aşağıda verilmiştir:

Anot

CH3 OH + H2O → CO2 + 6 H+

+ 6 e-

Katot

3/2 O2 + 6 H+

+ 6 e- → 3 H2O

TOPLAM

CH3 OH + 3/2 O2 → CO2 + 2 H2O

Bu hücreler, PEM yakıt pillerinden daha yüksek bir çalışma sıcaklığına sahip olup,

120 °C civarında çalışabilmektedirler. Verimleri ise % 40 civarındadır. Metanolün düşük sıcaklıkta CO2 ve hidrojene dönüşümü, PEM yakıt pillerinden farklı olarak daha yüksek

miktarda platin katalizörüne ihtiyaç duyulmasına neden olmaktadır. Platin katalizörün miktarındaki artış, fiyatta artışa neden olmakta ve bu özellik DMFC için önemli bir dezavantaj oluşturmaktadır. Sıvı yakıt kullanımına imkân sağlaması ve yenileme ünitesi

olmadan çalışabilir olması ise önemli avantajlarıdır. Geliştirme aşamasında olan DMFC teknolojisi gelecekte cep telefonu, dizüstü bilgisayarlar ve taşınabilir güç kaynakları için potansiyel bir güç kaynağı olarak görülmekte ve bu tip yakıt pilleri üzerindeki çalışmalar devam etmektedir.

33

4.4 Yakıt Hücreli Motorların Avantaj ve Dezavantajları Taşıtlarda yakıt hücresi kullanımı ile birlikte hidrojen enerjisi ve elektrikli taşıt fikri

sağlam bir yapıya kavuşmuştur. Yakıt hücreleri en çok gelecek vadeden sistemler olup,

günümüzde firmaların üzerinde en çok çalıştıkları ve araştırmalar yaptıkları konuların en başında gelmektedir. Geliştirme aşamalarının tamamlanmasıyla birlikte en çok rağbet

görecek olan ve yüksek avantajlar sağlayacak bir sistemdir. Yakıt hücrelerinde kimyasal

reaksiyonlar için kullanılan plakalarında bor madeninden yapılması ülkemiz ekonomisine de katkı sağlayacaktır.

Yakıt hücresine sahip bir motorun avantajlarını şu şekilde sıralayabiliriz:

- Çevre dostudur ve reaksiyonlar sonunda dışarıya egzoz olarak oksijen atılır.

- Yakıt tüketimi yönünden çok daha ekonomiktir.

- Ülke ekonomisinin dışa bağımlılığını azaltır.

Yakıt hücresine sahip bir motorun dezavantajlarını şu şekilde sıralayabiliriz:

- İçten yanmalı motora göre daha pahalıdır.

- Kulanım ömrü şu an için düşüktür.

- Farklı tiplerde yakıt hücreleri gelişmiş ülkelerde deneme aşamasında olup, yaygınlaşması uzun sürebilir.

4.5 Yakıt Hücreli Motorların GeliĢme Perspektifleri Günümüzde yeni tipte yakıt pilleri üzerinde çalışılmaktadır. Bunlara örnek olarak

proton iletkenliğine sahip seramik elektrolitli yakıt pilleri ve çinko/hava karışımının yakıt

olarak kullanıldığı yakıt pilleri sayılabilir. Yakıt pili teknolojisinde yakıt pilinin güç yoğunluğunu, gazlardaki safsızlıklara karşı direncini ve ömrünü uzatmak ve optimize etmek

amacıyla elektrot malzemesinin iyileştirilmesi; yığınlar oluşturarak 250 kW‟a kadar elektrik

üretiminin tek bir modülden sağlanması; katalizör olarak kullanılan değerli metallerin miktarında azaltmalar gerçekleştirilerek gerek veriminde artış gerekse maliyette düşüşün

sağlanması; sistemin performansını, sağlamlığını, ömür ve maliyetini artırıcı tasarımların

geliştirilmesi; hidrojen depolama sistemlerinin geliştirilmesi; hidrojen dışında başka yakıtların kullanımına olanak tanıyacak dönüşüm sistemlerinin geliştirilmesi üzerinde

çalışmalar devam etmektedir. Yakıt pilleri; suyla çalışan, hidrojen enerjili taşıtların

üretilmesinde bir geçiş aşaması oluşturmaktadır.

Yakıt pilleri şu alanlarda da kullanılmaktadır;

- Uzay çalışmaları / askeri uygulamalar

- Evsel uygulamalar

- Sabit güç üretim sistemi / yüksek güç üretim sistemi uygulamaları

- Taşınabilir güç kaynağı uygulamaları

- Atık / atık su uygulamaları

Resim 4.1: Yakıt hücreli değiĢken Ģasi

Otomobil fabrikaları, yakıt pili teknolojilerine büyük önem verirken, Toyota ve Honda

gibi şirketler üretime şimdiden başlamış durumdalar. 2020 yılına kadar bir milyon yakıt pilli

araç satarak bu alanda bir ilki gerçekleştirmeyi hedefleyen General Motor şirketinin

tasarladığı “Hy-Wire Yakıt Pili Konsepti” ile geleceğin müşterileri gerek kamyonet gerekse

de spor arabalarında aynı şasiyi kullanabilecekler. Tasarlanan şasi sayesinde bir aracın üst kısmı değiştirilerek istenilen model ve türde araca dönüştürülebilecek. Yakıt pili ile çalışan tahrik sistemi 28 cm kalınlığında olup, sabit olarak üretilerek üst kısmın ayrı üretilmesi ile gelecekte otomobil fiyatlarının bugünden daha ucuz olması hedefleniyor.

Hazırlanan bir gösteri filminde "Hy-Wire Yakıt Pili Konsepti" ile çalışan bir araç

garaja sokulduktan sonra aracın fişe takılması sonucunda ev için gerekli elektrik de araçtan

sağlanabilmektedir. Honda firmasının FCX modeli ise dünyada günlük kullanım için devletçe onaylanan ilk yakıt pilli araç olma özelliğini taşımaktadır. Honda Firması 1975

yılında ürettiği Civic CVCC marka araç, dünyada "Clean Air Act" emisyon standartlarını

katalitik dönüştürücü kullanımı gerekmeksizin karşılayan ilk araç olmuştur. Bu araçtan sonra doğal gaz ile çalışan Civic GX modeli üretilmiştir. Sıfıra yakın emisyon değerleri ile

"Environmental Protection Agency" tarafından dünyanın en temiz motoru olarak

tanımlanan, Civic GX modelinin ardından 1999 yılında Honda gaz- elektrik hibrid sistemi ile tüketicinin karşısına çıkmıştır. Bu sene de Honda Civic, ABD'de hibrid güç üretim sistemi

opsiyonuna sahip ilk model oldu. FCX modeli "Environmental Protection Agency" ve

"California Air Resources Board" tarafından onaylanmış olup, Los Angeles‟da tüketici ile

buluşmaktadır. Bu model ile Honda'nın gelecekteki sıfır emisyon hedeflerini gerçekleştirmiş oluyor.

Resim 4.2 Yakıt hücresi ile çalıĢan ilk taĢıt

LPG VE DOĞAL GAZ MOTORLARI

1. LPG VE DOĞAL GAZ YAKIT

SISTEMLERI

1.1. LPG/ Doğal Gazın Özellikleri Dünyanın her tarafında bulunabilen LPG (Sıvılaştırılmış Petrol Gazı) ve Doğal gaz

(NG) taşıtlarda son yıllarda yaygın olarak kullanılmaktadır. LPG petrol bileşeni rafineride açığa çıkmaktadır. Doğal gaz ise 200 milyon yıl önce yaşamış olan küçük bitki ve deniz

canlılarının çürümüş artıklarından oluşmuş bir gazdır.

Araçlarda yakıt olarak iki tip gaz kullanılmaktadır.

- LPG: Sıvılaştırılmış petrol gazı

- Doğal gaz

• LNG: Sıvılaştırılmış doğal gaz

• CNG: Sıkıştırılmış doğal gaz LPG büyük oranda propan (C3H8) gazından oluşur. Propan düşük egzoz emisyonu

verir, ani yanması sonucunda daha az miktarda zararlı bileşikler ortaya çıkar. Yüksek oktan sayısına sahiptir.

LPG‟nin en önemli üstünlüğü metana göre daha kolay sıvılaşabilmesidir. Örneğin;

21°C sıcaklıkta 110 Pa basınç altında sıvılaşabilmektedir. Bu özelliği nedeni ile daha kolay

sıvılaştırılarak depolanabilmektedir. Sıvılaştırılmış petrol gazının 103- 105 gibi yüksek oktan

sayısı vardır. LPG‟nin en önemli yetersizliği ise petrole göre kütlesel olarak %11, hacimsel olarak

%33 az enerji bulundurmasıdır. Setan sayısı düşük olduğu için dizel motorlarında kullanılmaya uygun değildir. Günümüzde LPG araçlarda çelik depolarda ve basınç altında

depolanmaktadır. Basınç altında depolanan LPG sıvı halde otomobil motorlarında ve evlerde

mutfak tüpü olarak kullanılmaktadır.

Doğal gaz ise saf halinde iken renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. Güvenlik amacıyla

kokulandırılmıştır. Doğal gaz hacimsel olarak % 70–99 metan (CH4) gazından oluşmaktadır.

Metan gazının dışında en çok bulunan gazlar sırası ile etan (C2H6), propan (C3H8), bütan (C4H10) ve diğer hidrokarbonlar (HC) içermektedir. Doğal gazı taşıtlarda yakıt olarak depolamak ve kullanmak için iki metot kullanılmaktadır.

İlk yöntem basınç altında sıkıştırılmış doğal gaz (CNG) dır. Sıkıştırılan doğal gaz taşıtlarda yakıt olarak kullanılabilmektedir. Bu yöntem boru hattında bulunan doğal gazı

standartlara uygun olarak filtrelenen, kurutulan ve sıkıştırılan araçlarda kullanılmaktadır.

Otomobillerde kullanılan doğal gazın depolama basıncı 200–250 bar kadardır. Sıkıştırılmış doğal gaz, atmosfer basıncı ve normal sıcaklıktaki gaza göre yaklaşık 1/200 hacim kaplar.

Doğal gaz basınç altında çok yer kapladığı için tam yükte bir otomobilin kat edeceği mesafe tüpün basıncına ve hacmine bağlıdır.

Doğal gazın depolanmasında ikinci yöntem ise sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) dır.

Sıvılaştırılmış doğal gaz, atmosfer basıncında ve sıcaklığındaki normal gaza oranla 1/600

hacim yer kaplamaktadır. Sıvılaştırılmış doğal gaz, otomobilin döşemesi altında, düşük basınçta, kaynayan soğuk sıvı olarak 1 bar basınçta, − 160 °C sıcaklıkta çift duvarlı, vakum

yalıtımlı tüplerde depolanır. Sıvılaştırılmış doğal gazın bu özelliğinden dolayı az hacme daha

çok kütle depolanabilmektedir. LPG ve doğal gazı, taşıtlarda yakıt olarak kullanmak için birbirine benzeyen dönüşüm

sistemleri kullanılmaktadır.

1.2. LPG/ Doğal Gaz Motorunun ÇalıĢma Prensibi LPG benzinli motorlarda, doğal gaz ise hem benzinli hem de dizel motorlarda

alternatif yakıt olarak kullanılmaktadır. LPG yakıt sisteminin doğal gaz yakıt sistemine göre

yapısal farklılıkları vardır.

LPG‟nin alternatif yakıt olarak kullanılabilmesi için normal hava sıcaklığında ve

belirli bir basınçta (2–5 bar) 30 ve 60 litre çelik tanklarda depo edilmesi gerekmektedir.. Doğal gaz ise iki yöntem ile depo edilmektedir. İlk olarak basınç altında sıkıştırılarak

(yaklaşık 250 bar) çelik ve basınca dayanıklı tüplerde depo edilmektedir. Diğer bir yöntem

ise normal atmosfer basıncında ve −160 °C sıcaklıkta kaynayan soğuk sıvı olarak depo edilmektedir. LPG ve Sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) çalışma şekillerine göre benzerlik

oluşturmaktadır. Basınçlı depo edilen doğal gaz (CNG) daha farklı sistemler kullanılarak

otomobil ve büyük araçlarda alternatif yakıt olarak kullanılmaktadır. 1.2.1. LPG ve LNG Yakıt Sisteminin ÇalıĢması

Yakıt seçme düğmesinden seçilen yakıt tipine göre sisteme monte edilmiş elektro

valfler benzin veya LPG/LNG‟ye yol vermektedir. Yakıt seçme düğmesi LPG/LNG

pozisyonuna alındığında benzin hortumu üzerinde bulunan elektro valf benzinin karbüratör

veya enjeksiyon sistemine gitmesini engeller. LPG depo içerisindeki sahip basınç sayesinde multivalften geçerek yüksek basınç borularına ve boru üzerinde bulunan elektro valfe ulaşır.

LNG ise depo içerisinde bulunan bir elektrik motoru sayesinde sistemde dolaştırılır. Resim 1.1‟de LNG yakıt sistemi şeması gösterilmiştir.

Yüksek basınç hattında bulunan LPG (sıvı halde), kontak anahtarının açılması ile elektro valften geçer ve filtre edilerek buharlaştırıcıya (regülatör) ulaşır. Regülatör üzerinde

bulunan elektro valf kontak anahtarına bağlı olduğu için açılır ve LPG/LNG regülatör içerisinde bulunan hazneye dolar.

Resim 1.1: LNG yakıt sisteminin Ģematik resmi

Regülâtöre dolan gazın basıncı düşürülerek alçak basınç borusu ve gaz ayar

vidasından geçerek miksere (gaz karıştırıcı) ulaşır. Mikserde hava ile karışarak emme manifoldu içerisine dolar. Motora marş yapılması ile emme manifoldunda bulunan

LPG/LNG silindir içerisinde yakılarak kullanılır. Eğer belirli bir süre marş yapılmasa yüksek

basınç hattına ve regülatör üzerinde bulunan elektro valfler kapanarak gaz geçişi engellenir. Bu durum regülatörün içinde bulunan gazın emme manifolduna dolmasını engellemek ve gaz

kaçaklarının önüne geçmek için yapılmaktadır. Kontak anahtarı açıldıktan 2 saniye sonra

motor marş yapılır. Marş anında motorun yakıt sisteminin özelliğine göre mikser veya

enjektörlerden gaz emme manifolduna verilir. Depoda bulunan LPG kendi basıncından dolayı buharlaştırıcıya gelir. LNG ise depoda

bulunan pompa sayesinde regülatöre gelir. Regülatörde istenilen miktarda emme

manifolduna girer. Resim 1.2‟de LPG yakıt sistemi monte edilmiş bir otomobil gösterilmiştir.

Resim 1.2: LPG yakıt sistemi monte edilmiĢ otomobil

Sıvı halde bulunan LPG/LNG emme manifoldunda hemen buharlaşmaz ve silindir içine sıvı halde girebilir. Bu nedenle de motor çalışmayabilir. LPG sistemlerinde motor ilk çalıştırma anında bir müddet benzin ile çalıştırılır. Bu sayede motorun soğutma suyu ısınarak

buharlaştırıcıyı ısıtır ve buharlaştırıcı içinde bulunan sıvı LPG/LNG manifold içine gaz halde girer. Regülatör ısındıktan sonra motor LPG ile daha rahat çalıştırılır.

1.2.2. CNG Yakıt Sisteminin ÇalıĢması

Resim 1.3: CNG yakıt sistemi monte edilmiĢ otomobil

Sıkıştırılmış doğal gaz (CNG) ile çalışan araçlarda yakıt tüplerin az yer kaplaması için döşeme altına monte edilmektedir. Yüksek basınçlı tüplerde bulunan sıkıştırılmış doğal gaz

(CNG) yüksek basınç borusunun üzerinde bulunan filtreden geçer. Gaz basıncının 12-15

bara düşürüldüğü yüksek basınç regülatörüne gönderilir. İkinci bir regüle edici valf olan

düşük basınç regülatörü basıncı daha da düşürür ve gaz kontrol valfine uygun bir besleme basıncı düzeyine indirir. Kontrol valfi (buharlaştırıcı) gazı motorun soğutma suyundan

yararlanarak ısıtır. Sistemde ani basınç düşüşü, gaz kaçağı gibi durumlar olduğunda otomatik

olarak kapanacak şekilde tasarlanmıştır. Resim 1.3‟te CNG ile çalışan bir otomobilin şematik resmi verilmiştir.

1.3 LPG / Doğal Gaz Yakıt Sisteminin Avantaj ve Dezavantajları LPG/doğal gaz kullanılan yakıt sisteminin diğer petrol ürünleri kullanan yakıt

sistemlerine göre avantajları şunlardır: - Benzinli araçlara göre daha ekonomiktir. Doğal ve LPG, benzin ve motorinden

litre fiyatı olarak oldukça ucuzdur. (1 m3

doğal gaz 1 litre LPG‟den %60

ucuzdur).

- LPG/doğal gaz içerisinde kurşun, vernik ya da karbon atığı çıkarmadığı için

motor yanma odası ve karterini kirletmez.

- Otomobil üzerinde kullanılan orijinal yakıt sistemi arızalarını azaltır.

- Ateşleme bujisinin ömrü uzun olur.

- Motorun yağlaması için kullanılan yağın ömrü yaklaşık üç kat uzun olur.

- Tamamen kapalı bir sistem olduğu için çevreyi kirletmez. Akma ve buharlaşma

yapmaz.

- Yakıt olarak kullanılmadan önce çok az rafine edilmektedir.

- Ekzoz borusu ve susturucuların ömrü uzun olmaktadır.

- Ekzoz emisyonları açısından daha çevrecidir.

- LPG renksiz, kokusuz ve toksit özelliği bulunmayan bir maddedir. Gaz

kaçaklarının tespit edilmesi için sonradan kokulandırılmaktadır. Sıvı halde suya

benzer.

- LPG basınç altında depolanabilir, kalın çelik tank ya da borularla taşınabilir.

LPG/doğal gaz kullanılan yakıt sisteminin diğer petrol ürünleri kullanan yakıt

sistemlerine göre dezavantajları şunlardır:

- Büyük hacimli yakıt tüpleri fazla yer kapladığı için bagaj hacmini küçültür.

- Uzun atmosferik süreklilik nedeni ile CH4 (doğal gaz) sera etkisi ile ısınma

etkisi bakımından CO2‟ye oranla 20 kez daha etkilidir.

- NOx emisyon problemleri olabilmektedir.

- LPG/doğal gaz sistemi ekstra yapım maliyeti getirmektedir.

- Karakteristik özelliklerine bağlı olarak motor performansı bir miktar

düşmektedir.

- Depolama sırasında dökülme ve sızıntı riski bulunmaktadır. Havalandırma

gerçekleştirilmez ise tehlike yaratabilir.

- LPG/doğal gaz zehirli değildir. Ancak miktarı fazlalaştıkça boğuculuk tehlikesi

ortaya çıkar.

- Düşük sıcaklıkta buharlaşması nedeni ile sıvı gazın insan vücudu ile teması

sonucunda ciddi deri yanıkları oluşur.

- Isı arttıkça basıncı artarak kritik bir sıcaklık ve basınçta içinde bulunduğu tankın

patlamasına neden olabilir.

1.4. LPG/ Doğal Gaz Yakıt Sisteminde Emniyet Kuralları ve

Güvenlik LPG/doğal gaz güvenli bir motor yakıtıdır. LPG/doğal gaz havadan hafif olması

nedeni ile çabucak yayılarak dağılır. Benzinden farklı olarak açık havada patlama yapmaz. Benzin ve motorinden farklı olarak havada sadece sınırlı bir konsantrasyon aralığında

yanabilmektedir. Tablo 1.1‟de bazı yakıtların yanma özellikleri verilmiştir.

Özellik

LPG / Doğal gaz

Benzin

Motorin

Yanabilirlik Sınırları (Havada Hacimsel

Olarak %)

5-15

1,4-7,6

0,6-5,5

Kendi Kendine TutuĢma Sıcaklığı (°C)

450

300

230

En az ateĢleme enerjisi (10-6

kJ)

0,26

0,22

0,22

Maksimum Alev Sıcaklığı

1885

1977

2054

Tablo 1.1: Yakıtların yanma özellikleri

PG/doğal gaz montajında kullanılan elemanların tamamı ECER-67-01 ve TSE

standartlarına uygun olmalıdır. LPG/doğal gaz tankının üzerinde bulunan multi valf, tankın

%80 oranında doldurulmasını sağlayacak şekilde ayarı yapılmalıdır. LPG/doğal gaz

tanklarının kullanım ömrü en fazla 10 yıldır. LPG basınç boruları 1 mm kalınlığında bakır ve üzeri PVC kaplı olmalıdır. Doğal gaz boruları ise 1 mm çelik boru ve üzeri PVC ile kaplı

olmalıdır. LPG/doğal gazlı araçlar kapalı alan ve ateşe yakın bir yere kesinlikle park

edilmemelidir. Eğer araç uzun süre kullanılmadan park edilecek ise depo üzerinde bulunan multi valfin giriş ve çıkış vanaları kapatılmalıdır. Aracın LPG/doğal gazlı olduğunu belirten

uyarıcı etiketler mutlaka aracın ön ve arka camına yapıştırılmalıdır.

1.5. Karbüratörlü Motorlarda LPG/ Doğal Yakıt Sisteminin

Uygulaması Karbüratörlü motorlarda LPG/doğal gaz kullanılması için karbüratörün alt veya üst

kısmına mikser, içinde belirli çapta delik açılmış bilezik, kullanılmaktadır. Karbüratörün

yapısından dolayı mikserler değişiklik arz etmektedir.

1.5.1. Yakıt Sistemin Parçaları ve ÇalıĢması

LPG ve doğal gaz sisteminde kullanılan parçalar işlevsel olarak aynı görevi

yapmaktadır. LPG sisteminde kullanılan dönüşüm kiti ile doğal gazda kullanılan dönüşüm kitleri birbirlerinde kullanılmaz. LPG düşük basınçla çalıştığı için kullanılan bağlantı

elemanları ve regülatör, doğal gaza yakıt sistemi parçalarına göre daha zayıf yapıdadır.

Doğal gazdaki sistem basıncını emniyet altına almak daha dayanıklı ve pahalı malzeme ile

sağlanmaktadır. LPG/doğal gaz yakıt sistemlerinin belli başlı parçaları şunlardır.

1.5.1.1 Gaz Dolum Ağzı

LPG/doğal gaz yakıt sistemlerinde tüpler içine basınçlı gazı pompalayabilmek için dolum kapağı konulmuştur. Dolum kapağı depo içerisine gaz girişini sağlar ve depo üzerinde

bulunan multi valfe bağlıdır. Multi valf üzerinde depo içerisine gaz akışını sağlayan tek

yönlü bir valften gaz dolumu sağlanılmaktadır. Herhangi bir durumdan dolayı dolum kapağı

gaz kaçırırsa multi valf sayesinde sistem emniyet altına alınmıştır. Resim 1.4‟te bazı araçlarda kullanılan dolum kapağı gösterilmiştir.

Dolum kapağı tek yönlü çek valf gibi çalışmaktadır. Gaz dolumu sırasında gazın depo

içerisine girmesini sağlar ve tabanca dolum ağzından çıkarıldığı anda depodan gelen gazın dışarı çıkmasını engeller.

Resim 1.4: LPG/doğal gaz için araç üzerinde dolum kapağı

Dolum kapakları araçlarda sağ arka tampon üzerinde olmalıdır. Dolum kapağı ağzının

sürekli plastik bir kapak ile kapatılması gerekmektedir. Aksi takdirde dolum ağzına gelen çamur, toz ve pisikler gaz dolumu sırasında depo içerisine girerek sistemde arızalara yol açabilir. Resim 1.5‟te dolum ağzı ve plastik kapağı verilmiştir.

Resim 1.5: LPG/doğal gaz dolum ağzı ve kapağı

1.5.1.2 Yüksek Basınç Boruları, Bağlantı Rekorları ve Sızdırmazlık Yüzükleri

LPG/doğal gaz dönüşüm sistemlerinde yüksek basınç boruları ve bağlantı elemanları

çelik ve bakır borulardan yapılmaktadır. LPG/doğal gaz sisteminde dolum ağzından depoya, depodan regülatöre gaz götüren borular kesinlikle TSE kurumunun onay verdiği ECER 67- 01 standartlarında olmalıdır. Yüksek basınç boruları LPG sistemi için 1 mm kalınlığında

bakır boru ve üzeri PVC kaplı olmalıdır. Doğal gaz boruları ise, sistemde 250 bar basınç

olduğu için, basınca dayanıklı 1 mm kalınlığında çelik boru ve üzeri PVC kaplı olmalıdır.

Resim 1.6‟da LPG/doğal gaz sistemlerinde kullanılan bakır boru verilmiştir.

Resim 1.6: Bakır boru

1.5.1.3. LPG ve Doğal Gaz Tankı

Resim 1.7: Simit Ģeklinde LPG deposu

LPG/doğal gaz tankları içerisinde bulunan gazın cinsine ve basıncına göre farklılık

gösterirler. LPG için tasarlanmış tank, 2-4 bar basınca rahatlıkta dayanacak ve otomobil

bagajında fazla yer kaplamayacak şekilde olmalıdır. LPG dönüşüm sistemlerinde tanklar genellikle silindirik uzun, silindirik kısa ve elips (simit) şeklinde çelikten yapılırlar. LPG

montaj kurallarına göre bu tankların her 10 yılda bir yenisi ile değiştirilmesi gerekmektedir.

Resim 1.7‟de simit şeklinde LPG tankı verilmiştir.

Simit şeklinde LPG depoları araçta Stepne yerine montaj edilmesinden dolayı bagajda yer kaplamamaktadır. Silindirik uzun ve kısa depolar ise bagajın ön veya yan kısmına monte

edilerek kullanılmaktadır. Bu şekilde bagajın fazla küçülmesinin önüne geçilmiştir. Resim

1.8‟de silindirik bir LPG deposunun montajı gösterilmektedir.

Resim 1.8: Silindirik LPG deposu

Doğal gaz depoları ise yüksek basınçtan dolayı daha dayanıklı ve kaliteli malzemeden yapılmak zorundadır. Araç üzerinde eş değer benzin deposunun kat edeceği miktarda doğal gaz deposu konulmak istenirse aracın bagajında hiç yer kalmayabilir. Bu nedenden dolayı

doğal gazlı sistemler daha çok büyük araçlarda tercih edilir. Resim 1.9‟da CNG Doğal gaz deposu verilmiştir.

Resim 1.9: Silindirik CNG doğal gaz deposu

Sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG), sıkıştırılmış doğal gaz (CNG)‟dan daha az yer

kapladığı için küçük araçlarda sıvı doğal gaz kullanımı daha yaygındır. Resim 1.10‟da sıvı

doğal gaz kullanılan bir araçta LNG depoları verilmiştir. Bu tip depolar genellikle araçlarda döşeme altına konulmaktadır. Bu şekilde aracın

bagajında her hangi bir küçülme olmamaktadır. LNG doğal gaz depoları diğer depolara nazaran daha pahalıdır.

Resim 1.10: Silindirik LNG doğal gaz deposu

1.5.1.3. Multivalf

Multivalf LPG/LNG gaz sisteminin en nemli parçalarından birisidir. Depo içerisinde

bulunan gazın emniyeti bu valf tarafından sağlanmaktadır. Multivalf depo kapağı

üzerindedir. Multivalfin parçaları Resim 1.11‟de gösterilmiştir.

Resim 1.11: LPG ve LNG multivalfi

CNG sisteminde ise multivalf yerine emniyet supabı vardır, depo içerisine alınan

gazın basıncını ayarlamaktadır. CNG doğal gaz sisteminde depo içerisinde bulunan gazın basıncı 250 bara ulaştığında sisteme dışarıdan gaz girişi yapılmaktadır. Resim 1.12‟de CNG

depolarında kullanılan emniyet valfleri gösterilmiştir.

Resim 1.12: CNG multivalfi

- GiriĢ supabı ve vanası

Giriş supabı ve vanası dolum ucuna bağlıdır. Depo çerisine alınan gaz bu supap ve

vanadan geçer. Resim 1.11‟de 2 numaralı parça giriş supabını göstermektedir. Dolum ucu 2

nolu parçanın üzerinde bulunan rekora bağlanmaktadır. Depo içerisine gaz girişi 2 nolu parça üzerinden olmaktadır. Dolum ucunda ve borusunda meydana gelebilecek kaçak, kesik vb.

arızalardan dolayı depodan ani gaz çıkışını giriş supabı önlemektedir. Giriş supabı bir çeşit

emniyet valfıdır. Multi valf üzerinde bulunan 3 nolu parça ise giriş vanasıdır. Bu vana el ile

kapatılabilmektedir. Giriş vanası kapatıldığı zaman depo içerisine gaz girişi yapılamaz. - ÇıkıĢ supabı ve vanası

Resim 1.11‟de 4 numara ile gösterilen, parça çıkış vanasıdır. Bu vana el ile

kapatılabilmektedir. Vana kapalı olduğu zaman depodan regülatöre gaz çıkışı yapılamaz.

Multivalf üzerinde 5 numara ile gösterilen para ise çıkış supabıdır. Çıkış supabı sisteme

giden gazın emniyetli bir şekilde sisteme gitmesini sağlar. Yüksek basınç borusunda

meydana gelebilecek kaçak, yırtılma vb. arızalarda çıkış supabı kendini kapatarak sistemi koruma altına almaktadır.

- ġamandıra

Şamandıra, multivalf üzerine monta edilmiş depo içerisindeki gazın miktarını ölçmek ve deponun %80‟en fazla dolmasını engellemek için konulmuştur. Resim 1.11‟de 1 numaralı

parça ile gösterilmektedir. Deponun içerisine dolum ucundan giren gaz giriş supabını

geçerek şamandıranın açık tutuğu kanaldan deponun içerisine dolar. İçeri alınan LPG ve LNG sıvı olduğu içi şamandıra yüzerek sıvının üstünde durur. Depo içerisinde seviyenin

yükselmesi ile şamandıra yukarı kalkar. Depo içerisinde gaz miktar %80‟e geldiğinde

şamandıra depo içerisine gaz alınan kanalı kaparak içeri gaz girişi engellenir. Resim 1.11‟de

6 numaralı parçadan sisteme gaz gönderilmektedir. Kontak anahtarı açıldığı zaman yüksek basınç hattında ve regülatör girişinde bulunan elektro valfler açılarak 6 numaralı borudan

sisteme gaz gider. Bu durumda depo içerisinde bulunan sıvının seviyesi düşer. Şoför

mahallinde bulunan sürücü yakıt seçme anahtarı üzerindeki elektronik göstergeden depo içerisindeki, gaz miktarını görebilir.

CNG depolarında şamandıra devresi bulunmamaktadır. Sistemdeki basınca göre depo içerisinde mevcut gaz seviyesi belirlenir.

- Gösterge

Depodaki gaz miktarını sürücüye bildirmek için kullanılmaktadır. LPG ve LNG

sistemlerinde aynı yöntem kullanılmaktadır. CNG sitemlerinde ise depo içersindeki gaz miktarı sistemde bulunan bir manometre vasıtası ile yapılmaktadır. CNG yakıt sistemlerinde

manometredeki basınç bize depodaki gaz miktarını vermektedir. Depodaki gaz miktarı

maksimum 250 barı göstermektedir. Sistem basıncı 25 barın altına düştüğü zaman otomatik

olarak diğer yakıt sistemi çalışmaya başlamaktadır.

LPG ve LNG gibi sıvı gazların ölçümünde şamandıra yöntemi kullanılmaktadır. Depo içerisindeki gaz miktarı tespiti elektronik veya mekanik olarak yapılmaktadır. Elektronik

olarak göstergede gaz miktarını gösteren sistemde multivalf üzerine takılan sinyal alıcı ile

yapılmaktadır. Sinyal alıcı, şamandıraya bağlı bir mıknatısın yönüne göre depo içerisindeki

gaz miktarını elektronik olarak göstergeden vermektedir. Şamandıra aşağı yukarı hareket ettikçe mıknatıs da aynı yönde hareket eder ve depo içerisindeki seviye ölçülmüş olur. Resim

1.13‟te mutivalf üzerine takılan sinyal alıcı gösterilmektedir.

Resim 1.13: Elektronik gösterge

Depo içerisinde LPG/LNG gaz miktarı mekanik olarak da ölçülür. Yine multivalf

üzerinde bulunan şamandıranın hareketini bir gösterge üzerine verdiğimizde depo

içerisindeki gaz miktarını bize vermektedir. Bu sistemin dezavantajı göstergenin deponun

üzerinde olmasıdır. Resim 1.14‟te multivalf üzerinde mekanik gaz göstergesi verilmiştir.

Resim 1.14: Mekanik gösterge

- Havalandırma ve Hortumları

Havalandırma sistemi, bu tür yakıt sistemine sahip araçlar için çok önemli bir emniyet

tedbiridir. Bagaj içerisinde bulunan deponun sürekli havalandırılması gerekmektedir. Depo

üzerinde bulunan multivalf havalandırma kabının içerisine yerleştirilir. Havalandırma

kabının ağzı bagajın altından dış havaya açılmaktadır. Sistemde her hangi bir gaz kaçağı

olduğu zaman, sistem bu kapak üzerinde bulunan havalandırma hortumundan gazı tahliye eder. Resim 1.15‟te havalandırma sistemi gösterilmektedir.

Resim 1.15: Havalandırma kapağı

1.5.1.4. Elektro Valfler ve Filtre LPG/doğal gaz sisteminde iki çeşit elektro valf vardır. Depodaki gazı sisteme iletmek

veya kesmek için kullanılan gaz valfi ve sistem gaz ile çalıştığı zaman motora giden benzini

kesmek içi kullanılan benzin elektro valfidir. Resim 1.16‟da LPG/doğal gaz için kullanılan

elektro valf gösterilmiştir. Elektro valf üzerine filitreleme sistemi monte edilmiştir. Bu

şekilde LPG/doğal gaz deposundan gelen gazın regülatöre gitmeden gaz filtresinden

geçmesini sağlamaktadır.

Resim 1.16: LPG/LNG için elektro valf

1.5.1.5. BuharlaĢtırıcı ( Regülâtör)

LPG/doğal gaz sistemlerinde motorun ihtiyacı olan yeterli miktarda gazı karbüratör üzerinde bağlı olan miksere yollayarak motorun çalışmasını sağlamaktadır. LPG ve LNG

sisteminde kullanılan buharlaştırıcı depodan gelen sıvı LPG ve LNG‟yi motorun soğutma sisteminden aldığı ısı ile buharlaştırmak ve manifold vakumuna göre motorun ihtiyacı olan gaz miktarını ayarlamak için kullanılır.

- Regülâtörün Özellikleri

• Gövde ve kapak tamamen kompozit alüminyum malzemeden

yapılmıştır.

• Su ısıtma odası, gaz odasından su/gaz muhafaza koşulu sağlanarak

ayrılmıştır.

• Diyafram, contalar, yaylar, ECE-R 67. 01 standartlarına göre LPG

kullanımına uygun materyalden yapılmıştır.

• Test basıncı 67,5 bardır. (LPG/LNG regülatörü için)

• Kademe çıkışında gaz akımının tamamen kapatılması bir elektro

valf ile yapılır.

Regülâtörün elektronik ve vakumlu olarak iki tipi vardır. Elektronik tipinde

regülâtörden karbüratöre giden hattı kontak ile birlikte çalışır. Gaz hattı açık olsa bile elektro valf ile gazın motora akışı kesilir.

Pnomatik tiplerde yani vakumlu regülatörlerde alt basınçtan yararlanılır. Sadece motor çalıştığında (manifold da vakum oluştuğunda) regülatör devreye girer. Resim 1.17‟de LPG

ve LNG sisteminde kullanılan buharlaştırıcı gösterilmiştir.

Resim 1.17: LPG/LNG regülatörü (elektronik)

CNG regülatörleri daha yüksek basınç için kullanılmaktadır ve özel olarak

tasarlanmıştır. CNG regülatörleri depoda bulunan gazın basıncını 3 kademede motorun

kullanacağı 0,8 bar basınca indirgemektedir. LPG ve LNG sisteminde olduğu gibi CNG regülatörleri hem elektronik hem de vakumlu olmak üzere iki tip üretilmektedir. Resim

1.18‟de CNG sistemlerinde kullanılan regülatör verilmiştir.

Resim 1.18: CNG regülatörü

- Yüksek basınç bölümü ve parçaları

Regülatör içine depodan gelen basınçlı LPG ve LNG (sıvı) bu bölüme dolmaktadır.

Yüksek basınç bölümü girişi Resim 1.17‟de gösterilen elektro valf ile kapatılmaktadır.

Yüksek basınç bölümü çıkışında ise motorun manifold vakumunu algılayan küçük bir valf bulunmaktadır. Bu valf motor çalışmadığı zaman (manifold vakumu yok iken) bir yay

vasıtası ile yüksek basınç bölümü çıkışını kapatmaktadır. Motor çalıştığı zaman regülatör

gaz çıkış borusundan etki eden manifold vakumu ile yüksek basınç bölümünde bulunan valf

açılarak burada bulunan sıvı gaz, diyaframın bulunduğu geniş hazneye ulaşarak bu bölümde buharlaşarak gaz haline geçmektedir. Resim 1.19‟da basit bir regülatörün şematik resmi

verilmiştir. Yüksek basınç bölümüne gelen sıvı gazın basıncı bu bölümde atmosferik basınca düşürülmektedir.

Resim 1.19: Regülatör iç yapısı

Alçak basınç bölümü ve parçaları

Resim 1.20: Alçak basınç boruları ve gaz ayar vanası

Alçak basınç bölümü diyafram ile soğutma suyu arasında kalan boş hacimdir. Yüksek basınç bölümüne gelen sıvı gaz, alçak basınç bölümüne geçerken sıvı halden gaz hale

geçmektedir. Bu bölümde LPG ve LNG‟nin hal değiştirmesinden dolayı ortamdan ısı

çekmektedir. Bu durumdan dolayı regülatör bu ısı kaybını motor soğutma suyundan aldığı ısı ile karşılamaktadır. Alçak basınç bölümünde motorun yakabileceği LPG ve LNG bu

bölümde hazırlanmaktadır.

Regülatörde hazırlanan gaz alçak basınç borusunda bulunan gaz ayar vanasından

geçerek karbüratör üzerinde bulunan miksere gelmektedir. Gaz, mikserde hava ile karışarak

motorun içine girmektedir. Resim 1.20‟de alçak basınç borusu ve gaz ayar vanası gösterilmiştir.

- Selonoid valf

Regülatör üstünde bulunan ve kontak anahtarına bağlı olan gaz kesici valftir. Motor

çalışmadığı zaman regülatördeki gazın kesilmesi gerekmektedir. Vakumlu tip regülatörler gazı, manifold vakumuna göre ayarlamaktadır ve motor çalışmadığı zaman regülatöre giren

gaz kesilmektedir. Elektronik regülatörde ise motor çalışmadığı zaman veya kontak anahtarı

açıldıktan 3-5 saniye sonra motorun çalışmaması durumunda gaz otomatik olarak kesilmektedir. Motor çalıştığı sürece regülatörün üstünde bulunan selonoid valf gaz girişini

açık tutmaktadır. Resim 1.21‟de regülatör üstünde bulunan selonoid valf verilmektedir.

Resim 1.21: Selonoid valf

- Radyatör suyu giriĢ-çıkıĢ boruları

Motor soğutma suyu regülatöre girerek içinde bulunan gazın buharlaştırılmasını

sağlar. Motor soğutma suyu kauçuk esaslı plastik boru ile regülatörün sıcak su giriş ve çıkışına bağlanır. Soğutma suyu motor çalıştığı sürece regülatörden de devridaim eder.

Resim 1.22‟de regülatörde kullanılan sıcak su boruları verilmiştir.

Resim 1.22: Sıcak su borusu ve kelepçeleri

- Temizlik tapasi

Regülatörün içinde biriken pisliklerin periyodik olarak temizlenmesi gerekmektedir. Regülatör üzerinde bulunan temizlik tapası sökülerek içerisinde bulunan pislikler temizlenir.

Resim 1.17‟de verilen regülatörün üzerinde temizlik tapası gösterilmektedir.

- Rölanti ayar vanası

Regülatörün yüksek basınç bölümünde bulunan gazın rölanti hızında motorun

içerisine girebilmesini sağalar. Resim 1.19‟de regülatörün şematik resminde rölanti ayar

vidası gösterilmektedir. Şemada gösterilen rölanti vidasının önünde bulunan yayın tansiyonu

değiştirerek valfin açılması kontrol edilir. Rölanti ayar vidası sıkılarak yayın tansiyonu arttırılsa motorun rölanti devri düşer. Ayar vidası gevşetilerek yayın tansiyonu düşürülürse

motorun rölanti devri artar.

- Alçak basınç borusu

Regülatörün alçak basınç ucundan, karbüratörün üzerinde bulunan miksere gazın

iletilmesi için kullanılan kauçuktan yapılmış plastik borudur. Motorun ısısından dolayı

boruda her hangi bir delinme olmaması için alçak basınç borusunun dış kısmı çelik tellerden örülmüş koruma bulunmaktadır. Resim 1.23‟de alçak basınç hattında kullanılan kauçuk boru

verilmektedir.

Resim 1.23: Alçak basınç borusu

- Gaz ayar vanası

Motorun düzenli bir şekilde LPG ve LNG‟de çalışması için alçak basınç borusu

üzerine gaz ayar vanası bulunmaktadır. Gaz ayar vanası motorun maksimum gaz ayarının

yapılması için kullanılır. Gaz ayar vanası çok kısılırsa motorun yüksek devirde gaz ihtiyacını

karşılayamaz ve motorun çekişi düşer. Gaz ayar vanası gerektiğinden fazla açılırsa LPG

tüketimi artar. Resim 1.24‟te karbüratörlü motorlar için kullanılan gaz ayar vanası

gösterilmektedir.

Resim 1.24: Gaz ayar vanası

1.5.1.6. KarıĢtırıcı (Mikser)

Karbüratörlü motorların gaz ile çalışması için karbüratörün üst veya alt kısmına

takılan alüminyumdan yapılan aparattır. Gaz ayar vanasından gelen gazın mikserde hava ile karışması sağlanmaktadır. Karbüratör tiplerine göre mikser özeliği değişmektedir. Resim

1.25‟te çeşitli karbüratörler için kullanılan mikser çeşitleri gösterilmektedir.

Resim 1.25: LPG/doğal gaz mikserleri

1.5.1.7. Yakıt Seçme Anahtarı ve Elektrik Bağlantıları LPG/doğal gaz sistemlerinde aracın istenilen yakıt ile çalıştırılması için kullanılan bir

elektronik kumanda sistemidir. Sürücü seyir halinde iken istenilen yakıt ile motoru

çalıştırmak veya LPG ve LNG deposunda bulunan gaz miktarını öğrenmek için yakıt seçme anahtarını kullanmaktadır.

Yakıt seçme anahtarı üzerinde bulunan yakıt seçme düğmesi LPG/doğal gaz pozisyonuna alındığında, benzin hortumu üzerinde bulunan elektro valf benzin akışını

keserek LPG/doğal gaz akışını sağlamaktadır. Bu konumda regülatörün içine LPG/doğal gaz

dolmaktadır. Eğer motor 3-5 saniye içerisinde çalıştırılmasa yakıt seçme anahtarı içerisindeki

elektronik devre LPG/doğal gaz hattı üzerinde bulunan LPG/doğal gaz elektro valflerini kapatarak gaz akışını keser.

Yakıt seçme düğmesi benzin pozisyonuna alındığında, yakıt seçme anahtarı LPG/doğal gaz sistemi üzerindeki elektro valfleri kapatarak benzin valfini açar. Bu durumda

motor sadece benzin ile çalışır.

Yakıt seçme anahtarı, multivalf üzerinde bulunan yakıt seviyesi ölçme sensöründen aldığı sinyaller ile LPG/doğal gaz deposunda bulunan gaz miktarını yakıt seçme anahtarı

üzerinde göstermektedir. Kontak anahtarı kapatıldığı zaman yakıt seçme anahtarı benzin ve

LPG/doğal gaz yakıt sistemi üzerinde bulunan elektro valfleri kapatarak sistemde herhangi

bir yakıt kaçağını engellemektedir. Resim 1.26‟da yakıt seçme anahtarı ve elektrik

bağlantıları gösterilmektedir.

Resim 1.26: LPG/Doğal gaz yakıt seçme anahtarı

1.5.1.8. Benzin Kesici Elektro Valf

Depodan gelen benzinin karbüratöre gitmesini engellemek için benzin pompası ile

karbüratör arasına (Resim 1.27) benzin elektro valfı takılmaktadır. Elektro valf benzin akışını kestiği zaman diyaframlı tip yakıt pompası çıkışında basıncın artmasından dolayı

diyafram askıya alınır ve yakıt pompası çalışmaz. Motor benzin ile çalıştırılmak

istenildiğinde benzin elektro valfı yakıt kanalını açar ve benzin pompası tekrar çalışmaya

devam eder.

Resim 1.27: Benzin için elektro valf

Benzin pompası elektrikli olan sistemlerde ise benzin elektro valfı yakıt akışını kestiği zaman elektrikli yakıt pompasının elektriği kesilerek sistemin korunması sağlanmaktadır.

1.5.1.9. Karbüratörlü Motorlarda LPG/doğal Gaz Yakıt Sistemlerinin Ayar ve Bakımı

Karbüratörlü araçta LPG/doğal gaz yakıt sisteminde ateşleme avans ayarı, LPG/doğal

gaz ayarı ve gaz kaçağı gibi ayar ve kontrol yapılmaktadır. Benzin ile LPG/doğal gazının

yanma hızı farklı olduğu için ateşleme avans ayarının yakıt değiştiği zaman değişmesi gerekmektedir. Genelde ateşleme avans ayarı LPG/doğal gaz sistemine göre

değiştirilmektedir. Karbüratörlü motorlar için yapılan ayar, bakımlar ve kontrolleri şunlardır.

Karbüratörlü motorlarda LPG/doğal gaz yakıt sisteminde gaz kaçak kontrolü

LPG/doğal gaz sisteminde kaçak ve sızdırmazlık kontrolleri çok önemlidir. LPG/doğal

gaz yakıt sistemi kullanılan bir aracı olası bir gaz kaçağında kesinlikle çalıştırmamalıdır.

Yakıt dönüşüm sistemi yapılmış araç Makine Mühendisler Odasından sızdırmazlık raporu almadan trafiğe çıkması kesinlikle yasaktır. LPG/doğal gaz dönüşümü yapılmış bir aracın

güvenle kullanılması için sızdırmazlık kontrollerinden geçmesi gerekmektedir.

LPG/doğal gaz dönüşümü yapılmış bir araç düz bir zemine alınarak gaz deposu normal şartlarda doldurulmalıdır. LPG/doğal gaz dolumu yapıldıktan sonra yakıt seçme

anahtarı LPG/doğal gaz pozisyonuna getirilir ve motor çalıştırılır.

LPG/doğal gaz yakıt sisteminin el tipi gaz detektörü ile sızdırmazlık kontrolü sırasında;

- El tipi gaz detektörü ile bagaj içerisinde bulunan deponun gaz giriş çıkış

rakorları ve boruları kontrol edilmelidir. Resim 1.28‟de bagaj içerisinde bulunan

deponun gaz kaçak kontrolünün yapılması verilmektedir.

Resim 1.28: Multivalf gaz kaçaklık kontrolü

- El tip gaz detektörü deponun bağlantılarında herhangi bir gaz kaçağı bulunduğu

anda detektör sinyal vermektedir. Bu şekilde hangi bağlantıda kaçak olduğu

saptanmaktadır. Rakor yeniden anahtar ile sıkılır ve tekrar gaz kaçağı kontrol

edilir. Eğer hala rekor gaz kaçırmaya devam ederse gaz kaçıran rakorun yenisi ile değiştirilmesi gerekmektedir. Değişim sonunda gaz dedektörü ile kontrol

edilir. Eğer herhangi bir gaz kaçırma yok ise diğer bağlantılar kontrol edilir.

- LPG/doğal gaz elektro valflerinin gaz giriş ve çıkış rekorları kontrol edilir. - Regülatörün gaz girişi, regülatör gövdesi ve alçak basınç borusu gaz kaçak

kontrolü yapılmalıdır. Resim 1.29‟da regülatörün rakor bağlantılarının gaz dedektörü ile kontrol edilmesi gösterilmektedir.

Resim 1.29: Regülatör gaz kaçaklık kontrolü

- LPG/doğal gaz yakıt sisteminde bütün bağlantı elemanları kontrol edilir. Gaz

dedektörü kaçak gaz uyarısı yapıyor ise arızalı bağlantının mutlaka tamir edilmesi gerekmektedir.

Karbüratörlü motorlarda LPG/doğal gaz yakıt sisteminin ayarları

LPG/doğal gaz dönüşümü yapılmış bir motorda bütün gaz bağlantıları kontrol

edildikten sonra dönüşüm sisteminin gaz ayarları yapılır. LPG/doğal gaz yakıt sisteminde gaz motora iki yolla alınmaktadır.

- Regülatörden sonra gaz ayar vidası el ile ayarlanarak motorun çalışması

sağlanmaktadır. Bu sistemde gaz ayar vidası aracın ihtiyacı olan gazın bir kere

ayarlanarak sistemin çalışması sağlanmaktadır. El ile ayarlanan sistemde hava filtresi tıkandığı zaman gaz ayarı değişmektedir. Bu durumda sürekli hava yakıt

karışımı değişecektir ve sistemin verimliliği etkilenecektir. Bu sistem daha çok eski tip karbüratörlü sistemlerde kullanılmaktadır. Resim 1.24‟te gaz ayar

vanası gösterilmektedir. - Mevcut yakıt sisteminin sahip olduğu lamda sondası kullanılarak regülatörden

sonra elektronik gaz valfi ile yapılmaktadır. Bu sistemde eksoz borusunda

bulunan lamda sondasından alınan oksijen miktarına göre gaz ayarı elektronik olarak sürekli değiştirilmektedir. Bu sistemde hava filtresi tıkansa bile lamda

sondasından aldığı verilere göre sistemin yakıt ihtiyacı sürekli değiştirilerek

yapılmaktadır. Resim 1.30‟da elektronik gaz ayar vanası ve elektronik sistemi verilmektedir. Elektronik gaz ayarı tek nokta enjeksiyon ve çok nokta

enjeksiyonlu araçlarda kullanılmaktadır.

Resim 1.30: Elektronik gaz ayar vanası ve elektronik kontrol ünitesi

Karbüratörlü motorda LPG/doğal gaz yakıt sisteminin bakım ve onarımı

Karbüratörlü araçlarda belli başlı yapılan ayar ve bakımlar şunlardır:

- Elektro valfin içerisinde bulunan kağıt elemanlı gaz filtresi yenisi ile değiştirilir.

- Motorun hava filtresi yenisi ile değiştirilir.

- Bujiler sökülerek kontrol edilir değiştirilmesi gerekiyorsa yenisi ile değiştirilir.

- Motorun soğutma suyu seviyesi kontrol edilir.

Bütün bakımları yapılan motorun LPG/doğal gaz ayarı yapılır. Gaz ayarı yapılırken

egzoz gazının CO, CO2, HC ve AFR(hava yakıt oranı) kontrol edilir.

2. ENJEKSĠYONLU MOTORLARDA

LPG/DOĞAL GAZ YAKIT SĠSTEMLERĠ

Teknoloji ilerledikçe otomobillerde elektronik sistemlerin kullanımı hızla artmaktadır. LPG/doğal gaz yakıt sistemleri günümüz teknolojisinde enjeksiyonlu araçlarda

kullanılmaktadır. Karbüratörlü tip motorlara göre enjeksiyonlu araçlar yakıt tasarrufu

bakımından daha ekonomik çalışmaktadır. Bu özelliklerinden dolayı enjeksiyonlu araçlarda LPG/doğal gaz uygulamaları teknolojik bakımdan karbüratörlü araçlardan daha ileridedir.

Enjeksiyon sistemlerde gaz kontrolü elektronik olarak yapılmaktadır. Benzin

enjeksiyonlu sistemlerde, enjektörler vasıtası ile emme manifoldunun içine enjeksiyon

sırasına göre püskürtülmektedir. Elektronik gaz enjeksiyonu da aynı tip enjektörler ile emme manifoldunun içine LPG/doğal gazın elektronik olarak püskürtülmesidir. Resim 2.1‟de

enjeksiyonlu motorlara uygulanan LPG/doğal gaz enjeksiyonu verilmiştir.

Resim 2.1: Elektronik LPG/doğal gaz yakıt sistemi

Elektronik gaz enjeksiyonunun çalışması için yakıt seçme anahtarının LPG/doğal gaz

pozisyonunda olması yeterlidir. Enjeksiyonlu motor LPG/doğal gaz ile çalışması sırasında

benzin elektro valfi, benzinin yakıt tüpüne gelmesini engellemektedir. Aynı zamanda benzin deposunun içerisinde bulunan elektrikli pompanın çalışması da durdurulmaktadır.

Sistem LPG/doğal gaz ile çalışması esnasında benzin enjektörlerinin boşa çalışmaması için sisteme emilatör takılmaktadır. Emilatör, motorun kendi elektronik kontrol ünitesinden

(ECU) benzin enjektörlerine giden sinyalleri emerek enjektörlerin çalışmasını

engellemektedir. Emilatör benzin enjektörlerinin çalışmasını engellerken, gaz enjeksiyon

beynine sinyaller yollayarak gaz enjektörlerinin tıpkı benzin enjektörleri gibi çalışması

sağlanmaktadır. Bu çalışma hiçbir zaman bire bir aynı anda olmamaktadır. Motor benzin ile çalıştırılmak istenirse yakıt seçme anahtarı benzin pozisyonuna

alınarak LPG/doğal gaz deposundan gelen gazın yolu elektronik valfler ile kapatılır. Emilatör devre dışı kalarak benzin enjektörlerinin çalışması sağlanır. Benzin elektro valfı

benzin yolunu açar ve benzin pompası çalışır. Motorun normal olarak benzin ile çalışması

sağlanır.

LPG/doğal gaz sisteminde emme manifolduna püskürtülen gazın miktarının

ayarlanması benzin enjektörlerinin açılma kapanma anına göre ayarlanmaktadır.

Resim 2.2: Enjeksiyonlu sistemlerde mikser kullanılan LPG/doğal gaz yakıt sistemi

LPG/doğal gaz yakıt sistemlerinde, karbüratörlü sistemlerde olduğu gibi enjeksiyonlu

araçlarda da mikser kullanılarak dönüşüm yapılabilmektedir. Bu tip sistemlerde gaz enjektörleri yerine emme manifoldunun girişine mikser takılmaktadır. Motorun LPG/doğal

gaz ile çalışması sırasında benzin enjektörlerinin yine bir emilatör vasıtası ile çalışması

engellenmektedir. Miksere giden gaz miktarı el veya elektronik gaz ayar vanası ile yapılabilmektedir. Resim 2.2‟de enjeksiyonlu motorlarda kullanılan mikserli LPG/doğal gaz

sistemi gösterilmektedir.

2.1. LPG/doğal Gaz Enjeksiyon Sisteminin Parçalarının Özellikleri

ve ÇalıĢma Prensipleri

Enjeksiyonlu motorlarda kullanılan LPG/doğal gaz yakıt sistemi çok karmaşık yapısı

bulunmamaktadır. Karbüratörlü araçlarda olduğu gibi gaz ayarı el ile yapılmadığı için oldukça ekonomik bir karışım ayarı yapmaktadır. Dışarıdan kesinlikle gaz ayarı

değiştirilememektedir. Motor üretici firmasının motorun çalışma koşullarına göre hazırladığı

elektronik kontrol ünitesinin verilerini kullanarak LPG/doğal gaz enjektörlerinin açılması sağlanmaktadır. Enjeksiyonlu LPG/doğal gaz yakıt sisteminin başlıca parçaları şunlardır:

2.1.1. Sensörler

LPG/doğal gaz sisteminde enjektör rampasında LPG ve doğal gazın basıncı ve sıcaklığını ölçen parçalardır. LPG/doğal gaz yakıt sisteminde regülatörden çıkan gazın

sıcaklığını ölçmek içim Resim 2.3‟te LPG/doğal gaz sıcaklık sensörü kullanılmaktadır.

Resim 2.3: LPG/doğal gaz sıcaklık sensörü

Yakıt rampasında, regülatörden gelen gazın basıncını ölçmek, istenilen basınçta

tutmak için Resim 2.4‟te verilen basınç ayar regülatörü kullanılmaktadır. Basınç ayar regülatörü yakıt tüpünün içinde bulunan gazın basıncını ölçerek LPG/doğal gaz elektronik

kontrol ünitesine iletir. Elektronik kontrol ünitesi emme manifolduna püskürecek olan

LPG/doğal gazın basıncını aynı sensör üzerinde bulunan basınç ayar regülatörüne iletir. LPG/doğal gaz basınç ayar regülatörü yakıt tüpünde bulunan LPG/doğal gazın basıncı fazla

ise bir miktar gazı emme manifolduna kaçırarak yakıt tüpünde gazın basıncını istenilen

seviyede tutmaktadır.

Motor devir sensörü, mevcut sistemde bulunan krank mili devir sensöründen faydalanılarak motorun devri LPG/doğal gaz elektronik kontrol ünitesine iletilir.

Resim 2.4: LPG/doğal gaz basınç ayar regülatörü ve basınç sensörü

2.1.2. Enjektör Rampası

LPG/doğal gaz regülatöründen çıkan gazın geldiği ve enjektörlere iletildiği plastik veya çelikten yapılmış yakıt tüpüdür. Üzerinde enjektörleri taşımaktadır. Yakıt rampası

motorun silindir sayısına göre değişiklik arz etmektedir. Örneğin 4 silindirli bir motorda 4

enjektör kapasiteli yakıt rampaları kullanılmaktadır. V6 motorlarda ise yakıt rampaları ise üç

enjektör bir tarafta üç enjektör diğer tarafta olmak üzere bölünebilmektedir. Resim 2.5‟de LPG/doğal gaz yakıt rampası gösterilmektedir. Rail (rampa) emme manifolduna mümkün

olduğunca yakın bağlanmalıdır. Rail egzozdan uzak olmalıdır.

. Resim 2.5: LPG/doğal gaz yakıt rampası ( rail )

Basınç ayar regülatörü yakıt rampasının içerisinde bulunan gazın basıncını

ayarlamaktadır. Yakıt rampasında gazın basıncı yaklaşık 0.65–0.85 bar arasındadır. Bazı

LPG/doğal gaz enjeksiyon sisteminde kullanılan yakıt rampaları farklı olmaktadır.

2.1.3. Enjektör Boruları

Enjektörlerden çıkan LPG/doğal gazın emme manifolduna ulaşmasını sağlayan ısıya dayanıklı plastik borulardır. Resim 2.6‟da enjektör borusu verilmektedir. Bir ucu enjektör

çıkışına bağlanacak özel rakorlu diğer ucu ise manifolda monte edilen nozula girecek şekilde

kesilmiş olarak gelmektedir. Enjektörlerden çıkan hortumların aynı boyda kesilmesine dikkat

edilmeli ve boyları 15 cm‟den fazla olmamalıdır. Ø4 x10 mm çapında ve −30°C ile +120°C arasındaki sıcaklıklarda çalışmaya uygundur.

Resim 2.6: LPG/doğal gaz enjektör borusu

2.1.4 Enjektörler

Yakıt rampasında bulunan LPG/doğal gazın emme manifolduna motorun çalışma sırasına göre iletilmesini sağlamaktadır. LPG/doğal gaz enjektörlerinin çalışması elektronik

kontrol ünitesi tarafından sağlanmaktadır. Enjektör −35°C ile +120°C arasında çalışabilecek

şekilde tasarlanmıştır. Mavi renkli enjektörler maksimum tip, portakal renkliler normal tipi

temsil etmektedir. Resim 2.7‟de enjektör ve diğer parçalar gösterilmektedir.

Resim 2.7: LPG/doğal gaz enjektörü

LPG/doğal gaz enjektörleri gazı emme manifoldunda benzin enjektörlerinin

bulunduğu bölgeden püskürtmektedir. Resim 2.8‟de LPG/doğal gaz yakıt sistemlerinde kullanılan enjektör gösterilmektedir.

Resim 2.8: LPG/doğal gaz enjektörü

2.1.5 Elektronik Kontrol Ünitesi (ECU)

Elektronik kontrol ünitesi; motorun değişik yük ve yol şartlarına göre en iyi karışım

miktarını hazırlamak ve bu hazırlanan karışımın en doğru zamanda emme manifolduna

iletmek için enjektörleri açar. LPG/doğal gaz miktarının hazırlanması için LPG/doğal gaz

basınç sensöründen, LPG ısı sensöründen, motor devir sensöründen ve emilatörün benzin enjektörlerinden aldığı sinyaller LPG/doğal gaz elektronik kontrol ünitesine iletilir. Yeni tip

LPG/doğal gaz elektronik kontrol ünitelerinde emilatör ECU‟nun içerisine entegre edilmiştir.

Resim 2.9‟da LPG/doğal gaz sisteminde kullanılan elektronik kontrol ünitesi gösterilmektedir.

Resim 2.9: LPG/doğal elektronik kontrol ünitesi (ECU)

2.1.6. Elektrik Bağlantıları Elektronik kontrol ünitesinden diğer bütün LPG/doğal gaz elemanlarına elektrik

bağlantıları yapılmasında kullanılmaktadır. LPG/doğal gaz dönüşüm kitlerinin içinde kablo

seti standart olarak hazırlanmıştır. Hazır olan kablo grubu daha kolay ve hızlı bir montaj

sağlamaktadır. EMC standartlarına uymak için korumalı konnektörler kullanılmıştır. Kablo grubu üzerindeki konnektörler, IP54 standardında ve su geçirmez olmalıdır. Resim 2.10‟da

LPG/doğal gaz dönüşümünde kullanılan kablo grubu gösterilmektedir.

Resim 2.10: LPG/doğal kablo grubu

2.2. LPG/Doğal Gaz Enjeksiyon Sisteminin Ayarları

LPG/doğal gaz yakıt sisteminde gaz ayarının yapılmasına gerek yoktur. Motor çalışma

LPG/doğal gaz elektronik kontrol ünitesinden aldığı veriler ve bünyesinde bulunan sensörler

vasıtası ile gaz ayarını yapmaktadır. Enjeksiyonlu yakıt sisteminde tek yapılan işlem kontroldür. Motorun çalışması diagnostik test cihazı ile kontrol edilerek sistemde meydana

gelen arızalar tespit edilebilir. Motorun benzin enjeksiyonunda bir arıza meydana gelirse

LPG/doğal gaz sistemi de bundan etkilenmektedir.

2.2.1. Ayar Cihazının Motora Bağlanması

LPG/doğal gaz yakıt sisteminde kullanılan markaya göre diagnostik test cihazı

değişiklik gösterelebilir. Bu farklılıktan dolayı her sisteme uyum sağlayabilen ve bütün

LPG/doğal gaz sistemlerini kontrol etme imkânı olan üniversal test cihazları bulunmaktadır.

Üniversal test cihazları, LPG/doğal gaz sisteminde kullanılan ECU‟nun bilgi giriş ucuna takılabilen farklı konnektör bağlantılarına sahiptir. Resim 2.11‟de enjeksiyonlu bir motorun

diagnostik cihazı ile kontrol edilmesi gösterilmektedir.

Resim 2.11: LPG/Doğal enjeksiyon sisteminin test cihazı ile kontrol edilmesi

Test cihazı LPG/doğal gaz ECU‟suna takılmak sureti ile sistemin genel çalışması kontrol edilebilir. Test cihazı ile LPG/doğal gaz sisteminde şu verileri kontrol edebiliriz.

- Motorun devri

- LPG/doğal gazın regülatördeki sıcaklığı

- LPG/doğal gazın yakıt rampasında basıncı

- LPG/doğal gaz enjektörlerinin açılma süresi

- Benzin enjektörlerinin açılma süresi

Test cihazı ile sistemde bulunan sensörler ve enjektörlerin çalışması kontrol edilir.

Sistemde meydana gelen arızalar buradan görülebilir. Arızalı parçanın yenisi ile

değiştirilmesi ile arıza giderilebilir. LPG/doğal gaz dönüşümü yapılmış bir araçta ilk montaj anında, sistemin orijinal ECU

ile LPG/doğal gaz ECU‟sunun eşleştirilmesi yapılmalıdır. Eşleştirme esnasında benzin enjektörlerinin çalışması ve diğer verilerin daha doğru gelebilmesi için LPG/doğal gaz

ECU‟sunun yüklenmesi gerekmektedir. Bu yükleme sistem ilk kurulum esnasında

yapılmaktadır. Test cihazı ile LPG/doğal gaz ECU‟sunun işlemcisine gerekli bilgiler yüklenir ve sistem bundan sonra sürekli bu bilgileri kullanmaktadır. Aracın aküsü

yerinden uzun süre çıkartılırsa bu bilgiler silinebilir ve tekrar test cihazı ile yüklenmesi gerekmektedir.

Teknolojin ilerlemesi ile LPG/doğal gaz sisteminde kullanılan ECU‟lar kendi kendini

yüklemektedir. Sistemin montajı tamamlandıktan sonra sistem yakıt seçme anahtarında LPG/doğal gaz pozisyonuna alınır. Sistem motoru otomatik olarak benzin ile çalıştırır.

Benzin ile çalışma esnasında ilk 60 saniye içinde LPG/doğal gaz sisteminde bulunan ECU

sistem bilgilerini güncelleyerek motorun birkaç dakika içinde otomatik olarak LPG/doğal gaz ile çalışması sağlanmaktadır. Motorun her durdurulup çalıştırılmasında bu işlem

tekrarlanır. 2.2.2. Ayarın Yapılması Enjeksiyonlu sistemlerde gaz ayarı yapılmamaktadır. Sistem çalışma esnasında kendi

gaz miktarını yol ve yük şartlarına göre otomatik ayarlamaktadır. Enjeksiyonlu LPG/doğal

gaz sistemlerinde LPG ile motorun çalışması için ayar yapılmaktadır. Sistemde her hangi bir ayar yapılmasa da sistem kendini ilk çalıştırma işleminde otomatik olarak fabrika ayarlarına göre çalıştırır. LPG/doğal gaz sisteminde genellikle benzin ve LPG/doğal gaz geçiş ayarı

yapılmaktadır. Geçiş ayarı her markada farklılık gösterebilir. LPG/doğal gaz sisteminde motoru ilk çalıştırma esnasında geçiş ayarı genelde şu iki

senaryo üzerine kurulur.

- Motorun soğuk olması durumunda LPG/doğal gaz sistemine geçiş aşağıdaki

şartların gerçekleşmesi durumunda geçilir.

•Motorun çalışmasından en az 60 saniye sonra,

•Motor soğutma suyu sıcaklığının 40 dereceye ulaşması durumunda,

•Motor devrinin 2000 dev/dak ulaşması durumunda. - Motorun sıcak olması durumunda LPG/doğal gaz sistemine geçiş aşağıdaki

şartların gerçekleşmesi durumunda geçilir.

•Motorun çalışmasından 10 saniye sonra,

•Motor sıcaklığının 40 derece veya üzerinde olması durumunda,

•Motor devrinin 2000 dev/dk ulaşması durumunda. Test cihazı LPG/doğal gazın ECU‟suna bağlanır ve motor çalıştırılır. Test cihazında

motorun ilk çalıştırma verileri değiştirilebilir. Yukarıda bahsedilen geçiş senaryolarına ve

aracı kullandığımız mevsim şartlarına göre ayarları değiştirilebilir. Örnek olarak bir motorun ilk çalıştırılması şu şekilde olmaktadır. Aracı ilk çalıştırma

esnasında motor soğuk iken önce araç 60 sn benzin ile çalışmaktadır. Bu sürenin sonunda

eğer motor soğutma suyu 40 dereceye ulaşmışsa yakıt seçim anahtarındaki kırmızı led sarıya dönecektir. Yakıt seçme anahtarında bulunan led sarı iken motoru 2000 devir/dakikanın

üzerine çıkar ve gazdan ayak çekilirse yakıt seçme anahtarı üzerinde bulunan led yeşile

döner ve motor LPG/doğal gaza geçmiş olur. LPG/doğal gaz enjeksiyonlu sistemlerde bu sistem geçiş ayarları mevsimlere göre

farklılık arz edebilir. Yakıt sisteminde diğer ayarlar ile motorun buji, hava filtresi, yağ ve yağ

filtresi gibi parçaların kontrol ve değişimi yapılabilir. Enjeksiyonlu motorlarda ateşleme

avansı ECU kendisi otomatik olarak yaptığı için sistemde avans ayarı yapmaya ihtiyaç yoktur.

Stirling motoru

Stirling motoru, sıcak hava motoru olarak da bilinir.Dıştan yanmalı motorlu bir ısı

makinesi tipidir. Isı değişimi prosesi, ısının mekanik harekete dönüşümünün ideal

verime yakın olmasına izin verir. (Carnot çevriminin pratik olarak uygulanması ile)

1816 yılında İskoç rahip Reverent Robert Stirling tarafından icat edilmiştir. Motoru

geliştirme işini daha sonra mühendis olan kardeşi James Stirling devam ettirmiştir.

Mucitler, zamanın buhar makinelerine güvenilir bir alternatif oluşturmayı öngörmüştür.

Buhar makinelerinin kazanları sık sık yetersiz malzeme kullanımı ve buharın yüksek

basıncı nedeniyle patlıyordu. Stirling motorları sıcaklık farkını doğrudan harekete

dönüştürecekti.

Stirling motoru çalıĢma prensibi

Stirling motoru, yalıtılmış olarak bir miktar çalışma gazının (genellikle hava veya

helyum, hidrojen gibi gazlar) ısıtılma ve soğutulma işleminin tekrar edilmesi ile çalışır.

Gaz, gaz kanunları (basınç, sıcaklık ve hacimle ilgili olarak) ile tanımlanmış

davranışları gösterir. Gaz ısıtıldığında, yalıtılmış bir alan içinde olduğundan, basıncı

yükselir ve güç pistonunu etkileyerek güç stroku üretir. Gaz soğutulduğunda basınç

düşer ve bunun sonucunda piston dönüş strokunda gazı tekrar sıkıştırmak için oluşan

işin bir kısmını kullanır. Ortaya çıkan net iş mil üzerinde güç oluşturur. Çalışma gazı

sıcak ve soğuk ısı eşanjörleri arasında periyodik olarak akar.Çalışma gazı piston

silindirleri içinde yalıtılmıştır. O yüzden burada egsoz gazı yoktur. Diğer tip pistonlu

motorlardan farklı olarak valflere ihtiyaç yoktur.

Adım 1

Adım 2

Adım 3

Adım 4

Bazı Stirling motorları soğuk ve sıcak depolar arasında geri ve ileri çalışma gazı

hareketi için bir ayırıcı piston kullanır. Çoklu silindirlerin güç pistonlarının birbirine

bağlı olması sayesinde silindirlerin farklı sıcaklıklarda tutulması ile çalışma gazı

hareket eder.

Gerçek Stirling motorlarında bir rejeneratör, depolar arasına yerleştirilmiştir. Sıcak ve

soğuk taraf arasında gaz çevrimi olurken, rejeneratörden bu ısı transfer edilir. Bazı

tasarımlarda, ayırıcı piston rejeneratörün kendisidir. Bu rejenaratör Stirling çevriminin

verimine katkı sağlar. Burada rejeneratör olarak belirtilen yapı aslında içerisinden bir

miktar hava geçmesine engel olmayacak bir katı yapıdır. Sözgelimi çelik bilyeler bu iş

için kullanılabilir. Hava bir soğuk oda ile sıcak oda arasında hareket ederken bu

rejeneratör içerisinden geçer. Sıcak hava soğuk bölüme ulaşmadan önce bir kısım ısı

enerjisini bu bilyeler üzerinde bırakır. Soğuk hava da sıcak tarafa geçerken daha önce

bırakılan ısı enerjisiyle bir miktar ısınır. Yani hava sıcak kısma girmeden önce ön-

ısıtma, soğuk kısma girmeden önce de ön-soğutma işleminden geçerek motorun

verimini artırır.

55 kW elektrik gücü sağlayabilen bir Stirling motoru ve jeneratör uygulaması

İdeal Stirling motor çevrimi aynı giriş ve çıkış sıcaklıkları için Carnot ısı makinesi

olarak aynı teorik verime sahiptir. Termodinamik verimi buhar makinelerinden

yüksektir. (veya basit haldeki bazı içten yanmalı ve dizel motorlardan)

Herhangi bir sıcaklık kaynağı Stirling motoruna güç sağlayabilir. Dıştan yanmalı

motor, ifadesindeki yanma çoğu zaman yanlış anlaşılır.Isı kaynağı, yanma sonucu

oluşabilir fakat, güneş enerjisi, jeotermal enerji veya nükleer enerji de olabilir. Aynı

şekilde sıcaklık farkı yaratmak için kullanılan soğuk kaynak, çevre sıcaklığının

altındaki değişik maddeler olabilir. Soğuk su veya soğutucu bir akışkan kullanımı ile

soğutma sağlanabilir. Fakat soğuk kaynaktan elde edilecek sıcaklık farkının düşük

olması daha büyük kütleler ile çalışılmasını gerektireceğinden, pompalamada oluşacak

güç kaybı çevrimin verimini düşürecektir.Yanma ürünleri motorun iç parçaları ile

temas etmez. Stirling motorunda yağlama yağı ömrü içten yanmalı motorlara göre daha

uzundur. Stirling motorunun uygulamada bazı avantaj ve dezavantajları vardır.

Stirling motoru avantajları

Isı dış kaynaklıdır ve yakıt hava karışımının yanması daha doğru olarak kontrol

edilebilir.

Isı sağlamak için devamlı bir yanma prosesi kullanılır, bu yüzden yanmamış

yakıt oranı büyük ölçüde düşürülür.

Stirling motorları, kendilerine denk olan diğer motor tiplerinden daha az

yağlama ve bakım gerektirir.

Motor, diğer denk motorlara göre daha basit yapıdadır. Valf ihtiyacı duymaz.

Yakıt ve iç sistemleri daha basittir.

Oldukça düşük basınçta işletilebilir, böylece tipik buhar makinelerine göre daha

emniyetlidir.

Düşük işletme basıncı, daha hafif ve dayanıklı olmayan silindir kullanımına

imkân verir.

Denizaltıların kullanımı için, hava olmadan ve daha sessiz çalışabilme imkânı

verir.

Uçak motoru olarak uygundurlar. Sessiz, daha az çevreye zararlı, verimli,

güvenilir (basit parçalar ve yanma sistemi), daha az titreşim üreten ve patlama

riski daha az yakıt kullanılabilmesi avantajlarına sahiptirler.

Stirling motoru dezavantajları

Stirling motorları girişte ve çıkışta çalışma akışkanı içeren ısı eşanjörü

gerektirir. Bu yakıt ekonomisinin sağlanması ve verimlilik optimizasyonu

düşünülerek tasarım yapıldığında motorun maliyetini arttırır.

Stirling motoru, özellikle de küçük sıcaklık farkları ile çalışanlar, ısı eşanjörü

nedeni ile oluşturdukları gücün önemli bir kısmını kaybeder.

Termal verimi maksimize etmek için soğutucu sıcaklığı mümkün olduğu kadar

düşük tutulur, bu yüzden harcanan ısının kaybedilmesi güçlük yaratır. Bu sebep

Stirling motorunun otomotiv sektöründe yaygınlaşamamasının faktörlerinden

biridir.(Gerekli ısı ısıtma sisteminin yeterince motora kombine ve küçük ölçüde

olamayışı.)

Düz Stirling motoru çabuk olarak devreye giremez; sıcaklığın iyice yükselmesi

gereklidir. Bu tüm dıştan yanmalı motorlar için geçerlidir fakat diğer dıştan

yanmalı motorların ısınma zamanı Stirling motorununkinden kısadır.

Güç çıkışı, sabittir ve bir seviyeden diğerine geçmesi çabuk olarak mümkün

olmaz.

Hidrojenin düşük moleküler ağırlığı, onu Stirling motoru için en iyi çalışma

gazı yapar. Fakat bu küçük moleküller, motor içinde muhafaza zorluğu ve ilave

yardımcı sistemler gerektirir. Bu sistemler gaz kabı gibi basit veya gaz

jeneratörü gibi daha karmaşık sistemler olabilir. Her durumda ilave ağırlık,

maliyet artışı ve istenmeyen sorunlar oluşturacaktır.

Alfa tipi stirling motorunun çalıĢma Ģekli

1. Most of the working gas is in contact with

the hot cylinder walls, it has been heated and

expansion has pushed the hot piston to the

bottom of its travel in the cylinder. The

expansion continues in the cold cylinder,

which is 90o behind the hot piston in its cycle,

extracting more work from the hot gas.

2. The gas is now at its maximum

volume. The hot cylinder piston begins

to move most of the gas into the cold

cylinder, where it cools and the

pressure drops.

3. Almost all the gas is now in the cold

cylinder and cooling continues. The cold

piston, powered by flywheel momentum (or

other piston pairs on the same shaft)

compresses the remaining part of the gas.

4. The gas reaches its minimum volume,

and it will now expand in the hot cylinder

where it will be heated once more,

driving the hot piston in its power stroke.

RÜZGAR ENERJİSİ Rüzgar enerjisinin Kaynağı: Güneşten gelen ışınlar dünya atmosferinde ısınmaya neden olmaktadır. Isınarak yoğunluğu azalan hava yükselmekte, bu havanın yerini soğuk hava doldurmaktadır. Bu hava akımı dünyanın kendi etrafında dönme hareketiyle de birleşince büyük oranda kinetik enerji taşıyan hava hareketleri oluşmaktadır. Güneşten gelen enerjinin % 1 - 2'sinin rüzgara dönüştüğü tahmin edilmektedir. Dünyaya saatte gelen güneş enerjisi miktarının 100.000.000.000.000 kW olduğu düşünülürse bu yüzde birlik oranın bile ne denli büyük olduğu tahmin edilebilir. Rüzgar Enerjisinin Kullanım Alanları Çok büyük bir kapasiteye sahip olan bu rüzgar enerjisi çeşitli yöntemlerle başka enerji türlerine dönüştürülebilmektedir. Aslında tarihin eski çağlarından beri rüzgar gücünden çeşitli şekillerde yararlanılmıştır. Aşağıdaki tabloda rüzgar enerjisinin tahih boyunca gelişimi verilmiştir. MÖ 3000 Yelkenli gemiler kullanılmaya başlandı

MÖ 200 Irakta ilk yel değirmeni kullanıldı.

18. YY İngiliz J. Semeaton rüzgar hızı ve enerji arasında bir bağıntı kurdu.

1890 Danimarka'da rüzgardan elektrik üreten ilk tesis kuruldu

20. YY Danimarka'da10.000 kadar yel değirmeni kuruldu. Amerika'da su pompalamak için 1000 yel değirmeni kuruldu.

1970 rüzgar enerjisi ciddi bir sektör olmaya başladı

Rüzgar enerjisi eski zamanlarda gemi yelkenlerinde hareketi sağlamakta, yel değirmenlerinde öğürme ve su pompalama işlemlerinde; günümüzde ise gelişmiş rüzgar türbinleri sayesinde elektrik üretiminde kullanılmaktadır; rüzgar enerjisi sulama tesisleri, uzak dağ evleri, telekominikasyon santralleri ve şehir şebekesi alanlarında rahatlıkla kullanılabilmektedir. Dünyada Rüzgar Enerjisi 1970'li yıllarda baş gösteren petrol kıriziyle beraber yenilenebilir enerji kaynaklarına gösterilen ilginin artması rüzgar enerjisinin önemli bir enerji kaynağı olarak ortaya çıkmasını sağlamıştır. Özellikle rüzgar verimi yüksek bölgelerde kullanılan rüzgar türbinleri sınırlı alan uygulamalarının ötesine geçerek şehir şebekesine katkı yapmaya da başlamıştır. Rüzgar enerjisi düyanın birçok ülkesinde geleceği en parlak yenilenebilir enerji türü olarak kabul edilmektedir. Bunda rüzgardan elde edilen elektrik enerjisinin oldukça tatmin edici seviyeye ulaşmasının etkisi büyüktür. Almanya'da rüzgar enerjisi sektöründe istihtam edenlerin sayısı 35 bine ulaşmıştır. Avrupa ülkeleri 2010 vizyonunda enerji ihtiyaçlarının yüzde 13'ünü rüzgardan karşılamayı kararlaştırmıştır. Rüzgar teknolojisinin beşiği sayılan Danimarka'nın yıllık teknoloji ihracatı 2.5 milyar dolara çıkmıştır. Dünya ülkelerinin 1997 - 2007 yılları arasındaki rüzgar potansiyeli MW biriminden aşağıda verilmiştir.

Rüzgar Türbininin Maliyeti 2012 yılında 160.000MW olması beklenen dünya rüzgar enerjisi üretiminin bu hızlı artışında rüzgar türbini üretim maliyetlerinin düşmesinin etkisi büyüktür. Türbin maliyetleri son 15 yılda yüzde 50 düşmüştür. Bir türbin sistemin yapımı sırasında kullanılan enerjiyi amorti etmesi 3 ay gibi kısa bir süredir. İnşa meliyetinin amorti edilmesi ise 5-7 yıl sürebilmektedir.

Rüzgar Türbinleri Rüzgar türbinleri ürettikleri enerji büyüklükleri açısından bakıldığında bireysel kullanıma uygun küçük ünitelerin yanında şehir şebekesine elektri veren devasa türbinler şeklindede olabilir. ister büyük, ister küçük olsun rüzgar türbinlerinde çalışma mekanizması aynıdır. Aymosferdeki hava hareketleri türbinin kanatlarında bir dönme hareketi oluşturur. Türbinin bağlı olduğu jeneratörler bu hareketi elektrik akımına dönüştürürler. Yatay eksenli sistemler: Dönme ekseni rüzgar akımına paralel olan sistemlerdir. Rüzgar enerjisi sistemlerinden en cok kullanılanırır. Genellikle 3 kanatlıdırlar. Aslında kanat sayısı

türbinin ne amaçla kullanılacağına bağlıdır. Elektrik üretmek için kullanılan sistemlerde 3 kanatlılar kullanılırken,su pompalama sistemlerinde yüksek bir moment sağlamak amacıyla çok kanatlı türbinler kullanılır. Yatay eksenli sistemler rüzgarın yön değiştirmesine uyum sağlamak amacıyla kuyruk adı verilen bir düzeneğe sahiptir. Düzenek

bir rüzgar gülü gibi çalışarak kanatların sürekli rüzgar almalarını sağlarlar. Rüzgar türbinlerinin kurulacakları bölgeler rüzgar rejimi bakımından dikkatli seçilmelidir. Ana parça çevredeki rüzgar engelleyici bina, ağaç vb. etkilerini azaltmak amacıyla yüksek bir ayak üzerine monte edilir. Pervane rüzgar akımıyla döner ve dönme hareketi ana şafta verilir. Şafttaki dönme hareketi dişli kutusuna iletilir. Dişli kutusu değişik çaplarda çarklardan olur ve devir sayısını arttırır. Oluşabileçek aşırı hızı frenleyici dengeler.Son olarak jeneratöre gelen hareket elektrik enerjisine dönüştürülür. Düşey eksenli sistemler: Dikey eksenli türbinlerde dönme ekseni ve rüzgar akımı birbirlerine diktirler. Yatay

eksenlilere göre yaygınlıkları çok azdır. İşlev bakımında önemli birdeğişiklikleri yoktur. Rüzgarın yönüne göre, bir kuyruk yardımınına ihtiyaç duymayan dikeysistem her yönden gelen rüzgarı alabilecek yapıdadır. Sistem Fransız mühendis G.Darrieus tarafından geliştirilmiştir

Rüzgar Enerjisi Nedir? Rüzgar

Türbinleri Nasıl Çalışır?

Havanın bir akışkan olduğunu hayal etmek oldukça zor.

Çünkü hava görünmez. Sıvılardan farklı olarak hava daha

çabuk hareket eder ve bulunduğu ortamın her yerini kaplar.

Havanın hızlı yerdeştirmesi ile içindeki parçacıkların

hareketi de hızlı olur. Havanın bu özelliğini kinetik enerjiye

dönüştürme işlemine Rüzgar Enerjisi adı verilir.

Aynı mantıkla su gibi sıvı maddelerin yer değiştirme

özelliğini kullanarak enerji elde etmeye de hidro elektrik adı

verilmektedir ve üretilen merkeze Hidro Elektrik Santrali denilir. Rüzgar enerjisinden elektrik

üreten merkezlere de Rüzgar Santrali denilmektedir.Rüzgar Santralleri kurulduktan sonra

pervaneler rüzgarın (havanın) hareketiyle bağlı oldukları şaftı döndürür. Uygun bir jeneratör

ile de bu hareket enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür.

Rüzgar enerjisi güneşin doğmasıyla başlar. Gece oluşan soğuk hava tabakasının yere yakın

bölümleri, güneşin ışınlarıyla hemen ısınmaya başlar. Fizik derslerinden de hatırlayacağınız

üzere ısınan hava genleşir ve yükselir. Bu anda atmosferdeki soğuk hava tabakası yere

doğru iner. Sıcak ve soğuk havanın yer değiştirmesiyle de rüzgar oluşur.

Rüzgar Türbini

En basit anlamda bir rüzgar türbini 3 bölümden oluşur.

1.Pervane Kanatları:

Rüzgar estiği zaman pervanenin kanatlarına çarparak onu döndürmeye başlar. Bu sayede

rüzgar enerjisi ile kinetik(hareket) enerjisi elde edilmiş olur. Pervaneler rüzgar estiğinde aynı

yönde dönecek şekilde tasarlanmışlardır.

2.Şaft:

Parvenelerin dönmesiyle ona bağlı olan şaft da dönmeye başlar. Şaftın dönmesiyle de motor

içinde hareket oluşur ve motorun çıkışında elektrik enerji sağlanmış olur.

3.Jeneratör(Üreteç):

Oldukça basit bir çalışma yöntemi vardır. Elektromanyetik indüksiyon ile elektrik enerjisi

üretilmiş olur. Küçük oyuncak arabalardaki elektrik motoruna benzer bir sistemdir. İçinde

mıknatıslar bulunur. Bu mıknatısların ortasında da ince tellerle sarılmış bir bölüm bulunur.

Pervane şaftı döndürğü zaman motor içindeki bu sarım bölgesi , etrafındaki mıknatısların

ortasında dönmeye başlar. Bunun sonucunda da alternatif akım (AC) oluşur.

Günümüzde kullanılan rüzgar türbinleri, tarlalarda kullanınal yel değirmenlerinden daha

karmaşık bir yapıdadır. Ülkemizde yel değirmenleri pek yaygın kullanılmaz. Şimdi modern

rüzgar türbinlerini tanımaya devam edelim.

Modern Rüzgar Türbin Teknolojisi

Rüzgar Türbinleri günümüzde iki farklı tasarımla karşımıza çıkıyor. Bunlardan birincisi alttaki

fotoğrafta gördüğünüz gibi dikey eksen etrafında dönebilen tasarım.

VAWTs yani “Vertical Axis Wind Turbine” (Düşey Eksenli Rüzgar Türbini) olarak adlandırılır.

Düşey ekseni yere dik olacak şekilde tasarlanmıştır. Daima rüzgarın geleceği yöne göre

ayarlanır.Yatay ekseninin rüzgara göre ayarlanmasına gerek yoktur. Genelde ilk hareket

olarak elektrik motoruna ihtiyac duymaktadır. Türbin yardımcı tellerle ekseninden

sabitlenmiştir. Deniz seviyesine yakın yerlerde daha az rüzgar aldığından cihazın verimi

düşük olmaktadır. Ancak tüm gerekli donanımlar yer seviyesinde olması bir avantaj olsa da,

tarım arazileri için olumsuz etkisi fazla olmaktadır.

Diğer önemli tasarım ise Düşey Eksenli Rüzgar Türbini (HAWTs) “Horizontal Axis Wind

Turbine” olarak adlandırılır. Dönme ekseni yere paralel olarak tasarlanmıştır. Bir elektrik

motoru yardımıyla rüzgar yönüne göre pervanenin yönü ayarlanabiliyor. Yapısal olarak bir

elektrik motorundan farklı değildir. Verimli olarak çalışabilmesi için deniz seviyesinden

yaklaşık 80 metre yüksekte olması gereklidir.

Rotor Blades (Pervane kanatları) : Rüzgar enerjisini dönme hareketine çevirmeye yarar.

Shaft (Şaft) : Dönme hareketini üreteçe iletir.

Gear Box (Dişli Kutusu): Pervaneyle şaftın aralarındaki hızı arttırıp, üretece daha hızlı bir

hareket iletilmesine yardımcı olur.

Generator (Üreteç) : Dönme hareketinden elektrik enerjisi üreten bölüm.

Breaks (Frenler) : Aşırı yüklenme ve bir sorun olduğunda pervaneyi durdurmaya yarar.

Tower (Kule) : Pervane ve motor bölümününü yerden güvenli bir yükseklikte çalışmasını

sağlar.

Electrical Equipment (Elektrik Donanımı) : Üretilen elektrik enerjisini ilgili merkezlere

iletilmesini sağlar.

Üretilen Enerjinin Hesaplanması

Bir rüzgar türbininin ürettiği enerjinin hesaplanması için rüzgarın hızına ve pervane çapına

ihtiyaç vardır. Çoğunlukla büyük rüzgar türbinleri saniyede 15 metre hızla dönmektedir.

Teorik olarak üretilen enerjinin artması için pervane çapının artması gerekmektedir. Bu da

rüzgar türbininin yüksekliğinin de artması anlamına gelir. Bu sayede daha fazla rüzgar alıp

daha hızlı bir dönme hareketi sağlanır.

Genellikle rüzgar türbinleri saatte 33 mil hızla döndüklerinde tam kapasite olarak

çalışmaktadırlar. Saatte 45 mil (20 metre / saniye) hızına çıktıklarında ise otomatik olarak

sistem durmaktadır. Türbinin fazla hızlanması halinde sistemi durduracak birçok kontrol

bulumaktadır. En genel sistem fren sisteminidir.Pervane 45 mil/saatte hızına ulaştığında

dönme işlemini durdurur. Bundan başka diğer güvenlik elemanları da şunlardır

Açı Kontrolü : Pervane yüksek hızlara çıktığında, üretilen ernerji de çok fazla olmakta. Bu

gibi durumlarda pervanelerin açılarını değiştirip daha yavaş bir dönme hareketi elede etmek

için kullanılır.

Pasif Yavaşlatıcı: Genellikle pervaneler ve motor bloğu sabir bir açıyla ayarlanmışlardır.

Ancak rüzgar çok hızlı estiği zamanlarda pervanenin tepe taklak olmasını engellemek için

geliştirilmiş bir sistemdir. Aerodinamik olarak rüzgarın tersi yönde pervanenin açısını

değiştirip hızın azaltılmasına çalışılır.

Aktif Yavaşlatıcı: Açı kontrol sistemine benzer bir sistemdir. Üretilen gücün fazla olması

durumunda pervane ve motor bloğunun açısını değiştirmeye yarayan sistemdir.

Genel olarak 50.000 rüzgar türbini , yıllık 50 milyar kilovat/saat enerji üretir.

Rüzgar Enerjisi Kaynakları ve Ekonomisi

Tipik büyük bir rüzgar türbini yıllık 5.2 milyon KWh elektrik enerjisi üretir. Yaklaşık 600

hanenin elektrik ihtiyacını karşılayabilir. Günümüzde kömür ve nükleer santraller, rüzgar

santrallerinden daha ucuza enerji üretebilmektedirler. O halde neden rüzgar enerjisini

kullanalım? Bunun iki önemli nedenivar. Rüzgar enerjisinin “Temiz” ve “Yenilenebilir”

özelliklerde olmasıdır. Atmostefe zararlı karbon dikosit ve nitrojen gazları salınımı yoktur ve

rüzgarın bitmesi gibi bir durum söz konusu değildir. Rüzgar enerjisi her ülkede üretilebilir.

Başka ülkelerden enerji transfer etmeye gerek duyulmaz. Ayrıca rüzgar santralleri uzak

bölgelere inşaa edilip, üretilen enerjinin merkezi yerlere iletilmesi daha kolaydır.

Rüzgar santrallerinin bu yararlarının yanında olumsuz yönleride de vardır. Diğer enerji

santaralleri gibi Herzaman yüksek verimle çalışamazlar. Çünkü rüzgar hızı değişkenlik

göstermektedir. Rüzgar türbinleri şehirlere yakın bölgelerde oluşturdukları ses kirliliği

sebebiyle insanlara, hayvanlara ve doğal yaşama rahatsızlık vermektedir.

Rüzgar varolduğundan beri güvenilir enerji kaynağı değildir. Rüzgar hızı düştüğünde yada

kesildiğinde geri dönüşümü olmayan enerji kaynaklarına ihtiyaç duyulmaktadır.

BİODİZEL

BİYOKÜTLE ENERJİSİ

Günümüzde kömür, petrol, doğal gaz gibi fosil kökenli, birincil enerji kaynakları yanı sıra, yeni-yenilenebilir enerji kaynaklarının enerji teknolojisinde değerlendirilmesi konusuna artan bir ilgiye ve uygulama yoğunluğu gösterilmektedir. Yeni-yenilenebilir enerji kaynakları içinde en büyük teknik potansiyele “Biyokütle” sahiptir. Ana bileşenleri karbo-hidrat bileşikleri olan bitkisel ve hayvansal kökenli tüm maddeler "Biyokütle Enerji Kaynağı", bu kaynaklardan üretilen enerji ise "Biyokütle Enerjisi" olarak tanımlanmaktadır. Bitkisel biyokütle, yeşil bitkilerin güneş enerjisini fotosentez yoluyla doğrudan kimyasal enerjiye dönüştürerek depolanması sonucu oluşmaktadır. Fotosentez ile enerji içeriği yaklaşık olarak 3.1021 J/yıl olan organik madde oluşmaktadır. Bu değer dünya enerji tüketiminin 10 katı enerjiye karşılık gelmektedir. Odun (enerji ormanları, çeşitli ağaçlar), yağlı tohum bitkileri (kolza, ayçiçek, soya v.b), karbo-hidrat bitkileri (patates, buğday, mısır, pancar, enginar, v.b.), elyaf bitkileri (keten, kenaf, kenevir, sorgum, miskantus, v.b.), protein bitkileri (bezelye, fasulye, buğday v.b.), bitkisel artıklar (dal, sap, saman, kök, kabuk, v.b.), hayvansal atıklar ile şehirsel ve endüstriyel atıklar biyokütle enerji teknolojileri kapsamında değerlendirilmekte ve mevcut yakıtlara alternatif çok sayıda katı, sıvı ve gaz yakıtlarına ulaşılmaktadır. Biyokütle kökenli, en önemli Diesel motoru alternatif yakıtı biyomotorindir. Biyomotorin ( Biodiesel), biyodizel, Dizel-Bi, Yeşil Dizel adları ile de bilinmektedir.

ÜRETİM

Bitkisel yağlardan transesterifikasyon reaksiyonu (alkoliz) ile biyomotorin elde edilmektedir. Transesterifikasyon reaksiyonunda yağ, monohidrik bir alkolle (etanol, metanol), katalizör (asidik, bazik katalizörler ile enzimler) varlığında ana ürün olarak yağ asidi esterleri ve gliserin vererek esterleşir. Ayrıca esterleşme reaksiyonunda yan ürün olarak di- ve monogliseridler, reaktan fazlası ve serbest yağ asitleri oluşur. Biyomotorin üretiminde Esterleşme Teknolojisi kullanılmaktadır. Kimya endüstrisi 1853 yılından beri ester üretimini bilmektedir; önemli olan motor biyoyakıtı standart kalitesine uygun ürün eldesini gerçekleştirmektir. Üretim teknolojisinde zorluk bulunmamaktadır. Üretimdeki en önemli nokta biyomotorinin saflık derecesidir. Bu nedenle rafinasyon aşaması önem kazanmaktadır. Biyomotrin üretimi yöntemleri:

Bazik Esterifikasyon Yöntemi

Asidik Esterifikasyon Yöntemi

Kombine Asidik-Bazik Esterifikasyon Yöntemi

Enzimatik Esterifikasyon Yöntemi olarak sınıflandırılmaktadır.

Ticari uygulamalarda en çok bazik esterifikasyon yöntemi kullanılmaktadır. Şekil 1’de biyomotorin üretimi şematik olarak sunulmuştur. Üretim teknolojisinde zorluk bulunmamaktadır. Üretimdeki en önemli nokta biyomotorinin saflık derecesidir. Bu nedenle rafinasyon aşaması önem kazanmaktadır. Tüm yağlardan bir ester yapılabilir, ancak her ester BİYOMOTORİN değildir.

Şekil 1.Biyomotorin Üretimi.

Biyomotorin üretimi için ülkemizde teknolojik bilgi yetersizliği ya da başka herhangi bir sorun da yoktur. Yağ teknolojisi endüstrimizin başarılı alanlarından biridir. Biyomotorin ester yapıya sahip, önemli bir yağ kimyasalıdır. Kimya endüstrisinin pek çok alanında olduğu gibi, biyootorin üretimi için küçük veya büyük kapasiteli tesisler, uygun teknoloji seçimi, yerli veya yabancı projelendirme ile kolaylıkla işletmeye alınabilir.Yatırımcıların isterlerse ulaşabilecekleri çok sayıda know-how ve patent de vardır. Biyomotorin sektörü çiftçimizden büyük yatırımcılara uzanan geniş bir yelpazede, herkese açık bir girişim alanıdır. Kara taşımacığında motorin tüketimi fazla olan Türkiye için biyomotorin, tarımsal kaynaklarımıza dayalı, çevre dostu yakıtı özellikleriyle desteklenmesi gereken, önemli bir seçenek ve parlak bir yatırım alanıdır.

HAMMADDELER

Biyomotorin üretimde kullanılabilecek yağ kaynakları:

Bitkisel Yağlar: Ayçiçek, Soya, Kolza, Aspir, Pamuk, Palm Yağları

Geri Kazanım Yağları:Bitkisel Yağ Endüstrisi Yan Ürünleri (Soapstock, Hurda Yağı)

Şehirsel ve Endüstriyel Atık Kökenli Geri Kazanım Yağları: Kahverengi Gres, Siyah Gres

Hayvansal Yağlar : Don Yağları, Balık Yağları ve Kanatlı Yağları

Atık Bitkisel Yağlar: Kullanılmış Yemeklik Yağlar:Sarı Gres

Şekil 2’de biyomotorin üretiminde kullanılan hammadde kaynaklarının dağılımı görülmektedir. Buna göre kolza yağı %84 ile en çok kullanılan hammadde olurken, onu ayçiçek yağı %13 miktarı ile takip etmektedir. Soya, palm yağı ve diğer hammaddeler ise üretimde %1’lik paya sahiptir. 00-kolza türlerinden elde edilen kolza yağı (kanola yağı) transesterifikasyonda kullanılan en önemli bitkisel yağ çeşidi olup, kanola yağı yüksek kalitede biyomotorin üretimi için çok uygundur. Almanya ve Avusturya kanola kökenli biyomotorin üretiminde lider ülkelerdir. Ayçiçek yağı Güney Fransa ve İtalya’da, soya yağı ABD’de, palm yağı Malezya’da biyomotorin üretiminde yaygın kullanılmaktadır. ABD, Avusturya ve İngiltere kullanılmış yemeklik yağ kökenli biyomotorin üretimini gerçekleştiren lider ülkelerdir. Biyomotorin üretimindeki en önemli sorun hammaddenin düzenli ve sürekli sağlanmasıdır.

Şekil 2. Biyomotorin Üretimi Hammadde Kaynakları.

STANDARTLAR

Biyomotorin saf ve motorin-biyomotorin karışımları şeklinde yakıt olarak kullanılmaktadır. Bu yakıtlar aşağıdaki gibi adlandırılmaktadır:

B5 : % 5 Biyomotorin+ %95 Motorin

B20 : % 20 Biyomotorin+ %80 Motorin

B50 : % 50 Biyomotorin+ %50 Motorin

B100 : %100 Biyomotorin

Biyomotorin için EN 14214 ve EN 14213 Avrupa Birliği Standardlarıı ile ASTM D 6751 Amerikan Standardı yürürlüktedir. Ülkemizde EN 14214 Standardı temel alınarak hazırlanmış: TS EN 14214 : OTOBİYODİZEL TS EN 14213 : YAKITBİYODİZEL standartları yürürlüktedir

ÖZELLİKLER

Biyomotorin orta uzunlukta C16-C18 yağ asidi zincirlerini içeren metil veya etil ester tipi bir yakıttır. Oksijene zincir yapısı biyomotorini, petrol kökenli motorinden ayırır. Biyomotorin:

Çevre dostu

Yenilenebilir hammaddelerden elde edilebilen

Atık bitkisel ve hayvansal yağlardan üretilebilen

Anti-toksik etkili

Biyolojik olarak hızlı ve kolay bozunabilen

Kanserojenik madde ve kükürt içermeyen

Yüksek alevlenme noktası ile kolay depolanabilir, taşınabilir ve kullanılabilir

Yağlayıcılık özelliği mükemmel

Motor ömrünü uzatan

Motor karakteristik değerlerinde iyileşme sağlayan

Kara ve deniz taşımacılığında kullanılabilen

Isıtma sistemleri ve jeneratörlerde kullanıma uygun

Stratejik özelliklere sahip

Mevcut Diesel motorlarında hiçbir tasarım değişikliği gerektirmeden kullanılabilen

Ticari başarıyı yakalamış bir yeşil yakıttır.

Biyobozunabilirlik:

Biyomotorini oluşturan C16-C18 metil esterleri doğada kolayca ve hızla parçalanarak bozunur, 10 000 mg/l'ye kadar herhangi bir olumsuz mikrobiyolojik etki göstermezler. Suya bırakıldığında biyomotorinin 28 günde %95'i, motorinin ise %40'ı bozunabilmektedir. Biyomotorinin doğada bozunabilme özelliği dekstroza (şeker) benzemektedir.

Toksik Etki:

Biyomotorinin olumsuz bir toksik etkisi bulunmamaktadır. Biyomotorin için ağızdan alınmada öldürücü doz 17.4 g biyomotorin/kg vücut ağırlığı şeklindedir. Sofra tuzu için bu değer 1.75 g tuz/kg vucüt ağırlığı olup, tuz biyomotorinden 10 kat daha yüksek öldürücü etkiye sahiptir. İnsanlar üzerinde yapılan elle temas testleri biyomotorinin ciltte %4'lük sabun çözeltisinden daha az toksik etkisi olduğunu göstermiştir. Biyomotorin toksik olmamasına karşın, biyomotorin ve biyomotorin-motorin karışımlarının kullanımında; motorin için zorunlu olan standart koşulların (göz koruyucular, havalandırma sistemi v.b.) kullanılması önerilmektedir.

Depolama:

Motorin için gerekli depolama yöntem ve kuralları biyomotorin için de geçerlidir. Biyomotorin temiz, kuru, karanlık bir ortamda depolanmalı, aşırı sıcaktan kaçınılmalıdır. Depo tankı malzemesi olarak yumuşak çelik, paslanmaz çelik, florlanmış polietilen ve florlanmış polipropilen seçilebilir. Depoloma, taşıma ve motor malzemelerinde bazı elastomerlerin, doğal ve butil kauçukların kullanımı sakıncalıdır; çünkü biyomotorin bu malzemeleri parçalamaktadır. Bu gibi durumlarda biyomotorinle uyumlu Viton B tipi elastomerik malzemelerin kullanımı önerilmektedir.

Soğukta Akış Özellikleri:

Biyomotorin ve biyomotorin-motorin karışımları, motorinden daha yüksek akma ve bulanma noktasına sahiptir; bu durum yakıtların soğukta kullanımında sorun çıkarır. Akma ve bulanma noktaları uygun katkı maddeleri (anti-jel maddeleri) kullanımı ile düşürülebilmektedir. Biyomotorin-motorin karışımları 4 ?C üzerinde harmanlama ile hazırlanmalıdır. Soğukta harmanlamada biyomotorinin motorin üzerine eklenmesi, sıcakta harmanlama da ise karışımda daha fazla olan kısmın az kısım üzerine eklenmesi önerilmektedir. Eğer harmanda soğumaya bağlı olarak kristal yapılar oluşursa, harmanın tekrar normal görünümünü kazanması için bulutlanma noktası üzerine ısıtılması ve karıştırılması gerekmektedir.

Motor Yakıtı Özellikleri:

Biyomotorin ısıl değeri motorinin ısıl değerine oldukça yakın değerde olup, biyomotorinin setan sayısı motorinin setan sayısından daha yüksektir. Biyomotorin kullanımı ile motorine yakın özgül yakıt tüketimi, güç ve moment değerleri elde edilirken, motor daha az vuruntulu çalışmaktadır. Biyomotorin motoru güç azaltıcı birikintilerden temizleme ve motorinden çok daha iyi yağlayıcılık özelliklerine sahiptir.

BİYOMOTORİNİN EMİSYONLARI

Tablo 1’de B100 ve B20 yaşam döngüsü emisyonlarının, motorin emisyonları ile karşılaştırılması verilmektedir. Biyomotorin ve motorin- biyomotorin karışımı kullanımı ile CO, PM, HF, SOx, ve CH4 emisyonlarında azalma, NOx, HCl ve HC emisyonlarında ise artma görülmektedir. Biyomotorin biyolojik karbon döngüsü içinde fotosentez ile karbondioksiti dönüştürür, karbon döngüsünü hızlandırır, ayrıca sera etkisini arttırıcı yönde etkisi yoktur.

Tablo 1. Biyomotorin ve Motorinin Yaşam Döngüsü Emisyonlarının Karşılaştırılması.

Emisyonlar B20 B100

CO: Karbonmonoksit -6.90% -34.50%

PM: Partikül Madde -6.48% -32.41%

HF: Hidroflorik Asit -3.10% -15.51%

SOx: Kükürt Oksitler -1.61% -8.03%

CH4: Metan -0.51% -2.57%

NOx: Azot Oksitler 2.67% 13.35%

HCl: Hidroklorik Asit 2.71% 13.54%

HC: Hidrokarbonlar 7.19% 35.96%

HCl ve HF emisyonları motorin ve biyomotorin için oldukça düşük seviyede ve kömür emisyonlarından çok daha düşük değerde olup, çevre için asit tehlikesi oluşturmazlar. Biyomotorinin HC emisyonu, motorininkinden yüksektir. Bu değer biyomotorin üretim süreç aşamalarından (yağlı tohumun ziraati ve işlenmesi) kaynaklanmaktadır. Ancak biyomotorin, motorinden daha düşük HC egzoz gazı emisyonu vermektedir. Egzoz gazı emisyonu yönünden incelendiğinde CO, HC, SOx, PM emisyonlarının motorinden daha az, NOx emisyonlarının ise fazla olduğu görülmektedir. NOx emisyonu katalitik konvertör kullanımı ile azaltılabilir.

BİYOMOTORİNİN DİESEL MOTORLARI DIŞINDA KULLANIMI

Biyomotorininin sahip olduğu özellikler, alternatif yakıtın Diesel taşıt motorları dışında da yakıt olarak kullanımına olanak vermektedir. Biyomotorin bu nedenle, “Acil Durum Yakıtı” ve “Askeri Stratejik Yakıt” şeklinde adlandırılabilir. Biyomotorin:

Jeneratör yakıtı

Kalorifer yakıtı olarak da değerlendirilebilir.

Kükürt içermeyen biyomotorin seralar için mükemmel bir yakıt olabilir. Ayrıca gıda kurutulmasında da başarı ile kullanılabilir.

BİYOMOTORİN UYGULAMALARI

Diesel motorunun mucidi Rudolf Diesel (1858-1913) ilk kez, 10 Ağustos 1893’te Ausburg-Almanya’da motorunun denemesini gerçekleştirmiş ve ardından 1898 yılında Paris Dünya Fuarında yer fıstığı yağını yakıt olarak kullanan motorunu sergilemiştir. Rudolf Diesel 1911 yılında “Bitkisel yağların motor yakıtı olarak kullanımının ülkelerin tarımının gelişiminde ciddi bir katkısı olacağını” belirterek, 1912’de “Bitkisel yağların motorlarda kullanımı günümüzde önemsiz görünebilir, ancak bitkisel yağlar zamanla petrol ve kömür katranı kadar önem kazanacak” demiştir. O günlerden bugüne, içten yanmalı motorların ve petrol rafinasyon teknolojisinin hızla gelişimi ile ulaştık. Günümüzde Yeni Nesil Diesel motorlarında dizel yakıtları

teknolojinin ulaşabildiği mükemmellik ile kullanılmakta, bitkisel yağlar da en önemli alternatif dizel yakıtı özelliğini taşımaktadır.

İlk biyodizel üretimi 1988 yılında, 500 ton/yıl kapasite ile bir çiftçi kooperatifince, ilk endüstriyel ölçekteki biyodizel üretimi de, 10000 ton/yıl kapasite ile Avusturya’da gerçekleştirildi ve biyodizel üretimi hızla arttı.2005 yılı dünya biyodizel üretimi 4.6 Milyon ton/yıl değerine (AB:2.9 Milyon ton/yıl) ulaşmıştır.Lider üretici Almanya olup, Brezilya ve ABD üretimde atağa geçmiştir. ABD’nin 2004 yılında 95 Milyon Litre olan üretimi 2005 yılında 285 Milyon Litre değerine ulaşmıştır. Biyodizel olası üretim ve hedef değerleri Şekil 3’te görülmektedir. Üretim-hedef açığı hammadde temin sorunundan kaynaklanmaktadır. Hammadde sağlanması biyodizel sektörünün en önemli sorunu olup, son iki yıldır, gıda-biyodizel üretimi için hammadde sağlama konusunda etik tartışmaları da sürmektedir.Bu nedenlerle, ikincil hammaddelerden biyodizel üretimi önem kazanmaktadır.

Şekil 3.Dünya Biyomotorin Olası Üretimi ve Hedefi (Bunge).

ÜLKEMİZDEKİ GELİŞMELER

Biyomotorin Türkiye'de mevcut olanaklarla uygulamaya alınabilecek en önemli alternatif yakıt seçeneklerinden biridir. Ülkemizde kara taşımacılığının önemli bölümünde ve deniz taşımacılığında Diesel motorlu taşıtlar kullanılmaktadır. Ayrıca endüstride jeneratörler için önemli miktarda motorin kullanılmaktadır. Petrol tüketimimizin ancak %15’i yerli üretimle sağlanabilmektedir. Petrol ürünleri tüketimi içinde ise, en büyük pay %34 değeri ile motorine aittir. Biyomotorin kullanımı ile petrol tüketiminde ve egzoz gazı kirliliğinde azalma gerçekleşecektir. Biyomotorin üretmek ve kullanmak için Türkiye yeterli ve uygun alt yapıya sahiptir.Türkiye biyomotorin üretimini gerçekleştirebilecek teknolojiye ve yakıtın kullanımına kolaylıkla uyum sağlayabilir. Çeşitli kapasitelerde biyomotorin üretim tesisleri öncelikle kırsal kesimde konuçlandırılarak, tarım makinelerinin, kamyonların yakıtı kullanımı özendirilebilir.Ayrıca egzoz kirliğinin yoğun olduğu büyük şehirlerde toplu taşımacılıkta biyomotorin kullanımı yararlı olacaktır. İlk aşamada motorine , %2-20 değişen oranlarında biyomotorin katılarak kullanmak yakıta kademeli geçişi sağlayacaktır.

Türkiye’de 2000’den beri biyomotorine ticari girişimcilerce, medyada ve devlet kurumlarında artan bir ilgi mevcuttur; böylece biyomotorin popüler bir konuma ulaşmıştır. T.C. 59. Hükümeti Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanı Dr. M. Hilmi GÜLER biyomotorinin Türkiye için önemini anlamış ve bakanlığın öncelikli yeni icraatları arasına koymuştur. Bu kapsamda, EİEİ bünyesinde “Biyoenerji Proje Grubu” oluşturulmuş,

bu grup, konuya ilişkin olarak “TürkiyeBiyomotorin Kullanımı” konusunda senaryo çalışmaları yapmış ve pilot ölçekte biyomotorin üretim sistemi ve laboratuarı Ekim 2003’te hizmete alınarak, aspir- kanola enerji tarımı deneme üretimi de başlatılmıştır. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı’ndaki gelişmelerin yanı sıra, Tarım ve Köy İşleri Bakanlığı’nda “Yağlı Tohum Bitkileri İçin Sözleşmeli Tarım Modeli Uygulaması” ve kanola ekiminin arttırılması çalışmaları, Sanayi ve Ticaret Bakanlığı’nda da “Yağlı Tohum Bitkilerinin Alternatif Alanlarda Değerlendirilmesi” çalışmaları da sürdürülmektedir. Biyomotorine ilişkin yasal çalışmalar PİGM koordinasyonundaki bir kurul bünyesinde geliştirilerek Bakanlar Kurulu’na arz edilmiş ve biyodizel 5015 Sayılı “Petrol Piyasası Kanunu” kapsamında tanımlanmıştır. Bu kanun, 20 Aralık 2003 tarihli 25322 Sayılı T.C. Resmi Gazetesi’nde yayımlanarak yürürlüğe girmiştir.Ardından süregelen yasa çalışmaları, yönetmelikler ve ilgili kararnamelerle biyomotorinin enerji sektöründeki tanımı şu şekildedir:

Biyomotorin akaryakıt sektörünün üçüncü motor yakıtıdır; benzin ve motorin için geçerli tüm yasal tanımlar, denetlemeler biyomotorin için de geçerlidir.

Biyomotorin ısıtma yakıtı olarak, fuel oil ve kalyak gibi mevcut yakıtlarla aynı yasal düzenlemelerle pazarda yer alır ve denetlenir.

Biyomotorin üreticilerinin EPDK’dan işleme lisansı almaları zorunludur.

Biyomotorin TS standartlarına uygun nitelikte olmalıdır.

Otobiyodizei için TS EN 14214; Yakıtbiyodizel için TS EN 14213 no’lu TSE standartları geçerlidir.

Biyomotorin, ilgili “Bitkisel Atık Yağların Kontrolü Yönetmeliği” gereklerine uygun olarak geri kazanım tesislerinde üretilebilir.

Otobiyodizel ve Yakıtbiyodizel için 0.6498 YTL/Litre ÖTV mevcuttur.

Yerli tarım ürünlerinden üretilen Otobiyodizel, motorine hacmen %2 oranında katıldığında, eklenen kısmın ÖTV değeri SIFIR’dır

Ülkemizde biyodizel üretimi için işleme lisansı almış 58 firma bulunmaktadır.

GİRİŞİMCİLER İÇİN

Biyomotorin Türkiye için alamet-i farika, baştan keşfedilecek yakıt değildir. Yakıt ve otomotiv sektörü biyomotorini bilmektedir.Önemli olan biyomotorin tesisini kurmak değil, hammadde teminidir.Türkiye’nin keşfi enerji tarımı programlaması ve standartlara uygun biyomotorinin ilgili yasa ve yönetmeliklerimizin gerektirdiği koşullarda akaryakıt çevriminde olmasının sağlanması olmalıdır. Dünyadaki başarılı biyomotorin uygulamalarının ardında enerji tarımı vardır. Zaten bu çıkış noktasından hareketle, ilgili yasamız yerli tarım ürünlerinden üretilecek biyomotorini teşvik etmekte ve ÖTV muafiyeti sağlamaktadır.

Biyomotorin üretiminde en önemli nokta hammaddenin sürekli teminidir. Türkiye yağ ithal eden bir ülkedir. Bu nokta unutulmadan yatırımlar yönlendirilmelidir. Biyomotorin üreticilerinin enerji tarımı yapması ve/veya sözleşmeli tarım uygulaması, yani hammadde girdilerini sağlamaları şarttır. Çünkü enerji tarımına bağlı olmayan biyomotorin üretimi, güçlü bir temele oturmamış olur. Ayrıca, atık kaynaklarımıza bağlı olacak, bir geri kazanım ürünü olarak, biyomotorin üretiminin, ulusal çıkarlarımız lehine olacağı da göz önüne alınmalıdır.

ENERJİ TARIMI

Dünya nüfusu atışı ile birlikte başta gıda kullanımı olmak üzere, bitkisel yağ ihtiyacı da hızla artmaktadır.Bu durum bitkisel yağ kaynaklarına ilgiyi ve beraberinde çekirdek üretiminde artış gerekliliğini ortaya koymaktadır. Ocak 2007 değerleri ile, dünya yağlı tohum üretim miktarı 395.43 Milyon ton’dur. Türkiye iklim, flora, toprak yapısı yağlı tohum bitkileri üretimi için uygun ve ekilebilir alan mevcut olmasına karşın, üretim iç tüketimi karşılayamamaktadır. 2007-2008 sezonunda, bitkisel yağ tüketiminin ancak %25’ine yakın kısmı yurtiçi üretiminden karşılanabilmiştir. Gerek dünya genelinde, gerek ülkemizde yüksek verimi nedeni ile biyodizel üretimi için lider yağlı tohum bitkisi kanoladır. Ardından soya ve aspir gelmektedir.

Kanola, kolzanın genetik modifikasyonları sonucunda elde edilmiş bir çeşittir. Kanola, yaklaşık %40 oranında yağ içerir ve %38-43 oranında protein içeren küspe ürününü oluşturur. 2005/06 sezonu dünya kanola üretimi 48.549 Bin ton, Türkiye üretimi ise, 12.925 ton’dur.

Yağlı tohum bitkisi olarak kanolanın avantajları şunlardır:

Adaptasyon yeteneğinin çok yüksek olması

Yazlık-kışlık türleri mevcut olması

Yetişme devresi kısalığı

Yetiştirme tekniğinin mekanizasyona uygunluğu

Kendisinden sonraki ürüne temiz toprak bırakmak özelliği

Uygun bölgelerde ikinci ürüne olanak sağlayabilme

Diğer yağlı tohumlardan 1-2 ay önce hasat edilebilme özelliği

Yağ fabrikaları için atıl zamanda çekirdek sağlama niteliği

Gıda ve biyoyakıt üretimi için uygunluk

Münavebe bitkisi olma

Şubat-Mart döneminde arıcılığa uygun olması

Tohum veriminin yüksek olması

Yağ veriminin yüksek olması

Küspesinin yem olarak değerli olması

Üretim maliyetinin buğday ve ayçiçekten daha düşük olması

Türkiye’de kanola ürünü için, resmi prim desteği bulunmaktadır. Aspir ise, ekimi giderek artan ülkemiz için çok önemli yağlı tohum bitkisidir.

Kanola Tarımı

Kanola (Brasicca napus Oleifera sp.), bitkisel yağ kaynağı olarak yağlı tohumlu bitkiler olan ayçiçeği, soya, pamuk ve yer fıstığı arasında üretim açısından üçüncü sırayı almaktadır. Dünya'da yıllık üretimi 22 milyon ton civarındadır. En çok üreten ülkelerden Çin 4.5, Hindistan 4.4, Kanada 2.8, Polanya 0.5, Fransa 0.47, Pakistan, 0.4, Almanya 0.4, İngiltere 0.3 milyon ha ekim alanına sahiptir.

1. KANOLA TARIMININ ÖNEMİ:

Ülkemize ise Balkanlardan gelen göçmenler ile kolza adı ile 1960 yıllarında getirilmiş ve Trakya'da ekim alanı bulmuştur. Ancak kolza ürününün yağında insan sağlığına zararlı Erusik asit, küspesinde de hayvan sağlığına zararlı Glukosinolat bulunması nedeniyle 1979 yılında ekimi yasaklanmıştır.

Kolza'da erusik asit ve glukosinolat ihtiva etmeyen çeşitler araştırmalar sonucu geliştirilmiştir. Bu çeşitler ilkönce Kanada'da ıslah edilmesi nedeniyle kanola adı verilmiştir. Ülkemizde bitkisel yağ açığını kapatmak amacıyla kanola tarımının yaygınlaşması için çalışmalar yapılmaktadır.

Ülkemizde rapiska, rapitsa, kolza isimleriyle de bilinen kanola, kışlık ve yazlık olmak üzere iki fizyolojik döneme sahip bir yağ bitkisidir. Kanola danesinde bulunan % 38-50 yağ ve % 16-24 protein ile önemli bir yağ bitkisidir. Eskidene kolza olarak isimlendirilen çeşitler % 45-50 oranındaki Erüsik asit içeriği ıslah çalışmaları ile % 0 düzeyine düşürülmesi sonucu bitkinin tekrar bitkisel yağ ihtiyacı için yeniden üretime alınmasını sağlamıştır (Algan, 1990, Shahidi, 1990).

Tablo 1‟de 1990-95 yılları arasında Dünya ve Türkiye'de kanola üretimleri verilmiştir.

Tablo1 : Dünyada Önemli Kolza Üreticisi Ülkelerin 1990-95 Yılları Arasındaki

Üretimleri(1000 ton).

Ülkeler 1990 1991 1992 1993 1994 1995

AB Ülkeleri 3 475 3 505 3 805 3 139 3 463 3 965

Diğer B.Avrupa Ülkeleri 289 279 281 318 328 348

Doğu Avrupa Ülkeleri 747 692 623 552 598 671

Kanada 771 888 1 122 1 199 1 343 1 605

ABD 94 31 24 38 293 299

Meksika 81 156 180 201 318 306

Çin 3 376 3 964 4 381 4 443 4 229 4 163

Hindistan 2 306 2 886 3 175 2 898 2 917 2 870

Japonya 1 116 1 114 1 103 1 057 1 071 1 058

Bangladeş 141 158 174 208 207 252

TÜRKİYE 2 1 1 0.09 - -

Diğer 313 505 580 398 413 479

TOPLAM.................... 12 709 14 035 15 286 14 451 15 180 16 016

Tablo 1'de görüleceği gibi Dünya kanola üretimi son yıllarda 12 milyon ton’dan 16 milyon tona yükselmiştir. Ülkemizde kanola tarımına tekrar son yıllarda Tekirdağ, Edirne, Kırklareli ve Samsun yörelerinde başlanmıştır, ancak ekilişi henüz 2000 ha gibi çok küçük alanda yapılmaktadır.

Kanola bitkisinin kışlık çeşitlerinin Ülkemizde uygun iklim koşullarında buğday ile ekim nöbetine girmesi sonucu ekim nöbeti zenginleşebileceği gibi yağ açığının kapatılmasına da önemli katkısı olacaktır. Bu bitkinin yetişmesi için uygun iklim koşulları Ege, Çukurova, Akdeniz, Güneydoğu Anadolu’nun pamuk, Marmara bölgesinin Trakya kesiminde ise ayçiçeği ve buğday ekilen alanlarında mevcuttur.

Kanada ve Avrupa ülkelerinde ıslah edilmiş erüsik asitsiz, yağ ve protein oranı yüksek yeni kolza çeşitleri kanola ismiyle ekilmektedir. Kanola çeşitlerinden elde edilen bitkisel yağ besin değeri ve içeriği bakımından zeytinyağı ve yerfıstığı yağının kalitesine yakın olup, dünya kanola üretiminin önemli bir kısmı insan beslenmesinde kullanılmaktadır (Atakişi, 1991). Kanola tohumlarında yağ çıkarıldıktan sonra geriye kalan küspe değerli bir hayvan yemidir. Küspesinde %38-40 protein bulunduğundan soya küspesi ile karıştırılıp hayvan yemi olarak kullanılabilmektedir. Kanola arıları cezbeden sarı çiçeklere bol miktarda sahip olduğundan arıcılar içinde değerli bir bitkidir. Bir hektardan kanolanın çiçek döneminde bal arıları 15 günde 100 kg bal ve yaklaşık 1 kg bal mumu yapabilir.

Bunun yanında kolza olarak isimlendirdiğimiz erusik asit oranı yüksek olan çeşitlerden elde edilen yağlar sanayide, elektrik trafolarında, bioyakıt (biodizel) olarak Fransa ve Almanya gibi Avrupa ülkelerinde kullanılmaktadır.

Kanola tohumlarından soğuk presleme ile elde edilen ham yağ metanol ile katalizör eşliğinde normal basınç ve ısıda estere dönüştürülür ve Dın 51606 kalitesindedir. 1 kg tohumdan 450 gr yağ çıkmaktadır ve metanol ile reaksiyondan sonra 450 gr biodizel yakıt elde edilebilmektedir.

Tablo 2: 2001 yılı Türkiye yağ bitkileri ekim alanı, üretim, verim ve tohumluk miktarları.

ÜRÜNLER EKİM ALANI (HA) VERİM (KG/HA) ÜRETİM (MT) TOHUMLUK (MT)

Toplam Yağ Bitkileri 2,042,930 446.5 912,114 25,403

Soya Fasulyesi 16,300 2454.0 40,000 1,630

Yer Fıstığı 34,800 2356.3 82,000 3,480

Zeytin 567,000 2292.8 1,300,000

Ayçiçeği 640,000 1406.2 900,000 19,200

Kolza 200 2500.0 500 5

Aspir 81 913.6 74 1

Susam Tohumu 70,000 392.9 27,500 1,050

Haşhaş Tohumu 11,942 447.6 5,346

Pamuk Çiğidi 700,000 2820.0 1,974,000

Yağ keteni 355 642.3 228 18

Kendir 2,450 163.3 400 24

Trakya bölgesinde 54 civarında kapasitesi 2 milyon tonun üzerinde ayçiçeği ürününü işleyen yağ fabrikası bulunmaktadır. Bu fabrikaların ürün işleme kapasitesi Türkiye'nin bitkisel yağ ihtiyacının tamamından fazlasını işleyebilecek düzeydedir. Türkiye ayçiçeği üretimi 850-950.000 bin ton arasında yetersiz bir düzeyde olduğundan bu yağ fabrikaları hammadde yetersizliğinden kapasitelerinin ancak % 30-40’ını kullanmaktadırlar (İnan ve Gaytancıoğlu, 1996). Oysa ayçiçeğinin olmadığı dönemde olan Temmuz ayından itibaren fabrikalar kanola ürünü işleyerek kapasitelerini değerlendirme şansına sahip olabilirler.

2. İKLİM VE TOPRAK İSTEKLERİ:

Kanola bitkisi kışlık ve yazlık olarak yetiştirilebilmektedir. Ülkemizde genellikle kışlık kanola tarımı yapılmaktadır. Kışlık kanola kışa kar altında -15 oC'ye kadar dayanıklıdır. Ancak kışa girerken kuvvetli bir kök oluşturması ve rozetleşmesini tamamlamış olması gerekmektedir. Bunun içinde Ekim ayı başında tavlı toprağa ekilmeli ve çıkışı sağlanmalıdır. Eğer kuraklık nedeniyle kuruya ekilmişse bir çıkış suyu verilmesi zamanında bitki çıkışını ve kış gelmeden bitkinin yeterince kuvvetlenmesini sağlar. Kışa zayıf giren kanola bitkileri soğuktan sıfırın altındaki sıcaklıklarda zarar görmektedir. Kışlık kanolanın sıcaklık isteği toplamı 2300-2500 oC'dir. Yazlık kanola daha çok ılıman iklim bölgeleri olan Ege ve Akdeniz'de yetiştirilmektedir.

Aspir

Aspir Bitkisinin Tarihi ve Önemi: Yalancı safran, Amerikan safranı ve boyacı safranı gibi isimlerle de bilinen, tek yıllık, geniş yapraklı, sarı, kırmızı, turuncu, beyaz ve krem renklerinde çiçeklere sahip, dikenli ve dikensiz tipleri olan, kurağa dayanıklı ve ortalama yağ oranı % 30-50 arasında değişebilen bir yağ bitkisi olan aspir bitkisinin, Güney Asya orijinli olduğu, ilk olarak

Asya kıtasının güneyinde, Ortadoğu bölgesinde ve Akdeniz ülkelerinde ekildiği bilinmekte ve tüm dünyaya buradan yayılmış olabileceği kabul edilmektedir. Hatta, milattan önce ekildiği bilinen ve yaklaşık 3500 yıl önce Mısırda ekilmesi nedeniyle, bu bitkinin buradan yayıldığı da kabul edilmektedir.

Günümüzde Dünya üzerinde yayılmış toplam 25 yabani türü bulunmaktadır ve bu yabani türlerin bir kaçı (örneğin, Carthamus lanatus ve C. dentatus) ülkemizin değişik bölgelerinde doğal ortamlarda rahatlıkla görülebilir.

Neredeyse, tarih öncesi zamanlardan beri, Çin, Japonya, Hindistan, Mısır ve İran'da tarımının yapıldığı bildirilmektedir. Orta Çağ döneminde İtalya, Fransa ve İspanya’da tarımı yapılmış, Amerika kıtasının keşfinden hemen sonra da, İspanyollar tarafından önce Meksika’ya, daha sonraları oradan da Venezuella ve Kolombiya’ya götürülmüştür. A.B.D’ ye girişi ise, 1925 yılında Akdeniz ülkelerinden olmuştur.

Adı geçen bu ülkelerde, önceleri tıbbi amaçlarla ve çiçeğindeki boya maddesinin gıda ve kumaş boyacılığında kullanılması amacıyla yetiştirilmiş, daha sonraları ise, tohumundaki yağı için yetiştirilmeye başlanmıştır.

Çin’de, aspir bitkisi hemen hemen tamamen sadece çiçekleri için yetiştirilmekteydi. Çünkü, çiçekleri pek çok hastalığın tedavisinde kullanıldığı gibi, bitkisel çay olarak da tüketilmekteydi. Çay olarak tüketilmesindeki esas neden, çiçekte amino asitler, mineral maddeler ve bazı vitaminlerin (B1, B2, B12, C ve E) bulunması idi. Aspir bitkisi tıbbi olarak, kadınların regl dönemlerinde, kalp-damar rahatsızlıklarında ve travma sonucu oluşan şişliklerin ve ağrıların tedavisinde başarılı bir şekilde kullanılmıştır. Bu kullanımların doğruluğu, yapılan klinik ve laboratuar çalışmaları ile de desteklenmiştir. Klinik çalışmalarda, yüksek tansiyonu düşürdüğü, damarlardaki kan akışını arttırarak dokuların daha fazla oksijen almalarını sağladığı gözlenmiştir.

Afganistan ve Hindistan’da, aspir yapraklarından yapılan çay, kadınların düşük yapmasını önleyici olarak kullanılmıştır. Son yıllarda yapılan araştırmalarda, aspir çiçeklerinde antioksidan maddelerin varlığı da ortaya konmuştur. Özellikle sarı çiçeklerin diğer renklerdeki çiçeklerden daha fazla antioksidan madde içerdiği ve çay yapımında sarı çiçeklerin kullanılmasının daha yararlı olacağı ortaya konmuştur.

Hindistan ve Pakistan’da, aspir bitkisinin hemen hemen bütün parçalarının aktarlarda satıldığı, buralarda pek çok hastalığın tedavisinde kullanıldığı ayrıca afrodizyak olarak da kullanıldığı bildirilmektedir. Ortadoğu ülkelerinde, Hindistan’da ve Afrika’da, aspir bitkisi, ateş düşürücü olarak, kusmayı teşvik ettiği için zehirlenmelerde panzehir olarak ve kabızlığa karşı (ishal yapıcı) kullanılmıştır. Bangladeş’te, öğütülmüş aspir tohumları hardal yağı ile karıştırılarak romatizmaya karşı merhem olarak kullanılmıştır. Sağlık alanındaki bu kullanımlarından başka, gıda maddesi olarak bazı Ortadoğu ve Asya ülkelerinde çiçekleri pilav, çorba, sos, ekmek ve turşulara katılarak onların sarı ve parlak turuncu renk almaları sağlanmıştır.İran’da, aspir tohumlarından elde edilen salça kıvamındaki madde, peynirin mayalanmasını hızlandırmak için kullanılmıştır. Bu maddenin, beyaz peynire hoş bir koku ve yumuşaklık verdiği bildirilmektedir. Etiyopya’da çok ince olarak öğütülen aspir tohumlarının su ile karıştırılmasıyla “fitfit” adı verilen bir içki yapılmıştır. Ayrıca, Etiyopya ve Sudan’da genellikle, kavrulmuş aspir tohumları nohut, buğday ve arpa ile karıştırılarak çerez olarak tüketilmektedir. Mısır’da, aspir tohumları öğütülüp susamla

karıştırılarak tüketilmektedir. Hindistan, Pakistan ve Burma’da, genç yapraklar ve genç aspir fidecikleri, yeşil salata yapımında kullanılmakta, haşlanarak yenmekte veya sebze yemeği olarak pilavla tüketilmektedir.Ülkemizde, haspir (aslında aspir olmasına rağmen haspir olarak bilinmekte) çiçeği olarak bazı yemeklere renk vermek amacıyla kullanılmaktadır. Örneğin, Güneydoğu Anadolu bölgemizde (Diyarbakır ve çevresinde) sarı renkteki aspir çiçekleri pilavlarda kullanılmakta ve pilavın sarı renkte olması sağlanmaktadır.

Batı Avrupa, Japonya ve Latin Amerika ülkelerinde, dikensiz tipler kesme çiçekçilikte kullanılmaktadır. Yağı alındıktan sonra geriye kalan küspe, içerdiği % 25’ e varan ham protein oranıyla (ortalama % 22-24) hayvancılıkta iyi bir yem kaynağıdır. Tohum kabukları sanayide pek çok alanda kullanılabilmektedir. Örneğin, daha yoğun ve sert yüzeyli kağıt yapımında; hafif ve gözenekli fırınlanmış tuğla ve seramik yapımında; yalıtım işlerinde dolgu maddesi olarak; kolay kırılabilir hassas eşyalar için ambalaj paketi yapımında başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Aspir bitkisi, yeşilken direkt olarak hayvanın otlatılmasına da uygundur. Direkt olarak otlatmanın yanında, silaj veya kuru ot (yem) yapımına da elverişlidir. Yem olarak, çok lezzetli ve besleyici olup, besin değeri en az yulaf ve yoncaya eşdeğerdir. Tohumları (Tane olarak), büyükbaş hayvanlara günde 2 kg’ ı geçmemek üzere, kırdırılmadan, bütün halde arpa gibi yedirilebilir. Yağlı tohum olduğu için, bu şekilde beslenen süt hayvanlarında süt veriminin artış gösterdiği tespit edilmiştir. Yıllar önce, aspir bitkisinden elde edilen boyalar gıdaların ve kumaşların boyanmasında kullanılıyordu. Aspir bitkisinin çiçeklerinden 2 tip boya maddesi elde edilebilmektedir. Bunlar, suda erimeyen kırmızı renkli “Carthamin” ve suda eriyebilen sarı renkli “ Carthamidin” maddeleridir. Her iki boya maddesi de gıda boyası ve tekstil sanayinde kumaş boyası olarak kullanılmaktaydı. Ancak, bu yüz yılın başlarında, daha ucuz olan sentetik anilin boyaların keşfedilmesi ve piyasaya sürülmesiyle, aspir bitkisinden elde edilen boya maddelerinin kullanımı yok denecek kadar azalmıştır. Fakat, halen bazı Asya ülkelerinde, geleneksel ve dini günlerinde aspir çiçeklerinden elde edilen boya maddeleri kullanılmaktadır. Ayrıca, yine kırmızı aspir çiçeklerinden elde edilen kırmızı boya, bu ülkelerde özellikle ipek kumaşların boyanmasında kullanılmaktadır.

Boyama işleminin yapılması (kumaş boya ile kaynatılıyor)

Aspir çiçeklerinden elde edilen

boyalarla boyanmış bir pamuklu kumaş

Bugün, Hindistan, ABD, Meksika, Kazakistan, Kırgızistan, Etiyopya ve Avustralya gibi ülkelerde geniş alanlarda üretimi yapılan bir yağ bitkisi haline gelmiştir. Bu ülkelere ait, ekim alanı, üretim ve ortalama verim değerleri Çizelge 1. de verilmiştir.

Aspir çiçeklerinden elde edilen değişik renkteki boyalarla boyanmış kumaş parçaları

Çizelge 1. Dünyada Aspir Üretimi yapan Ülkelerin, Ekiliş, Üretim ve Verim Durumu (2004)

ÜLKELER Ekiliş Alanı

(Ha) Üretim (Ton)

Verim (Kg/da)

Hindistan 350.000 129.000 36.9

Meksika 85.000 212.765 250.3

ABD 64.350 79.730 123.9

Etiyopya 72.000 38.000 52.8

Kazakistan 63.000 76.105 120.8

Avustralya 30.000 50.000 166.7

Arjantin 30.000 18.000 60.0

Kırgızistan 25.293 22.510 89.0

Özbekistan 22.720 8.260 36.4

Tanzanya 15.000 5.000 33.3

Çin 12.000 30.000 250.0

Türkiye 165 150 90.9

Dünya 774.718 675.831 87.2

Tohumlarından elde edilen yağ, yemeklik olarak kullanılmaktadır ve kalitelidir. İnsan sağlığı açısından önemli olan toplam doymamış yağ asitleri oranı çok yüksektir. Bu oran % 90-93 civarındadır (Ayçiçeğinde bu oran % 86 dır). Son yıllarda Oleik asit (Omega 9) oranı yüksek tipler üzerinde de çalışmalar hızlanmıştır. Günümüzde, oleik yağ asidi oranı % 85 civarında olan çeşitler de geliştirilmiştir. Zeytin yağındaki oleik yağ asidi oranının % 56-83 arasında olduğunu düşünürsek, oleik tipteki aspir yağının beslenme açısından en az zeytin yağına eşdeğer olduğu açıkça ortaya çıkmaktadır. Diğer yağ bitkilerinde de olduğu gibi, aspir bitkisinden elde edilen yağ da (özellikle Oleik tipte olanlar) biyodizel yapımında kullanılabilmektedir.

Aspir yağı, içerdiği yüksek orandaki linoleik asit (Omega-6) nedeniyle çabuk kuruyan yağlardan olduğundan, boya sanayinde de kullanılabilmektedir.

TÜRKİYE’DE ASPİR BİTKİSİNİN TARİHİ

Aspir bitkisinin Anadolu' ya gelişi, Orta Asya'dan göç eden Türkler sayesinde olmuştur. Bulgaristan’ dan gelen göçmenlerle bazı dikenli tipler Marmara bölgesine (Balıkesir yöresine) 1940-1945 yıllarında getirilerek tarımı yapılmıştır. Ülkemize girişi bu kadar eski olmasına rağmen, maalesef bu güne kadar gerekli önem verilmediğinden Türk tarımındaki yerini alamamıştır. Ülkemizde, bazı yörelerde dikenli

ayçiçeği, zerdeçal ve haspir olarak da bilinmektedir.

İlk defa, 1929-1930 yıllarında Eskişehir'de bulunan Sazova tohum ıslah istasyonunda, aspir bitkisinin yetiştirme teknikleri ve ıslahı üzerine bir çalışma başlatılmıştır. Yaklaşık 10 yıl kadar süren bu çalışmalar, 1939 yılında başlayan II. Dünya savaşı nedeniyle kesintiye uğramış, neredeyse durma noktasına gelmiştir. Bu süre içerisinde, elde bulunan mevcut yerli populasyonlarla yapılan çalışmaların sonucunda, 1935-1936 yıllarında, en iyi performansı gösteren ve aynı özelliklere sahip 5 tek bitkinin karışımıyla kompozit bir çeşit elde edilmiştir. Elde edilen bu ilk dikensiz kompozit çeşit "Yenice 1813" ismiyle bölge çiftçisine dağıtılmıştır.

Nüfusumuzun artması ve önemli bir yağ bitkisi olan ayçiçeğinde o yıllarda ortaya çıkan orobanş (canavar otu-verem otu) nedeniyle ayçiçeği tarımındaki yaşanan güçlüklerin sonucu ortaya çıkan üretim düşüklüğü, yıllık yağ ihtiyacımızı arttırmıştır. Meydana gelen bu yağ açığının bir dereceye kadar kapatılması için, yaklaşık 19-20 yıllık bir aradan sonra, Tarım Bakanlığının talimatları doğrultusunda, aspir konusundaki çalışmalar, 1958 yılında tekrar başlatılmıştır. Ancak, daha önce de belirtildiği gibi, gerekli önem verilmediği için kaybolma noktasına gelmiştir.

spir bitkisi, ekim alanı olarak çok büyük sayılmasa da, Ülkemizdeki altın çağını 1972-1977 yılları arasında yaşamıştır. Ekim alanları 1972 yılında, 1100 hektarlardan 1980 hektara yükselmiş, 1976 yılında ise, en yüksek seviyesi olan 2200 hektara ulaşmıştır. Bu tarihten sonra, çeşitli nedenlerden dolayı hızla itibarını kaybetmiş, ve 2000 yılında 30 hektara kadar gerilemiştir (Çizelge 2). Bugün, sadece Isparta, Eskişehir ve Balıkesir gibi geçit yörelerinde çiftçiler tarafından belirli miktarlarda ekilen, el preslerinde veya diğer yöntemlerle yağı çıkarılarak bölgesel olarak tüketilen, piyasaya arz edilmeyen bir bitki konumuna düşmüştür.

Ülkemizde her yıl toplam 1.300.000-1.400.000 ton civarı yağ tüketilmektedir. Ülkemiz genelinde yetiştirilen değişik yağ bitkilerinden elde edilen yağ miktarı yaklaşık 600.000 ton dur. Diğer bir ifadeyle, tükettiğimizin ancak yarısına yakın kadar bir yağı üretebilmekteyiz. Açık olarak ortaya çıkan, geri kalan ihtiyacımız ise (tükettiğimiz yağın yaklaşık % 60’ı kadar), her yıl yüz milyonlarca dolar döviz (yaklaşık 1 milyar dolar) ödenerek dışarıdan ithal yolu ile karşılanmaktadır.

Petrol açısından dışa bağımlı bir ülke olduğumuzdan, bu bağımlılıktan bir nebze olsun kurtulabilmek için, bitkisel yağlardan biyodizel üretimine de önem verilmelidir. Bu konuda, bazı ülkeler epey yol almışlardır. Aspir yağı da biyodizel yapımında rahatlıkla kullanılabilir. Ancak bu, yemeklik yağ ihtiyacımız karşılandıktan sonra , arta kalan ürün miktarı ile yapılması gereken bir işlem olmalıdır. Bugün Sanayide kullanılan sentetik anilin boyaların sağlık açısından yan etkileri göz önünde bulundurulduğunda, aspir çiçeklerinden elde edilen ve tamamen doğal olan, sağlık açısından hiçbir risk taşımayan boya maddelerinin özellikle her gün tükettiğimiz gıdalarda ve tekstil sanayinde kullanımına tekrar önem vermek ve bu tip kullanımları teşvik etmek gerekir. Günlük hayatta sık sık tükettiğimiz meyve sularında, şekerlemelerde, sağlıklı olmak amacıyla içtiğimiz ilaçlarda (şuruplarda ve haplarda) ve diğer bazı gıdalarda çoğunlukla sentetik boyaların kullanıldığını bir düşünürsek, doğal boya maddelerinin kullanılmasının ne kadar önemli olduğu ortaya çıkacaktır.

Hem yemeklik yağ ihtiyacımızın karşılanması hem de eğer sanayisi gelişirse bitkisel yağlardan biyodizel üretimi için, aspir tarımının ülkemizde acilen yaygınlaştırılması gerekir ve bu bir zorunluluk olmalıdır.

Kuraklığa dayanıklı olduğundan ülkemizin hemen hemen her tarafında, özellikle atıl durumda olan alanlarda, ekonomik olarak getirisi fazla olan diğer bitkilerin yetiştirilemeyeceği alanlarda rahatlıkla yetiştirilebilecek bir bitkidir ve gereken önem verilmelidir. Ülkemizde ayçiçeği işleyen her tesis, ilave bir makine kullanmadan, herhangi bir değişiklik yapmadan aspir tohumunu da kolayca yağa işleyebilir. Bu durum ayrıca, hammadde yetersizliğinden atıl durumda bekleyen pek çok tesise de iş imkanı yaratacaktır.

Not: İlk bilgi broşürü 2003 yılında hazırlanarak web sitemizde yayınlanmıştır. İlk broşür yeniden gözden geçirilerek söz konusu bu broşür 2005 yılında hazırlanmış ve 2006 yılı Haziran ayında web sayfasına eklenmiştir.

Çizelge 2. Türkiye Aspir Tarımı Tarihsel Gelişimi (1950-2004)

YILLAR Ekiliş (Ha)

Üretim (Ton)

Verim (Kg/da)

1950 1.073 765 71.2

1951 1.185 715 60.3

1952 1.550 190 76.8

1953 810 660 81.4

1954 660 480 72.7

1955 620 320 51.6

1956 580 350 60.3

1957 300 250 83.3

1958 680 490 72.0

1959 730 520 71.2

1960 750 540 72.0

1961 700 550 78.6

1962 960 650 67.7

1963 1.000 730 73.0

1964 900 900 100.0

1965 900 900 100.0

1966 950 700 73.7

1967 1.130 890 78.8

1968 1.300 1.050 80.8

1969 1.100 1.080 98.2

1970 1.170 900 76.9

1971 1.280 910 71.1

1972 1.980 1.350 68.2

1973 2.050 1.350 65.9

1974 1.900 1.200 63.2

1975 2.000 1.350 67.5

1976 2.200 1.600 72.7

1977 1.800 1.250 69.4

1978 775 750 96.8

1979 520 470 90.4

1980 500 535 107.0

1981 300 300 100.0

1982 235 250 106.4

1983 245 260 106.1

1984 240 250 104.2

1985 248 200 80.7

1986 190 200 105.3

1987 238 260 109.2

1988 155 150 96.8

1989 189 168 88.9

1990 146 124 84.9

1991 160 138 86.3

1992 158 126 79.8

1993 136 122 89.7

1994 100 90 90.0

1995 134 125 93.3

1996 81 74 91.4

1997 74 65 87.8

1998 75 72 96.0

1999 50 50 100.0

2000 30 18 60.0

2001 35 25 71.4

2002 40 25 62.5

2003 250 170 68.0

2004 165 150 90.9

Kaynak: FAO Statistical Database (www.fao.org)

Soya Tarımı

Soya, Japonya ve Çin gibi doğu Asya ülkelerinin en önemli tarımsal ürünlerinden biri olarak, yüzyıllardan beri, buradaki insanların temel besinlerini oluşturmuştur. Anavatanının doğu Asya, muhtemelen Çin olduğuna inanılan soya, insanoğlu tarafından kültüre alınan ve yetiştirilen en eski bitkilerden bir tanesidir. Çin kaynaklarında, M.Ö. 2838 yıllarında soya bitkisinin varlığından bahsedilmektedir.

Bugün tarımı yapılan soya bitkisinin yabani formlarına, Çin ve Kore’de rastlanmaktadır. Yine, Çin kaynaklarında, soya bitkisinin, Çin medeniyetinde önemli görülen ve kutsal sayılan beş önemli bitkiden (çeltik, soya, buğday, arpa ve darı) biri olduğu, soya ekimlerinin her yıl Çin kralının da katıldığı görkemli törenlerle yapıldığı belirtilmektedir.

Bugün, dünyada yaklaşık 90.000.000 hektarlık alanda soya tarımı yapılmakta ve yıllık 200.000.000 ton civarında bir üretim gerçekleşmektedir. Dünyada en fazla soya ekimi ve üretimi yapılan ülkeler sırasıyla, ABD, Brezilya, Arjantin, Çin ve Hindistan dır (FAO, 2004 yılı verileri). Bu ülkelere ait üretim değerleri çizelge 1. de verilmiştir. Soya bitkisi, tanesindeki ortalama % 18-20 yağ, % 40 protein, % 30 karbonhidrat, % 5 mineral madde (fosfor, potasyum, kalsiyum, kükürt, magnezyum vb) ve çok sayıdaki vitaminlerle (en çok A ve B), ayrıca proteinin yapısında zengin ve değerli amino asitler bulundurması nedeniyle, "harika bitki" olarak da anılmaktadır. Ayrıca, omega-3 yağ asidi olarak da bilinen linolenik asit yönünden oldukça zengindir. Omega-3 yağ asidi, vücut tarafından yapılamamakta ve dışarıdan alınmak zorundadır. Kalp rahatsızlıkları, kandaki kolestrol dengesinin düzenlenmesi ve kemik erimesi (osteoporoz)’ ne karşı mutlak surette alınması zorunlu olan Omega-3 (linolenik) yağ asidi miktarı, soyada % 5-11 arasında değişmektedir. Bu miktar, mısırda % 0.5, zeytinde % 0.5 ve ayçiçeğinde % 0.5 tir. Bu rakamlardan da anlaşıldığı gibi soya, mısır, zeytin ve ayçiçeğinden 10-20 kat daha fazla omega-3 yağ asidi (Linolenik) içermektedir. Bu omega-3 yağ asidi, balıklarda bulunan omega-3 yağ asidinden yapı olarak farklı, ancak aynı etkiye (faydaya) sahiptir. Bünyesindeki bu yararlı maddeler dolayısıyla da, tanelerine "besin hapı" da denmektedir. Soya yağı tüketimi, ülkemizde istenen düzeye ulaşamamıştır. Bunda en önemli etken, içerdiği omega-3 (linolenik asid) yağ asidinin vermiş olduğu balık yağı kokusu ve faydaları konusunda insanların yeterince bilgi sahibi olamamasıdır. Omega-3 bilindiği gibi, balıklarda bol miktarda bulunan bir yağ asidi olup, daha önce de bahsedildiği gibi¸insan vücudu için çok gereklidir. Bu nedenle, bazıları için itici gelse de, soya yağının mutlak surette tüketilmesi sağlık açısından yararlı olacaktır.

Çizelge 1. Dünyada en fazla soya üreten ülkeler (2004)

Ülkeler Ekiliş (Ha)

Üretim (Ton)

Verim (Kg/da)

A.B.D 29.930.060 85.012.800 284.0

BREZİLYA 21.519.700 49.793.000 231.4

ARJANTİN 14.320.000 31.500.000 220.0

ÇİN 9.700.135 17.600.280 181.4

HİNDİSTAN 6.900.000 7.500.000 108.7

DÜNYA 91.145.361 206.407.627 226.

İnsan beslenmesinin yanında, hayvan yemi olarak da iyi bir besin kaynağıdır. Soya küspesi, hayvan yemi olarak, içerdiği yüksek orandaki protein (% 50) nedeniyle, özellikle de kümes hayvanları için çok yararlıdır ve bunların günlük beslenme programlarına konmaktadır.

Sanayide pek çok alanda kullanılabilen soya taneleri

Tarımsal açıdan da yararları vardır. Bir baklagil bitkisi olması nedeniyle, toprağın serbest azotunu köklerindeki nodüllerde bağlayarak, masrafsız olarak hem kendine besin maddesi temin etmekte, hem de kendisinden sonra gelecek bitkiye hazır besin elementi sunmaktadır. Ayrıca, bir çapa bitkisi olması nedeniyle de, tarladaki ot mücadelesinde (ot populasyonunun azalmasında) fayda sağlar. Bahsedilen bu özellikleri, soyanın iyi bir münavebe bitkisi olduğunu ortaya koymaktadır. Bu özelliklerinin yanında, sanayi'de de en çok kullanılan bitkilerden bir tanesidir. İçerdiği yüksek orandaki protein nedeniyle, soya eti yapımında, un, süt, yoğurt ve peynir yapımında, boya, muşamba, tutkal gibi daha bir çok sanayi ürünü imalatında kullanılmaktadır. Soyadan elde edilen sanayi ürünü sayısı 200’e yaklaşmıştır. Kısaca, her yönüyle faydalı bir bitki olan soya, Dünyanın en değerli sanayi bitkileri arasında yerini almıştır. FAO verilerine göre, 2004 yılı Dünya ekiliş alanının, 91.145.361 ha. olması ve toplam üretimin de 206.407.627 ton olması, soyanın dünyaca öneminin bilindiğine bir kanıttır. Hem beslenme hem de sanayi açısından son derece değerli bir bitki olan soya, ülkemiz tarımındaki hak ettiği yeri maalesef henüz alamamıştır. Ülkemizde soyanın ilk olarak Ordu ilinde I. Dünya savaşı yıllarında yetiştirilmeye başlandığı bilinmektedir. Ordu ve Samsun illerinde 1980 yılına kadar yetiştirilen soya, bu yıllarda Akdeniz bölgesine de götürülmüş, ana ürün yanında, II. ürün programına da alınmıştır. İlk yıllarda gerekli ilgiyi görmüş ve yayım çalışmaları ile ekiliş alanları yavaş yavaş bir miktar artmıştır. Devlet tarafından 1981 yılında destekleme kapsamına alınmasıyla üretiminde artışlar yaşanmıştır. Öyle ki, desteklemenin sona erdiği 1987 yılında ekiliş alanı 112.000 hektara ulaşmış ve 250.000 ton ürün elde edilmiştir. Destekleme kapsamına 1991 yılında tekrar alınmış ve bu destek 1993 yılı sonuna kadar sürdürülmüş ve 1994 yılından itibaren de destek kapsamından çıkarılmıştır. Destek kapsamından çıkarılması sonucunda gerekli ilgi ve desteği bulamayınca, tarımdaki yerini kaybetme noktasına gelmiştir. Son yıllarda, devlet tarafından tekrar destekleme prim ödemesi kapsamına alınan birkaç bitkiden birisidir. Çiftçiler, üreterek satışını yaptığı soya ürününün her kg’ı için belirli bir destekleme primi almaktadır. Ülkemize girişinden bu yana, ekiliş alanları açısından hep çalkantılı dönemler geçirmiştir. Örneğin, ekiliş alanı 1980 yılında 3.000 ha. iken, 1987 yılında 112.000 hektara kadar yükselmiş, 10 yıl sonra, 1997 yılında 19.000 hektara gerilemiş ve 2000 yılında ise, 15.000 hektarda karar kılmıştır. FAO’nun verilerine göre ise, 2004 yılında, ekim alanı 14.000 hektar, üretim miktarı 50.000 ton ve ortalama verim, dekara 357 kg olmuştur. Türkiye’ye ait 2000-2004 dönemi soya üretim değerleri çizelge 2. de verilmiştir. Halen, Karadeniz bölgesinde, Ordu ve Samsun illerinin yanında, Akdeniz bölgesinde Antalya ve Çukurova bölgelerinde (Adana ve Osmaniye) ekimi yapılmaktadır. Bazı bölgelerde, “Çorum fasulyesi” veya “şeker fasulyesi” diye bilinen bitki, aslında soya bitkisidir. Yıllık soya üretimimiz kendi ihtiyaçlarımızı karşılamaktan çok çok uzaktır. Ülkemizdeki yağ açığının kapatılması ve özellikle hayvancılığımıza (özellikle kümes hayvancılığı) yem temini amacıyla her yıl yurt dışından soya, soya yağı ve soya küspesi ithal edilmektedir. FAO’ nun 2004 rakamlarına göre, yurt dışından ithal ettiğimiz soya ve soya ürünlerinin tane olarak karşılığı yıllık yaklaşık 1.500.000-2.000.000 ton dur. Kendi ürettiğimiz yıllık 60.000-70.000 ton ile mukayese edersek, şu andaki soya üretimimizi 25-30 kat arttırmak zorunda olduğumuz gayet açıktır. Bazı ülkeler, soyayı stratejik bir bitki olarak kabul etmiş ve üretimine büyük önem vermiştir. Örneğin, A.B.D’ nin 2004 yılı soya üretimi yaklaşık 85.000.000 ton dur. Diğer bir ifadeyle, Dünya yıllık soya üretiminin % 40’ından fazlasını tek başına üretebilmektedir. Bu nedenle de, A.B.D Dünyanın en fazla soya ihracatı yapan ülkesi haline gelmiştir. Her yıl yaklaşık 7-10 milyar dolarlık soya ihraç etmektedir. Örneğin, A.B.D’ nin 2003 yılı soya ihracat geliri 9.7 milyar dolar olmuştur. Brezilya ise, 2004 yılında 10

milyar dolarlık soya ihracatı gerçekleştirmiştir.

Soya, dik büyüyen, dallanabilen, küçük çalı görünümlü, sap ve yaprakları gri, kahverengi ve bunların değişik tonları gibi farklı renklerdeki tüylerle kaplı, yetişme şartlarına bağlı olarak 30 cm ile 2 m arasında boylanabilen, beyaz veya mor renklerde çiçeğe sahip, her birinde 1-5 arasında tane bulunabilen baklalar oluşturan, kazık köklü, köklerinde havanın serbest azotunu bağlayabilen Rhizobium japonicum. bakterilerinin bulunduğu nodüller oluşturan, fotoperiyoda duyarlılığı nedeniyle, kuzey yarım küreden ekvatora kadar uzanan alan içerisinde 13 ayrı olgunluk grubuna (000-X) ayrılan, yazlık karakterde, baklagiller grubundan bir kısa gün bitkisidir.

SOYA TARIMI

Çeşit Seçimi: Daha önce de belirtildiği gibi, soya çeşitleri, 13 ayrı olgunluk grubuna ayrılmıştır. Dünyanın kuzey bölgelerinde, “000”, “00” ve “0” grubundaki soya çeşitleri uyum sağlarken, kuzeyden güneye gidildikçe, “I”, “II” ve “III” gruptaki çeşitlerin daha iyi uyum sağladıkları görülmektedir. Daha da aşağılarda, “IV”, “V” ve “VI” gruptaki çeşitler ve sonuçta ekvator bölgesinde ise, “VII”, “VIII”, “IX” ve “X” gruba dahil soya çeşitleri en iyi uyumu sağlamışlardır. Ülkemiz açısından ise, Trakya bölgesinden başlayarak Çukurova bölgesine kadar uzanan alanlar için, “0” grubu ile “V” grup arasındaki olgunluk grubuna dahil çeşitler rahatlıkla yetiştirilebilir. Bir bölge için uygun çeşit seçiminde, o bölgenin soya yetiştirmeye elverişli toplam gün sayısının bilinmesinde fayda vardır. Eğer, tarıma elverişli günlerin sayısı sınırlı ise, o bölge için erkenci çeşitlerin seçilmesi daha uygun olacaktır. Yine aynı şekilde, bu süre çok uzun ise, daha geççi çeşitlerin seçilmesi gerekmektedir. Örneğin, yetişme dönemi sınırlı olan Trakya bölgesi için, “00”, “0” ve “I” gruptaki soya çeşitleri uygun iken, Karadeniz bölgesinde, “II” ve “III” gruptaki soya çeşitleri ve Çukurova bölgesi için de, “III”, “IV” ve “V” gruptaki soya çeşitlerinin seçilmesi daha uygun olacaktır.

Bir bölge için çeşidin yanlış seçilmesi, o çeşidin o bölgede olgunlaşmasını tamamlayamamasına neden olabilir. Bu nedenle, çeşit seçiminde çok dikkatli davranılmalı, eğer var ise, o bölgedeki tarımsal kuruluşların yürütmüş olduğu deneme ve çiftçi şartlarında kurmuş olduğu demonstrasyon çalışmalarından elde edilen sonuçlar çok iyi değerlendirilmeli ve bunlardan faydalanılmalıdır.

Toprak İsteği ve Tarla Hazırlığı: Soya, toprak isteği bakımından çok da seçici bir bitki değildir. Hemen hemen her türlü toprakta rahatlıkla yetişebilir. Ancak, diğer bazı bitki türlerinde de olduğu gibi, geçirgenliği iyi, suyu göllendirmeyen, fakat su tutma kapasitesi iyi, toprak pH’ sı 5.5-7.0 arasında olan tınlı topraklar, soya tarımı için ideal topraklardır. Eğer, buğday veya sonbaharda (yaz dönemi sonu) hasadı yapılan diğer bir bitkiden sonra ekilecekse, tarla sonbaharda pullukla 20 cm derinlikte sürülerek bırakılmalıdır. Mart veya Nisan aylarında, tarla yüzeyinde gelişen yabancı otların durumuna göre, bu tip otların yok edilmesi için 2. bir toprak işleme, daha yüzlek olarak yapılır. Daha sonra, ekim zamanına yakın bir dönemde, gerekli ekim öncesi gübreler ve eğer varsa, yabancı ot ilaçları da toprağa karıştırılarak, diskaro ve diğer yüzeysel işleyen aletlerle tohum yatağı hazırlığı yapılmalıdır.

Gübreleme: Soya bitkisi, köklerinde oluşturduğu nodüller içerisinde bulunan rhizobium japonicum bakterileri yardımıyla, toprak havasında bulunan serbest azotu, bağlayarak yarayışlı hale getirebilmektedir. Diğer bir ifadeyle, kendi ihtiyaç duyduğu azotunu kendisi üretebilmektedir. Bu nedenle, soya tarımında, azotlu gübrelemeye pek ihtiyaç duyulmamaktadır. Ancak, bitkilerin nodüllerini oluşturuncaya kadar geçecek süre içerisinde ihtiyaç duyabileceği az miktarda bir azotlu gübre uygulaması ekimden önce yapılabilir. Bunun miktarı, dekara 3-5 kg saf azotu geçmemelidir. Aşırı yapılan azotlu gübre uygulamasının, bitkilerde oluşacak nodüllerin sayısını ve bakterilerin topraktaki havanın serbest azotunu bağlamadaki etkinliklerini önemli derecede azalttığı bilinmektedir. Yine, bu miktarda azotun yanında bir miktar da fosforlu gübre uygulaması yapılmalıdır. Bu amaçla, kompoze bir gübre olan diamonyum fosfat-DAP (% 18 N-% 46 P) ideal bir gübre olarak düşünülebilir. Yine, toprakta potasyum eksikliği söz konusu ise, potasyum içeren gübreler de uygulanmalıdır.

Mor çiçekli bir soya bitkisi

Soya bitkisi, her ne kadar azotlu gübre uygulamasına ihtiyaç göstermiyorsa da, fosfor ve potasyum ihtiyaçları çok fazladır. Genel bir kural olarak, soya tarımında, ideal bir tane verimi için, saf olarak dekara 3-5 kg N (azot), 8-10 kg P (fosfor) ve 10-12 kg K (potasyum) gübresinin ekimden önce toprağa karıştırılması gerekmektedir. Burada, en önemli konu, tüm gübreleme işleminden önce, bir toprak tahlilinin yaptırılması gerekmektedir. Tahlil sonucuna göre, en uygun gübreleme şekli belirlenmelidir. Genel olarak, ülkemiz toprakları, özellikle potasyum açısından zengin durumdadır. Bu nedenle, potasyum uygulaması pek gerekmeyebilir. Azot, fosfor ve potasyum gibi ana besin maddelerinin yanında, bazen, bazı iz elementlerin de eksikliği söz konusu olabilir. Bu durumda, eksikliği görülen bu elementlerin, yaprak gübrelemesi şeklinde üstten uygulama ile bitkiye verilmesi gerekebilir. Bakteri aşılaması yapılamıyor ise, kullanılacak saf azot miktarı birkaç kg daha arttırılabilir. Soyada, eğer bakteri aşılaması yapılmış ve bitki köklerinde nodoziteler oluşmuş ve bu nodoziteler faal durumda ise, üst gübrelemeye gerek yoktur. Eğer ekimden önce bakteri aşılaması yapılmış veya daha önceki yıllarda bakteri ile aşılanmış soya üretimi yapılmış bir tarlaya tekrar soya ekilmiş ise, çıkıştan yaklaşık 15-20 gün sonra, bitki köklerinde nodoziteler oluşmaya başlar. Nodozitelerin sayısı (bitki başına yaklaşık 15-20 adet) ve faal olup olmadıkları kontrol edilmelidir. Faal olanların iç kısmı kırmızı-pembe renklidir.

Çıkıştan 7-10 gün sonraki Soya fidecikler

Eğer, bitki köklerindeki nodozite sayısı yeterli değilse ve faal olmayan (iç kısımları beyaz-açık renk) nodozite oranı yüksek ise, azot bağlama gerçekleşemez. Böyle durumlarda, çiçeklenme döneminde

bir miktar üst gübreleme (dekara 3-5 kg saf azot) yapılması yararlı olacaktır. Bu amaçla, dekara 15 kg % 26’lık amonyum nitrat veya 12 kg % 33.5’luk amonyum nitrat kullanılmalıdır. Nodozite içerisindeki bakteriler aktif ise, iç kısımlar pembemsi-kırmızı renktedir.

Aşılama sonucu köklerde oluşmuş nodüller ve bakterinin aktif (faal) olduğunun göstergesi olan içi kırmızı renkli nodül

Bakteri Aşılaması: Daha önce de değinildiği gibi, soya bitkisi, köklerinde oluşturduğu nodoziteler (nodüller) içerisinde, simbiyotik (ortak) olarak yaşayan ve soya bitkisine özgü Rhizobium japonicum bakterileri yardımıyla toprak havasında bulunan serbest azotu (% 79 N) bağlayarak yararlı hale getirebilmekte ve kendi azot ihtiyacını karşılayabilmektedir. Diğer bir ifadeyle, bu işi bedavaya, hiçbir girdi gerektirmeden yapmaktadır. Bu nedenle, eğer bir tarlada soya tarımı yapılacak ise, ve o alanda daha önceden hiç soya yetiştirilmemişse, ekimden önce soya tohumlarının bakteri ile aşılanması gerekmektedir. Ancak, şunu da belirtmek lazım ki, soyanın bakteri ile aşılanması, tane veriminde ekstra bir artış sağlamamaktadır.

Aşılamanın en büyük amacı, soyanın ihtiyaç duyduğu veya duyacağı azot elementinin hiçbir ekstra girdiye gerek olmadan, bedava olarak temin edilmesidir. Aşılama yapılmadan, ancak bitkinin ihtiyacı olan azotlu gübrelemenin dışarıdan uygulanması ile de, ideal tane verimi almak mümkündür. Ancak bu uygulama, ekstra bir girdiyle yapılacağından, üretim maliyetinde bir artışa neden olacaktır. Bu nedenle, eğer ihtiyaçlar bedava olarak temin ediliyorsa, neden aşılama yapılmasın? Aşılama için, ekimden hemen önce, tohumlar bir beton zemin üzerine veya bir plastik veya metal fıçı içerisine konarak, bir miktar su çok ince şekilde püskürtülerek nemlendirilir (tohumlar ıslatılmamalıdır). Her 100 kg tohum için, 1 litre su çok ince zerrecikler halinde püskürtülerek kullanılmalıdır. Nemlendirilen tohumlar, üzerine gerekli miktarda bakteri ilave edilerek iyice karıştırılır. Genellikle, 100 kg tohuma 200-300 gram bakteri yeterli olmaktadır. Aşılamada kullanılacak bakteriler toz halde veya sıvı halde olabilir. Bunlarda, bakteri yoğunluğu çok çok fazladır. Bunların yanında, özellikle ülkemizde Toprak-Gübre Araştırma Enstitüsü (Ankara) tarafından üretilen ve dağıtımı yapılan soya bakterileri, pit kültürü (bir çeşit topraklı karışım) şeklindedir. Bu tip bakteri kullanılacak ise, 100 kg tohum için 1 kg bakteri kültürü kullanılmalıdır. Daha önce de değinildiği gibi, bu tip bakteri kültürü, Ankara’da bulunan Toprak-Gübre Araştırma Enstitüsünden veya bu konuda çalışan diğer kuruluşlardan temin edilebilir. Aşılama yapılan tohumlar bekletilmeden hemen ekilmelidir. Ertesi güne bırakılmamalıdır. Aşılama yapıldıktan en geç 4 saat içerisinde, hazırlanan tohumlar ekilmelidir. Eğer, diğer güne kalacaksa, aynı şekilde tekrar aşılama yapmak gerekir. Aşılamada kullanılacak bakteriler, kullanılacağı zamana kadar, güneş (ışık) görmeyen, gölge ve serin bir ortamda, +4 oC’de muhafaza edilmelidir. Bu amaçla, buzdolapları kullanılabilir (Buzdolaplarının sebze-meyve bölümü olan en alttaki kısımda sıcaklık + 4 oC dir). Aksi takdirde, bakteriler canlılığını

kaybeder ve aşılamadan beklenen fayda gerçekleşemez. Burada dikkat edilmesi gereken bir konu da, bakteri aşılaması yapıldıktan sonra veya aynı anda hem bakteri aşılaması hem de fungisid (mantar öldürücü tohum ilacı) uygulaması yapılmamalıdır. Eğer, hem bakteri aşılaması hem de fungusid uygulaması yapılacak olursa, bakteriler bundan zarar görür ve yine aşılamadan beklenen yarar gerçekleşemez. Ayrıca, bakteri ile aşılanmış tohumlar, bakterilerin canlılıklarını koruyabilmesi için hiçbir surette kireç veya inorganik gübrelerle temas etmemelidir. Diğer bir aşılama yöntemi ise, daha önce soya yetiştirilmiş bir tarlanın üstten 15-20 cm derinliğinden alınan toprağın, ilk defa soya yetiştirilecek tarla yüzeyine serpilerek direkt olarak toprağın aşılanmasıdır. Bunun yanında, soya geçmişi olan bir tarladan alınan toprağın, ekilecek olan soya tohumları ile karıştırılması da bir çeşit aşılama yerine geçecektir.

Ekim Zamanı: Soya, yazlık bir baklagil bitkisidir. Bu nedenle, ekimi bahar ayında yapılır. Normal olarak, iyi ve zamanında bir çimlenme ve çıkış için, toprak sıcaklığının 10-12 oC olması durumunda ekim yapılmalıdır. Bu zaman ise, eğer I. ürün (ana ürün) olarak ekilecekse, bölgelerimize göre değişmekle beraber, Nisan ayının son haftası ile Mayıs ayının ilk yarısı arasındaki dönemdir.

II. Ürün olarak ise, Trakya bölgesinde Haziran ayının ikinci yarısında, hatta güney illerimizde çok erkenci çeşitler Temmuz ayı içerisinde de ekilebilir. İkinci ürün olarak ekilecekse, ekimin zamanında yapılması gerekir. Eğer, ekimde herhangi bir gecikme olursa, olgunlaşma dönemi ve dolayısıyla hasat, yağışlı bir döneme denk gelebilir. Bu da, ürün kaybına neden olabilir. Ekim işlemi, mümkün olduğunca yeterli toprak tavında yapılmalıdır. Çünkü, soya bitkisi, mısıra göre daha hassastır. Mısır tohumu, tane ağırlığının % 30’u kadar nemi bulunca çimlendiği halde, soya tohumu çimlenebilmesi için kendi ağırlığının % 50’si kadar nem’e ihtiyaç duymaktadır. Ekim derinliği olarak, toprak yapısına da bağlı olarak, 2.5-5.0 cm arası en uygun derinliktir. Daha derine ekimler, çıkışı yavaşlatacaktır. Toprak sıcaklığı henüz optimum dereceye ulaşmadan erken ekim yapılacaksa, biraz daha sığ ekim tercih edilebilir.

Sıra Arası Mesafesi: Soya, değişik sıra aralıkları kullanılarak ekilmektedir. Bazı ülkelerde ve aynı ülkelerin değişik bölgelerinde, 20-25 cm den başlayarak 100 cm’e kadar değişebilen sıra arası mesafeleri kullanılarak soya tarımı yapılmaktadır. Geniş sıra aralıkları kullanılarak ekim yapıldığı zaman, özellikle sıra arası 40-45 cm ve üzerinde, yabancı ot kontrolünün mekanik olarak yapılması daha kolay hale gelmektedir. Ancak, geniş sıra aralıklarında devamlı çıkış gösterecek olan yabancı otların aralıksız olarak mücadelesi ekstra bir maliyet getirecektir. Dar sıra aralıklarında yapılan ekimler nedeniyle, soya bitkisi ile yabancı ot birbirleriyle rekabete giremeyeceğinden, yabancı otlar soya tarafından erken dönemde bastırılacak ve ekstra bir yabancı ot mücadelesi gerekmeyecektir. Yapılan hemen hemen tüm çalışmalarda, soya veriminin, dar sıra aralıklarında (25-40 cm) daha yüksek olduğu belirlenmiştir.

Genelde dar sıraların kullanılması, tane verimi açısından tavsiye edilmektedir. Çünkü, dar sıra aralıklarında, sıra aralarının erken dönemde soya tarafından kapatılması nedeniyle, güneş ışığından daha fazla faydalanma söz konusudur. Bu durum, fotosentezi olumlu yönde etkileyerek, bitki tarafından oluşturulacak ve depolanacak kuru madde miktarını arttırarak tane verimini yükseltecektir. Yine dar sıralara yapılan ekimler sonucu, artan bitki boyu ile birlikte, toprak seviyesi ile alt bakla arasındaki mesafe de artacak ve hasat kayıpları en aza inecektir. Bu da, elde edilecek tane verimini olumlu etkileyecektir.

Elde bulunan alet ve makine imkanlarına göre, 60-70 cm sıra arası kullanılabileceği gibi, kısa-orta boylu çeşitler seçilerek, 25-40 cm sıra aralığı da kullanılarak yatma problemi önlenmiş veya azaltılmış olur. Trakya bölgesinde ayçiçeği ekimlerinde kullanılan pünömatik (havalı) mibzerler ve yine güney bölgelerimizde pamuk ve diğer ürünlerin ekiminde kullanılan mibzerler, soya ekimi için de rahatlıkla kullanılabilir. Bu makinelerde, sıra arasını 25-30 cm’e kadar indirmek de mümkündür.

Sıra üzeri mesafesi 5 cm olarak ekilmiş soyalar Gelişmekte olan soya fideleri

Tohumluk Miktarı: Dekara atılacak tohumluk miktarı, kullanılacak sıra aralığına ve seçilen çeşidin bin tane ağırlığına göre değişiklik gösterir. Eğer, 25-40 cm sıra aralığı kullanılacaksa, çeşidin bin tane ağırlığına göre, 6-12 kg tohumluk; eğer 60-70 cm sıra aralığı kullanılacaksa yine çeşidin bin tane ağırlığına bağlı olarak 3.5-6.0 kg tohumluk yeterli olacaktır. Sıra üzeri mesafesi, hem dar sıra hem de geniş sıra aralığı ekimlerinde 4-5 cm olmalıdır. Ancak, dar sıra aralığındaki ekimlerde, çeşitlere bağlı olarak, yatmayı önlemek veya en azından azaltmak amacıyla, sıra üzeri mesafesi bir miktar arttırılabilir.

Sıra arası 70 cm olarak ekilmiş bir soya tarlası Soyada karık usulü sulama

Sulama: Soya, yazlık bir bitki olduğundan, gelişmesini yaz döneminin sıcak zamanlarında da sürdürür.

Bu nedenle, toprakta yeterli nem ister. Toprakta yeterli nem bulunması, soya bitkisinin gelişmesi ve

optimum tane verimi için çok önemlidir. Gerekli olan bu nem, yağışlarla sağlanabildiği gibi, yağışların

yetersiz olduğu durumlarda da, sulama ile sağlanmalıdır.

Soya bitkisi, fide döneminde, çiçeklenme öncesi dönemde (çiçeklenme başlamadan bir hafta öncesi ve tam çiçeklenme başlangıcı arasındaki dönem), bakla oluşum ve bakla dolum (tane dolum) dönemlerinde olmak üzere dört ayrı dönemde, su stresine hassastır. Bu dönemlerin herhangi birinde meydana gelebilecek bir su stresi (kuraklık), gelişmeyi ve verimi olumsuz yönde etkileyecektir. Eğer bu dönemlerde, yeterli yağış alınabiliyor ise, sulamaya gerek duyulmadan soya yetiştirilmesi mümkündür. Yağışlar yetersiz veya dağılımı düzensiz ise diğer bir ifadeyle, su ihtiyacının fazla olduğu dönemlerde yağış alınamıyorsa, mutlaka sulama suyu ile gerekli toprak neminin sağlanması gerekmektedir. Bunu şu şekilde de özet olarak ifade etmek mümkündür. “Soyayı, sulama yapmadan yetiştirebilirsiniz, ancak susuz olmaz”.Sulamanın tava usulü yapılması tercih edilmelidir. Çünkü, bu tip sulamalarda tarla yüzeyi düzgün ve engebesiz olmakta ve biçer-döver ile hasat sırasında makine çok rahat çalışabilmekte ve sonuçta hasat kayıpları en aza inebilmektedir. Oluşturulacak tavalar, biçer-döverin tabla genişliği ile orantılı olmalıdır. Sulama suyunun debisine göre, tabla genişliğinin bir veya iki katı genişlikte tavalar meydana getirilebilir.

Olgunlaşmış ve tohumluk olarak kullanılabilecek soya taneleri

Sulama, tava usulü yapılabileceği gibi, yağmurlama şeklinde veya karık usulü (sıra aralarına su verilmesi) şeklinde de yapılabilir. Yine, tava usulünde olduğu gibi, yağmurlama yönteminde de tarla yüzeyi düzgün-engebesiz olduğu için, hasat sırasında biçer-döver çok rahat çalışabilecek ve hasat kayıpları en aza inecektir.

İlk sulama, bitki boyu 8-10 cm’e ulaştığı zaman yapılmalıdır. İlk suyun geciktirilerek daha geç dönemde verilmesi, bitki boyunda bir kısalmaya neden olur. Bitki boyunun kısa kalması sonucu, bitki üzerinde oluşacak baklalar toprak seviyesine daha yakındır ve hasatta bu baklaların kaybı, diğer bir ifadeyle biçer-döver ile alınamama riski artar. Bu ise, birim alandan alınacak tane verimini azaltır. İkinci sulama, çiçeklenme döneminde, çiçeklenme başlangıcından bir hafta önceki dönemle, % 50 çiçeklenmenin olduğu dönem arasında yapılmalıdır. Üçüncü sulama ise, bakla oluşum dönemi ile baklaların şişmeye başladığı dönem arasında verilmelidir. Eğer gerek duyulursa, üçüncü sulamadan sonra (yaklaşık 15 gün sonra), baklaların tam olarak doldurulmasına yardımcı olmak için bir sulama daha yapılabilir.

Sıra aralarının traktörle çapalanması ve Soyada yağmurlama sulama

Sulama sayısının gereksiz yere arttırılması, bitkinin olum dönemine geç ulaşmasına neden olacaktır. Bu nedenle, aşırı sulamadan kaçınılmalıdır.

Soyanın biçer-döverle hasadı ve Soya hasadı sonrası ürünün boşaltılması

Bitkide oluşan baklaların toprak seviyesinden olan yüksekliği göz önünde bulundurularak, hasatta kayıpları önlemek veya azaltmak için, kesici tabla toprak seviyesinden uygun bir yükseklikte olmalıdır. Tarlanın topografik şartlarına da bağlı olarak mümkün olduğunca alçaktan biçilmelidir.

Jatropha

Jatropha ağaç ile çalı arası yeşil yapraklı 2-3 mt.boylanabilen normal ömru 50 yıla varan ve yaşadığı müddetçe

meyve veren bodur bir ağaçtır.Meyvesinin içinde bulunan 2cm.boyundaki çekirdeğinde %35-%40 oranında yağ

bulundurur.Yağı sofralık olarak kullanılmaz,zehirlidir,yağı hiç bir proses gerektirmeden bioyakıt olarak

kullanılabilir olması günümüzde Jatropha’ya ŞAHANE BİTKİ sıfatını kazandırmıştır.Tohumu 2 yıldır firmamız

tarafından Hindistan’dan getirtilmiş olup çoğaltma ve geliştirme çalışmaları devam etmektedir.Günümüze kadar

Jatropha hakkında edindiğimiz bilgi ve tecrübeyi sizlerle paylaşmaktan kıvanç duyarız.

1.Tuzlu veya taşlı topraklar da dahil olmak üzre her türlü toprakta yetişebilmektedir.Kuraklığa dayanıklı olup çöl

şartlarına dahi tolere edebilir.

2.Tropikal ılıman iklimleri sever Ülkemizde kıyı Ege ve Kıyı Akdeniz yörelerimiz Jatropha tarımı için elverişlidir.

Uzun süreli olmayan hafif dona dayaniklıdır.Yağış rejimi 200-2000mm./yıl olan bölgelerde yetişir.

3.Fide,daldırma(çelikten üretim)ve doğrudan tohumlama suretiyle üretilir.İzmir Torbalı’da konu edilen her 3 çeşit

ekim şeklide denenmiş ve başarılı olduğu görülmüştür.

4.Bitkide verimi arttırmak için 2 yıl üst üste 2 kere budama tavsiye edilir.Birinci budama ekimden 7-8 ay sonra

bitki 120 cm boya eriştiği zaman yapılır ikinci budama birinci budamadan 12 ay sonra dal adedinin artmasını

sağlamak amacıyla yapılır.Her budamada dalların 2/3 ü budanır.Budanan dallar çelik haline getirilir ve gübreli

toprağa 20-30 cm.gömülerek 45 gün köklenmesi sağlanır ve daha sonra yerlerine ekilir.

5.Jatropha ekiminden 1 yıl sonra çiçeklenir ve meyve verir ancak birinci yıl budama yapılacağından ilerki yıllarda

iyi verim almak isteyen üretici bundan vazgeçer.Jatropha 4 yaşına girdiğinde olgunluğa erişir ve verimi doruğa

ulaşıp bunu 45 yıl tekrarlar.

6.Meyveler çiçek evresinden sonra yeşil erik büyüklüğüne erişir ve pempeleşerek olgunluğa ulaşır.Hasat bu

dönemde elle yapılır hasatı yapılan meyvelerden çekirdekler ayrılır ve güneşte kurutulur.

7.Jatropha tarlaya 2X2mt.mesafe ile dekara 250 adet isabet edecek şekilde dikilmelidir,tohumdan direkt

ekimlerde tarla pulluk ile sürülür ve bitki çukurları hayvan gübresi ile zenginleştirilir ekim derinliği 2-

3cm.dir.Genellikle her çukura 3-4 adet tohum bırakılır. Normal olarak toprak ısısının 15-16 C dereceyi bulduğu

zamanlarda bitki çimlenmeyi 7-8 gün içinde yapar.Ekim tavlı toprağa yapılmalır ve 20 gün sonra eğer yağmur

yağmamış ise sulanır.

8.Jatropha naylon fide torbalarında yine aynı şekilde her torbaya 3-4 adet tohum isabet edecek şekilde ekilir

sera koşullarında saklanır ve 40-45 gün içinde fide kıvamına gelir toprak ısısı 15 C dereceyi bulduğunda tarladaki

yerlerine alınır.Daldırmada ise çeliklerin köklenmesi beklenmelidir.

9.Orman Bakanlığımız Jatropha üretimini teşvik amacıyla girişimcilere 49 yıllığına parasız orman alanı tahsis

etmektedir.

10.Jatropha meyvesini ve çekirdeğini hayvanlar ve kuşlar yemez acımsı bir tadı vardır ve zehirlidir.

11.Jatropha’nın yağı alındıktan sonra kalan küspesi azot açısından çok zengindir dolayısıyla bulunmaz bir

gübredir.

12.Genelde ağaç başına verim 2kg.çekirdektir.Dekar başına verim 400-700kg.olarak hesaplanabilir.

13.Jatropha yağı hiçbir prosese ihtiyaç olmaksızın yakıt olarak kullanılır,kokusu ve dumanının olamayışı onu

çevreci

yakıtların başına koyar.

Jatropha

Jatropha Tohumu

Jatropha Tarlası

Jatropha Tarlası

Palm Yağı Palm yağı elde etmek amacıyla ülkemizde palm ağacı tarımı yapılmaz.İklim istekleri Tropikal iklim şartından ve

çok yağış istemesi ülkemizde yetişmesini ekonomik olarak imkansız kılar. Ancak ham yağ olarak ülkemize bolca

ithal edilmektedir,yağı biodizel üretimine ve sofralık margarin üretimine uygundur.

Palm Ağacı

Palm Meyvesi

Palm Meyvesi

Palm Tohumu

Palm Meyvesi

Palm Yağı

Pamuk Çekirdeği Ülkemizde pamuk ılıman bölgelerimizde yetiştirilir en yaygın olarak Akdeniz ,Ege ve Güneydoğu Anadolu

yörelerinde geniş ekim alanları bulmuştur.Ege Bölgesinde Söke,Aydın,Manisa ve Denizli ovalarında verimi

Çukurova verimini yakalar.

Çukurova’nın tarihten gelen geleneksel tarım yapısı içinde önemli bir yeri olan pamuk, Adana’nın simgesi

durumundadır. Adana, Türkiye’nin pamuk tarımı potansiyeli en yüksek olan ili iken, bu önemi giderek azalmaya

başlamıştır. Nitekim, bir zamanlar Çukurova’nın “beyaz altını” olarak değerlendirilen pamuk, artık Çukurova

bölgesi için gün geçtikçe daha az alanda yetiştirilen bir ürün haline gelmektedir.

Pamuk, sahip olduğu özellikleri nedeniyle stratejik bir üründür. Uluslararası ticaretteki yerinin büyük olması,

pamuğun stratejik ürün olma özelliğini daha da artırmaktadır. Tarım ürünlerimiz içinde önemli bir yeri olan

pamuğun, yıllar geçtikçe ekim alanlarında ve üretim miktarında önemli değişiklikler yaşanmıştır. Yıllardan beri

ekim alanlarında ve üretimdeki azalmaların başlıca nedenleri, pamuk için belirlenen alım fiyatlarının düşük

oluşudur.Pamuğun çekirdeğindeki yağ pamuğu hem endüstriyel hemde yağlık tohum katogorisine sokar yağı

sofralık ve biodizel üretiminde kullanılmaktadır.Yüksek verim ve kaliteli ürün elde etmek için genetik saflığı

yüksek tohum kullanımı çok önemlidir.

Pamuk

Pamuk Tarlası

Pamuk Tarlası

Pamuk Yağı

Ayçiçeği Ayçiçeği içerdiği yüksek orandaki %25-45 yağ miktarı nedeniyle bitkisel ve bio-dizel yapımına ham yağ sağlaması

bakımından önemli bir yağ bitkisidir.Bugün dünya bitkisel ham yağ üretiminin %13 ü ayçiçeğinden

karşılanmaktadır.

Ülkemizde yıllara göre değişim göstermekle birlikte yıllık 250-400 bin ton ham ayçiçeği yağı

üretilmektedir.Türkiye bitkisel ham yağ üretiminin %50 sine yakın miktarı ayçiçeğinden karşılanmaktadır.Ayçiçeği

soya ve mısır gibi bitkilerle karışık olarak ekilmek suretiyle yeşil yem veya silaj yapılarak hayvan besini olarakda

kullanılmaktadır.Hasat sonrası arta kalan saplarıyla tohum kabukları yakacak olarak,sapların yakılmasından elde

edilen küller ise tarlaya serpilmek suretiyle gübre olarak değerlendirilir.Külü içinde yüksek oranda %36-40

potasyum bulunmaktadır.

Ayçiçeği

Ayçiçeği Tarlası