Enerji dönüşümü Tesla’ya mı benzer?

Bilkent Enerji Politikaları Araştırma Merkezi’nden Araştırmacı Barış Sanlı Temiz Enerji için kaleme aldı…

Geçtiğimiz günlerde uzun erteleme sonucunda Tesla Battery Day – Pil Günü etkinliğini yaptı. Birçok kişi haberleri aldı, retweet etti. Fakat sunumu izleyenler biraz daha farklı detayları görme imkanı buldular. Elektrikli arabalardaki belki de en büyük itici güç olan Tesla’nın yeniliğe bakış açısı aslında enerji dönüşümünün nasıl olması gerektiği konusunda da bir fikir verebilir.

Öncelikle sunumda olan fakat tweet ve yazılarda görmediğiniz noktalara değinmekte fayda var:

1. Basit zordur: Sunumdan bir kaç gün önce Elon Musk attığı tweetlerde de bunun altını çizdi. Daha basit bir sürece geçerek pil maliyetlerini düşürmenin sanılandan çok çok zor olduğunun altını çizdi. Yani üç ayrı makinede tamamlanan bir pil üretim mekanizmasını tek bir makineye düşürmek çok zaman alıyor
2. En iyi mühendislere sahip olsan da zor bir süreç: Musk sunumunda çok zor problemlerle uğraştıklarını, fakat iş başvurularında en popüler yerlerden biri olmalarına ve en iyi mühendislerle çalışma imkanı bulmalarına rağmen hala süreçlerin tamamlanmadığının altını çizdi
3. Kavramsaldan ticari üretime çok uzun bir yol var: Bir üretim şeklini ispatlamak ile onu ticari hale dönüştürmek çok uzun bir yolculuk, bazı teknolojieri satın aldıkları firmaların kavramsal üretimlerinden mevcut üretimlere geçişte herşeyin çok değiştiğini de anlatmaya çalıştı
4. Tek bir büyük adım yerine küçük adımlar: Tesla $/KWh’de yüzde 56 fiyat düşüşü bekliyor. Fakat bu beş ana adımda ve bir çok alt adımda sağlanabiliyor. Benim gördüğüm elektrot üretiminde çoklu sıvı-kaplama-kurutmadan tek sürece geçiş nispeten devrimsel, diğerleri küçük adımlarla
5. Planlanan ile tüketicinin talebi farklı: Belki de sunumda en çok atlanan noktalardan biri, Musk’un elektrikli araba pillerinin şebekeye geri enerji vermesi konusundaki kötümserliğiydi. Özellikle daha önceki modellerinde şebekeye geri enerji verecek sistemi sunmalarına rağmen tüketicilerin bunu tercih etmediğini, elektrikli arabalardan şebeke beslemesinin de çok popüler olmayacağını düşündüğünü söyledi.

Temiz enerji gelişmeleri için de ders olabilecek nitelikte önemli anlatıların olduğu Pil Günü sunumu bence izlenmeli. Çünkü Elon Musk’un Tesla’sının bugün başarısından söz ediyoruz ama bir yıl önce bu şirket batar denmişti. Hatta büyük araba şirketlerine yem olur bile de denmişti. İlk arabaları Top Gear programında yerden yere vurulmuştu. Bir dönüşümü başarmak maalesef omuzlarda taşınarak değil, sanırım bol yumruk yiyerek ama yoluna devam ederek oluyor. Herkes zaferi alkışlamayı bilir, ama yenilgiden bir zafer çıkarmak çok az kişinin harcıdır.

Temiz enerji dönüşümünde de bence bu prensipleri göz önüne almak önemli. Çok hırslı hedeflerle 10 yılda herşeyin dönüşeceğini zannetmek, kömür santralleri kapanınca kutup ayılarının buzullarına kavuşacağını düşünmek muhtemelen çok iyi niyetlilik olabilir. Ama latince “festina lente” (yavaşça acele et) muhtemelen en iyi enerji dönüşüm stratejisi.

Tesla’nın elektrikli arabalardaki stratejisini temiz enerji dönüşümüne uygularsak;

1. Enerji dönüşümü basit gözükmesine rağmen, mevcut stoğu dönüştürmek zordur. Yani güneş en ucuz enerji ve tüm enerji güneşten çok basit bir fikirdir. Ama bu kavramdan gerçek zamanlı elektrik sistemine geçerken ki zorlukların önce doğru düzgün envanterini çıkarma sonra basamak basamak sorunları aşmalıyız. Heyecanla üçer beşer basamak atlamaya çalışmak bir felaketin habercisi olabilir.
2. Enerji dönüşümü bir finans ve ekonomi probleminden önce bir mühendislik problemidir ve en iyi mühendisleri şimdiden bu dönüşüm problemlerini çalışmak üzere eğitmeliyiz. Örneğin karbonsuz çelik, endüstriyel ısının dekarbonizasyonu, yanma sistemleri buralarda çalışacak mühendislere ihtiyaç var
3. ABD’de en az 10 yıldır ARPA-E ile enerjide yıkıcı inovasyon için uğraşılıyor. Ama bu yıkıcı inovasyondan hiçbir ticari ürün dünyayı henüz değiştiremedi. Tesla bile yeni bir pil teknolojisi neredeyse denemiyor, bilineni geliştiriyor. Bu yıkıcı inovasyonun gelmesi çok zaman alabilir ve ticarileşmesi de bir o kadar sürebilir. Mevcut teknolojilerle adımsal ilerleme daha hızlı sonuç verebilir. Örneğin doğalgaz şebekelerinde hidrojen karışımı gibi
4. Enerji dönüşümünde Excel sayfalarında 3-5 yılda olan dönüşümlerin tüketici tarafında bir karşılığı olmayabilir. IEA raporundan ve sonrasından anladığımız kadarı ile enerji verimliliği bu krizden en kötü etkilenen kaynaklardan. Oysaki kriz döneminde harcamalar düşer, insanlar daha verimli olur diye düşünürüz. Fakat Covid-19’da plastik kullanımı, şahsi araç kullanımı hızla arttı. Ev tüketimleri de yüzde 15’lerin üzerinde arttı. yıldan yıla yüzde 5 verimlilik artışları gerçek hayatta tersine döndü. Bu sebeple dikkatli olmak lazım

Peki nasıl ilerlemek lazım? Yine Tesla’nın pil günü sunumundaki ilerleme adımlarına bakmakta fayda var.

1. Pil tasarımı: Maliyetleri düşüren ve üretimi hızlandıran, sekmesiz pil tasarımı maliyeleri yüzde 14 düşürmüş. Burada (tab) pilin içinde uzun bir rulo olduğu ve bunun sonunda da bir sekme-kutup olduğu düşünüldüğünde, her sekme oluşturulmasında üretim vakti kaybedildiğinden bu sekme yerine özgün tasarım sürekli seri imalat yolunu açmıştır.
2. İmalat: İmalat yöntemlerini hem artçıl hem de nispeten yıkıcı şekilde değiştirerek tek bir üretim hattında 20 GWh kapasite elde etmeye çalışıyorlar. Burada elektrot imalatını basitleştirmek, sargı, montaj ve ilk şarjlarda küçük verimliliklerle yüzde 18 bir maliyet düşüşü sağlanıyor
3. Anot malzeme: Yeni malzeme olarak silikon kullanımı ile daha fazla lityum depolama ve kaplama ile yüzde 5 bir maliyet azaltımı elde ediliyor
4. Katot malzeme: katotu içerde üreterek ve farklı yapı ile yüzde 12 maliyet düşüşü sağlanıyor. Burada su kullanımından malzeme kullanımına basitleştirilmiş üretim yöntemleri önemli oluyor
5. Hücre-araba birleşimi: Pil hücrelerini doğrudan arabaya entegre ederek hem üretimi kolaylaştırma hem de ağırlık, maliyet ve menzil avantajı kazanma ile yüzde 7 maliyetler aşağı çekiliyor.

Toplamda hücre maliyeti olarak $/kWh olarak yüzde 56, fabrika yatırımı olarak ise $/GWh yüzde 69 maliyet azaltımı yakalanmış olacak.

Bir elektrikli araba problemine bir çok mühendislik bakışından elektrik, makine, malzeme, kimya, fizik olarak bir çok yönden yaklaşarak, her seferinde birer parça alarak soruna çok daha sağlıklı bir yaklaşım göstermiş oluyor.

Peki temiz enerjilerde aynı yaklaşım nasıl sağlanabilir:

1. Tasarımları daha ekonomik ve daha ucuza imal edilebilir hale getirmek,
2. İmalat zincirini kısaltmak ve malzeme kullanımını azaltmak,
3. Ölçeği yakalayarak,
4. Sorunlara bir de sistemsel bakarak, sistemik iyileşmeleri hedefleyerek ilerleyebiliriz.

Belki de en önemli adım sorunun büyüklüğünü ve mühendislik anlamda karmaşıklığını görmek olacaktır. Temiz enerji dönüşümünün kendi içinden en önemli örneği güneş gibi gözükmesine rağmen, sistemik ve dönüştürücü etkisi ile Tesla’nın yaptığı bana çok daha anlamlı geliyor. Kodak ilk dijital kameralar yapmasına rağmen dijital kamera teknolojisine geçememiş ve film işinde kaybolup gitmişti.

Tesla ise ilk elektrikli arabayı yapmadı, hatta bir çok Alman araba üreticisinin de arkasından geldi. Yaptığı ilk elektrikli araba da felaketti, ikincisi de… Fakat maliyet düşüşü, teknolojik özellikler (oto sürüş), tüketicinin talep edeceği ürün gibi herkesin bildiği yaklaşımları adım adım ve kararlılıkla uygulayarak diğer araba üreticilerini de elektrikli araba üretmeye zorladı.

Temiz enerji dönüşümünde yerleşik bakış açılarından, Tesla modeline geçme zamanı sanırım geliyor. Roma bir gecede inşa edilmedi, Tesla’da bir yılda ortaya çıkmadı. Temiz enerjiye geçiş de 10 yılda olmayacak. Buna göre plan yaparsak daha hızlı ilerleriz, adım adım acele ederek.