Günümüzde çevre dostu araçlara olan ilgi giderek artıyor ve bu da elektrikli araçların popülaritesini artırıyor. Elektrikli araçlar, geleneksel içten yanmalı motorlara sahip araçlara kıyasla birçok avantaj sunar, ancak egzoz partikül emisyonları konusu hala tartışmalı bir konudur. Egzoz partikül emisyonları, araçların yanma sürecinden kaynaklanan zararlı maddelerin atmosfere salınmasıdır. Dizel araçlar özellikle daha yüksek düzeyde partikül emisyonu üretirken, benzinli araçlar da bu konuda önemli bir rol oynar. Ancak son çalışmalar, egzoz partikül emisyonlarının düzenlemelerle kontrol altına alınmasının etkili olduğunu göstermektedir. Elektrikli araçlar, konvansiyonel araçlara göre daha düşük partikül madde emisyonu ürettiği tespit edilmiştir. Gelecekte, elektrikli araçların daha hafif hale gelmesi ve elektrik şebekesinin daha temiz enerji kaynaklarına geçişiyle birlikte, bu avantajların daha da artması beklenmektedir.

Aşağıda Kaliforniya bölgesinde 30 yıl süreli partikül madde salınımını gösteren grafik vardır. Konvansiyonel araçların kullanımında azalma sonucu emisyon salınımında ciddi azalma beklenmektedir. Bu rakamlar Kaliforniya için analiz edilebilmesi için yapılmış bir araştırmadır. Bölgeden bölgeye ve çevresel kirlilik oranına göre değişim gösterebilmektedir. Grafikte Egzoz partikül madde emisyonu 2000 yılı sonunda günlük bazda 47 ton 2030 yılı sonunda yaklaşık 4 ton salınıma kadar geriliyor. Lastik ve fren balatalarından kaynaklı partikül oranı 6,5 ton seviyelerinden 9,5 ton salınım seviyesine artış gözlemlenmiştir. Artan nüfus artışıyla birlikte, çok fonksiyonlu araçlara olan taleplerdeki artış en basit sebeplerden biridir ve bu taleplerin çok fonksiyonlu olması, araçların ağırlığının dolaylı olarak artmasına neden olmaktadır.

Aşağıdaki sütun grafiğinde ise 4 farklı araç türünün analizi sonucunda KM başına salınan partikül maddelerinin MG cinsinden değerleri karşılaştırılmıştır. Organik balatalı benzinli  araç , %50 rejeneratif fren, %90 rejeneratif fren ve yarı-metalik balatalı araçlar. Bu sütun grafiğinden de anlaşıldığı üzere %90 rejeneratif fren katkısı sunan araçların güncel durumda en az PM emisyonu salınımı yaptığını gözlemiyoruz. Ancak grafikte dikkat edilmesi gereken bir diğer husus ise egzoz kaynaklı harici PM emisyonu benzinli araçlarda daha düşük seviyede. Bunun sebebi rejeneratif frenleme yapabilen araçların benzinli araçlara kıyasla ortalama %20 daha ağır olması sebebiyle askıda kalan yol tozu tabakasını (Askıda kalan yol tozu, yol yüzeyiyle temas eden toz ve kir partiküllerinin havada asılı kalmasıyla oluşan bir toz tabakasıdır, bu da solunum yolu tahrişi, görüş mesafesinin azalması ve araçlarda birikme gibi sorunlara neden olabilir.)  Kaldırması ve solunabilir hale getirmesidir. Rejeneratif frenleme katkısını %50’den %90’a çıkarmak, elektrikli araç için hâlâ daha yüksek emisyonlara neden olur, ancak farkı önemli ölçüde azaltır.

Fren aşınmasından kaynaklı olarak PM emisyon seviyeleri farklılık göstermektedir. Bu analize geçmeden önce balata tiplerini tanımamız gerekir. Kısaca bu balataların özellikleri şunlardır:

1)     Organik Balatalar (NAO): Aramid elyafları, reçineler ve dolgu malzemelerinden oluşur. Konforlu, sessiz çalışır ancak yüksek sıcaklıkta hızlı aşınabilir.

2)     Yarı-Metalik Balatalar (LM): Metal elyaf, reçine ve dolgu malzemelerini içerir. Yüksek sıcaklıkta dayanıklı, daha fazla aşınma ve gürültüye eğilimlidir.

3)     Seramik Balatalar: Seramik elyaf, reçine ve seramik tozundan oluşur. Yüksek performans, uzun ömür, az toz oluşumu ve fren diski üzerinde az aşınma sağlar. Yüksek maliyetli olabilir.

Balata tercihlerinin genellikle maliyetten kaynaklandığı belirtilmektedir. Grafikte görülen fren aşınma değerleri, kullanılan balata tipine bağlı olarak farklılık gösterir. Benzinli araçlardaki emisyon farkları ise organik balata ve yarı-metalik balata tercihinden kaynaklanır. Yarı-metalik balataların egzoz dışı emisyon miktarında ciddi bir artışa neden olduğu belirtilmektedir. Eğer varsayılan olarak organik balatalar yerine yarı-metalik balatalar kullanılırsa, benzinli araçlardaki egzoz dışı emisyonlar elektrikli araçlardakilerden önemli ölçüde daha yüksek olacaktır.

Genellikle yeni araçlarda organik balatalar kullanılmaktadır, ancak yarı-metalik balatalar daha ucuz olduğu için fren balatası değişimlerinde tercih edilebilir. Bu durum, sıkça yapılan bir değişikliğin genel egzoz dışı emisyonları nasıl önemli ölçüde etkileyebileceğini gösteren bir örnektir. Ne yazık ki, egzoz dışı emisyonlarda sınırlamalar genellikle az olduğundan, emisyona dayalı bir teşvik bulunmamaktadır ve NAO balatalarının tercih edilmesi için bir teşvik bulunmamaktadır.

Elektrikli arabalar, genel olarak emisyon kaynaklarını dahil ederek değerlendirildiğinde önemli faydalar sunmasına rağmen, azalma sadece egzoz emisyonlarına dayalı olarak tahmin edilebilecek kadar büyük değildir. Bu makale, mevcut geleneksel ve elektrikli araçların kısıtlı bir karşılaştırmasına odaklanarak, seyahat ihtiyacını azaltmak için radikal bir şekilde daha hafif araçlara veya toplu taşıma, bisiklet ve kentsel tasarım gibi otomotiv dışı alternatiflere geçmenin önemli ek faydalarını vurguluyor. Bu durum, modern çağın gereksinimlerine uyum sağlayan bir perspektif sunarak, sürdürülebilir ulaşım çözümlerine yönelik farkındalığı artırmayı hedefliyor.

Araçların sebep olduğu PM kaynakları

·       Lastik aşınması: lastik ve yol arasındaki sürtünme nedeniyle oluşur. Araç kütlesi, lastik bileşimi, yol tipi, sürüş tarzı ve süspansiyon hizalaması gibi birçok faktör, lastik aşınma oranını etkiler. Araçların karşılaştırılması için anahtar nokta, aşınma oranlarını doğrusal olarak artıran araç kütlesidir.

·       Yol aşınması: lastikler ve yol arasındaki etkileşim sonucunda meydana gelir. Yol aşınmasına katkıda bulunan faktörler daha az belirgin olsa da, genellikle araç kütlesiyle doğrusal bir ilişkisi olduğu düşünülür.

·       Fren aşınması: fren balataları ve rotorlar arasındaki sürtünme nedeniyle ortaya çıkar. Fren aşınması, balata ve rotor bileşimi, önceki frenlemelerden kaynaklanan bileşen sıcaklığı, sürüş tarzı ve diğer faktörlerden etkilenir. Benzer araçlar arasında karşılaştırma yaparken, aşınma oranlarında doğrusal bir artışa yol açan araç kütlesi önemli bir faktördür. Ancak, elektrikli araçlar ve diğer elektrikli tahrikli araçlar, sürtünmeli fren sisteminden kaynaklanan aşınmayı azaltmak için “rejeneratif” frenleme adı verilen bir yöntemle aracın motorunu kullanabilir.

·       Yeniden askıya alma: Araçlar yolda ilerlerken lastikler tozu kaldırır ve havaya salar. Bu yeniden yayılan parçacıkların bazıları önceden başka araçlardan yayıldığı için tekrar sayılabilir. Bu nedenle, yeniden süspansiyonun dahil edilip edilmemesi tartışmalıdır. Yeniden süspansiyonun ölçeklendirilmesi konusunda yeterli çalışma bulunmadığı için belirsizlik vardır. Araç kütlesi genellikle süspansiyon oranlarıyla ilişkilendirilir, ancak araç özellikleri ve aerodinamik faktörlerin de süspansiyon oranlarını etkileyebileceği düşünülmektedir.

·       Birincil Egzoz Partikülleri: Araç egzozundan doğrudan yayılan birincil partikül madde (PM) emisyonları, uzun süredir incelenmiş ve düzenlemelere tabi tutulmuştur. Bu sayede, emisyon seviyeleri önemli ölçüde azalmıştır.

·       Parçacıkların İkincil Oluşumu: Araç egzozundan yayılan partikül maddelerin (PM) yanı sıra, yanmamış hidrokarbonlar (VOC’ler), azot oksitler (NOx), amonyak ve diğer bileşikler atmosferdeki diğer kaynaklardan gelen emisyonlarla reaksiyona girerek PM oluşumuna katkıda bulunabilir. Bu reaksiyonlar, atmosfer koşullarına ve öncü maddelerin konsantrasyonlarına bağlı olarak farklı mesafelerde meydana gelebilir.

Elektrikli araçlar, geleneksel araçlardan daha yüksek egzoz dışı PM emisyonlarına sahip midir?

Bu konuda yapılan 8 çalışmanın %75’i, elektrikli araçların geleneksel araçlara kıyasla daha yüksek egzoz dışı partikül madde (PM) emisyonlarına sahip olduğunu bulmuştur. Ancak, %25’lik bir kısım karışık sonuçlar vermiştir. Bu, genel olarak elektrikli araçların daha yüksek emisyonlara sahip olduğu yönündeki yaygın bir anlatıya rağmen, aslında durumun böyle olmadığını göstermektedir. Bunun yerine, bulgular, elektrikli araçların popülaritesinin PM seviyeleri üzerinde büyük bir etkiye sahip olmayabileceğini daha doğru bir şekilde ifade etmektedir (Timmers ve Achten, 2016).

Bu çalışmaların %38’inde elde edilen sonuçlar, varsayılan rejeneratif frenleme miktarının %0 ile %100 arasında değişmesiyle önemli ölçüde farklılık göstermiştir. Örneğin, Beddows ve Harrison (2021) tarafından yapılan bir çalışma, rejeneratif frenleme varsayımlarının seviyesine bağlı olarak elektrikli araçların fayda sağlayıp sağlamadığını belirlemiştir.

Özetle, yapılan çalışmaların çoğu elektrikli araçların egzoz dışı PM emisyonlarının yüksek olduğunu gösterse de bazı çalışmalar farklı sonuçlar ortaya koymaktadır. Bu teknoloji, halen emekleme aşamasında olsa da her geçen gün daha da gelişmekte ve ilerlemektedir. Gelecekteki potansiyelini göz önünde bulundurarak, bu teknolojinin sürekli olarak daha da ileriye gideceği ve büyük bir gelişime maruz kalacağı söylenebilir. Bu nedenle, elektrikli araçların PM emisyonları üzerindeki etkisinin net olarak belirlenmesi için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

Egzoz Dışı PM’nin Geleceği

Egzoz dışı partikül maddelerin (PM) önemi giderek artıyor, ancak bu alanda yeterli çalışma yapılmamış ve genellikle düzenlemelerden yoksun kalınmıştır. Şu anda, egzoz dışı PM’yi ölçmek için standartlaştırılmış testler bulunmadığından, düzenleme imkânsız hale geliyor ve uygunluk belirlemek için bir yol bulunmuyor.

Ancak, bu inceleme aynı zamanda bu alanda büyük bir fırsat olduğunu da ortaya koyuyor: Fren ve lastik kaynaklı PM emisyonlarına çok az ilgi gösterildiği için, en azından bu alanlarda önemli azalmalar için potansiyel fırsatlar mevcut. Örneğin, Wang ve arkadaşları (2023), Cooper marka bir lastikteki silikon ve çinko konsantrasyonunun Michelin marka bir lastikten sırasıyla 10 ve 2 kat daha yüksek olduğunu göstermiştir. EPA (2022) ise, satış sonrası düşük metalik fren balatalarından kaynaklanan fren PM’sinin, asbestsiz organik balatalara kıyasla 2-4 kat daha yüksek olduğunu bulmuştur. Bu durumlarda, bileşen bileşiminde yapılacak nispeten basit değişikliklerin emisyonlar üzerinde önemli etkileri olabilir.

Ayrıca, hibrit araçlar, geleneksel benzinli araçların yakın bir alternatifidir ve rejeneratif frenlemeden yararlanabilirler. Bu da emisyon azaltma açısından önemli bir fırsat sunmaktadır.

Görünmeyen tehlike altında yatan egzoz dışı partikül maddelerle ilgili olarak, standartlar oluşturulması ve bu alanda daha fazla araştırmaya odaklanılması gerektiği açıktır. Fren ve lastik kaynaklı PM emisyonlarının azaltılması için mümkün olan değişikliklerin yapılması, daha temiz bir çevre ve sağlıklı bir atmosfer için büyük önem taşımaktadır. Bu konuda farkındalık yaratmak ve eyleme geçmek, geleceğin daha sağlıklı bir dünya inşa etmek adına hayati bir adımdır.

Elektrikli Arabalar Fosil Yakıta Göre Daha Mı Zararlı ?