Akü (Akümülatör) Nedir? Nasıl Çalışır?

Araba çalışmadığında ilk şüpheli neredeyse her zaman akü olur ve haklı bir şüphedir: bir otomobil kulübünün 2024 verilerine göre 12 voltluk akü, içten yanmalı araçlardaki arızaların %45'inin, elektrikli araçlardaki arızaların %50'sinin sebebiydi.^[1] Bu kadar belirleyici bir parçanın nasıl çalıştığını bilmek işe yarar.

Akü nasıl çalışır?

Kurşun-asit akünün içinde üç şey vardır: kurşun dioksit (PbO₂) artı plaka, gözenekli kurşun eksi plaka ve sülfürik asit çözeltisi. Deşarj sırasında her iki plakada da kurşun sülfat oluşur ve asit seyrelir; şarj sırasında tepkime tersine döner. Net tepkime şöyledir:

Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O

Hücrenin standart gerilimi 2,041 V olarak hesaplanır.^[2] Pratikte tam dolu bir hücre yaklaşık 2,1 V verir; altı hücre seri bağlandığında 12,6 V'luk tanıdık değer ortaya çıkar.^[3]

Bu teknoloji eski ama hâlâ baskın: 2018'de dünya şarj edilebilir akü pazarının %70'ini, yaklaşık 600 GWh üretimle kurşun-asit aküler oluşturuyordu.^[4]

Voltaj ne söyler? Doluluk tablosu

Kaynak, şarj gereğini üç ölçütle tanımlar: özgül ağırlığın 1,225 altına inmesi, açık devre geriliminin 12,4 V altına düşmesi ya da ilk yük testinde 9,6 V altına inilmesi.^[3] Ölçümün motor durduktan birkaç saat sonra, yüzey gerilimi düşünce yapılması gerekir.

Şarj: kaç volt olmalı?

Şarj gerilimi hücre başına 2,30–2,45 V, yani altı hücreli akü için 13,8–14,7 V aralığındadır. Ömür için 2,30–2,35 V, tam kapasite için 2,40–2,45 V önerilir; bekleme (float) gerilimi hücre başına 2,25–2,27 V, yani yaklaşık 13,5–13,6 V'tur. Şarj, akım kapasitenin %3–5'ine düştüğünde tamamlanmış sayılır.^[5] Sıcaklık düzeltmesi 25 °C referansıyla hücre başına −3 mV/°C'dir.^[5]

Sülfatlaşma ve kendiliğinden boşalma

Akü uzun süre düşük doluluktan bırakılırsa plakalardaki kurşun sülfat kristalleri büyür ve geri dönmez; buna sülfatlaşma denir. Kural şudur: depoda bekleyen akü hücre başına 2,05 V (akü başına 12,3 V) altına inmemelidir; altı ayda bir tamamlama şarjı önerilir, AGM akülerde 6–12 ay.^[5]

Kendiliğinden boşalma oranı için kaynaklar farklı değerler verir: aynı yayında metin ayda yaklaşık %5, şekil ayda %3 (20 °C), tablo ise %10–15 der; ortak nokta, oranın her 10 °C'de kabaca ikiye katlanmasıdır.^[6] Asit kaybı üzerinden ölçülen değerler daha nettir: günde 3 özgül ağırlık puanı (38 °C), 2 puan (27 °C), 0,5 puan (10 °C) ve 0,1 puan (−1 °C).^[3]

Soğuk ve sıcak: iki farklı zarar

• Soğuk geçici olarak kapasiteyi düşürür: 27 °C'de %100 kapasite veren bir akü −18 °C'de genellikle %50 verir.^[7] Kışın marş zorlanmasının sebebi budur; akü bozulmuş olmayabilir.
• Sıcak kalıcı olarak ömrü kısaltır: VRLA akülerde 25 °C üzerindeki her 8 °C ömrü yarıya indirir.^[8] Pratik sonuç: sıcak iklimlerde ömür yaklaşık 3 yıl, serin iklimlerde 5 yıl ve üzeridir.^[9]

Derin deşarj da ömrü hızla tüketir: marş aküsü %100 derinlikte yalnızca 12–15 çevrim dayanır (derin çevrim aküleri 150–200), %50 derinlikte ise 100–120 çevrime çıkar.^[8]

Etiketteki değerler: Ah, CCA, EN

Akü etiketinde iki ana değer bulunur: kapasite (Ah) ve soğuk marş akımı. Ama soğuk marş akımının ölçüm yöntemi standarda göre değişir ve bu çok karıştırılır:

• EN 50342 testi: Akü −18 °C'de 24 saat bekletilir, beyan edilen soğuk marş akımıyla 10 saniye deşarj edilir ve gerilim 7,5 V'un altına düşmemelidir; 10 saniyelik aradan sonra bu akımın %60'ıyla 6 V'a kadar deşarjın en az 90 saniye sürmesi gerekir. Kapasite testi 25 °C banyoda C/20 akımla 10,5 V'a kadar yapılır.^[10]
• SAE/BCI (ABD) testi: CCA değeri −18 °C'de 30 saniye boyunca 7,2 V üzerinde kalınarak verilebilen akımdır; CA değeri 0 °C'de ölçülür. Rezerv kapasite ise 80 °F'de sabit 25 A ile 10,5 V'a inene kadar geçen dakikadır.^[10][11]

Yani aynı akü için EN ve SAE değerleri farklı çıkar; iki etiketi doğrudan karşılaştırmak yanıltır. Bir tüketici kuruluşunun laboratuvar testinde, "74 Ah / 680 A" etiketli markasız bir akü kapasitenin %91–97'sine ulaşmış, 10. saniyede 7,37–7,48 V'ta kalmış (sınırın altında) ve 6 V'a inme süresi 67–87 saniyede kalmıştır; yani testi geçememiştir.^[10]

Start-stop araçlar: EFB ve AGM

Start-stop sistemli araçlar aküyü çok daha fazla çevrime sokar; motor her durakta durup kalkarken akü, dur-kalk yüklerini tek başına karşılar. Üretici bilgilendirmesine göre AGM aküler otomobillerde sulu akünün 3 katına kadar (kamyonlarda 6 kat), EFB aküler yaklaşık 2 katına kadar (kamyonlarda 3 kat) çevrim ömrü verir; sıradan sulu akü "yalnızca marş için tasarlanmıştır, çevrimli kullanım için değil". AGM şarjı 14,4–14,8 V aralığındadır ve modern alternatörler 14,4 V ve altında kalır. Aynı kaynak start-stop sisteminin %5–10'a kadar yakıt tasarrufu sağladığını ve 4 yıldan sonra akü kontrolü önerildiğini belirtir.^[12][13]

Standart tarafında da ayrı bir bölüm vardır: EN 50342-6, start-stop ve mikro hibrit uygulamalar için "mikro çevrim" akülerini kapsar ve EFB akülerini içerir; 2015 basımı 15 Ağustos 2025'te yürürlükten kaldırılıp 2025 basımıyla değiştirilmiştir.^[14]

Güvenlik ve geri dönüşüm

Şarj sırasında akü hidrojen açığa çıkarır ve hidrojenin havadaki patlama sınırları %4,1–72'dir; bu yüzden şarj alanları, yanıcı gazı alt patlama sınırının %25'inin altında tutacak şekilde havalandırılır. Asit teması durumunda en az 30 dakika bol suyla yıkama önerilir.^[15] Takviye ve şarj işlemlerinde kıvılcım oluşturmamak bu yüzden önemlidir.

Geri dönüşümde tablo olumludur: ABD'de kurşun akülerin geri dönüşüm oranı %99 olarak bildirilmiştir.^[16] AB tarafında 2023/1542 sayılı tüzük 2027'ye kadar %90, 2031'e kadar %95 kurşun geri kazanımı şartı getirir.^[17]

Türkiye'de durum: Atık Pil ve Akümülatörlerin Kontrolü Yönetmeliği (RG 31.08.2004/25569), akü satışında depozito uygulanmasını öngörür; depozito tutarı her yıl aralık ayında kapasiteye (Ah) göre ülke genelinde geçerli tek bir liste hâlinde belirlenir. Yeni akü almadan eski aküsünü getiren tüketiciye de depozito ödenmesi gerekir. Atık akülerin evsel atıkla birlikte depolanması, boşaltılması ya da yakılması yasaktır ve atık akümülatörlerin geçici depolama süresi 90 günle sınırlıdır.^[18][19]

İlgili içerikler

• Marş Motoru Nedir? Nasıl Çalışır?
• Elektrik Akımı Nedir?
• Elektrikli Araç Şarj Tipleri ve Şarj Süresi