Johnson Controls'un Milwaukee banliyösündeki araştırma laboratuvarında sevimli Energizer tavşanı yerine tehlike işaretleri var. Yüksek voltaj yazılı tabelaların ardında çalışan mavi tulumlu işçiler, yeni nesil bataryalara o tüylü reklam ikonu gibi hiç durmadan çalışıp çalışmadıklarını kontrol için işkence ediyorlar. Bu işkence, "Canavarlar Şirketi" isimli animasyondan fırlamış figüranlara benzeyen, iri yarı Thermotron makinelerinde yapılıyor. Bu makinelerin içine yuvalanan lityumiyon bataryalar defalarca sıfırın altında 40 dereceye kadar soğutuluyor, ardından 185 dereceye kadar ısıtılıyor ve sanki elektrikli bir arabayla 240 bin kilometre yol yaparmışçasına sürekli çalışır halde tutuluyor. Her ne kadar bu sektörün gelir kaynağı eski moda araba aküleriyse bile bu araştırma laboratuvarında herkes yeni nesil modelleri acil mükemmelleştirmeye odaklanmış. "Şimdiye kadar, bu bir bilim projesiydi" diyor bölümün başkanı Alex Molinaroli, "Oysa artık bu iş sanayi, ülke ve hatta gezegenimiz için çok daha büyük, stratejik bir konuya dönüştü."

Bu, ileri teknoloji aleminin zayıf halkasına odaklanmış bir operasyon. Şunu bir düşünün: Dizüstü bilgisayarlarımız hiç bu kadar hızlı, cep telefonlarımız asla bu kadar lüks olmadı ve elektrikli arabaların da hayatımızın teknolojik parçalarından biri olması an meselesi. Fakat batarya dayanmıyor. Bilgisayar çiplerinin hızı her iki yılda bir, iki katına yükseliyor bugün kullandığınız BlackBerry marka cep telefonlarınız bir zamanlar kullandığınız masaüstü bilgisayarınız kadar güçlü ama bu aletleri çalıştıran bataryaların kapasitesi yılda sadece yüzde 8 civarında arttırılabiliyor. Argonne Ulusal Laboratuarı batarya uzmanı Michael Thackeray "Herkes daha fazla enerji için bağırıyor" diyor. Bu sadece cihazlarla ilgili değil. Petrole bağımlılığımızın azaltılması ya da elektrik şebekelerini güneş ışığı veya rüzgâr enerjisi yardımıyla yeşil hale getirmek gibi bugünün toplumsal zorunlulukları, 200 yıl önce icat edilmiş basit bir bataryaya bağlı. Amerika'nın dört bir yanında sanayi, bataryayı yeniden icat etmeye çalışıyor.

Steve Jobs bunun yakın zamanda gerçekleşeceğine inanmıyor. Jobs, 2007'de yeni nesil telefon iPhone 3G'nin piyasaya çıkışını geciktirdi. Çünkü iPhone tam bir "batarya canavarıydı" ve enerjiye doymuyordu. Nihayet iPhone bu yaz piyasaya çıktığında ilk haline göre çok daha ince ve hızlıydı. Yine de, internette sörf yapmak elektriği neredeyse içtiği için konuşma süresi diğerine göre üç saat daha kısa. Müşteriler bu durumdan şikayetçi. ABD Cincinnati'den bir ofis yöneticisi Sara Beiting "İşyerinde tüm gün şarjda duruyor. Eve gelip birkaç mail yollayıp, internette biraz dolaşıp, birkaç da fotoğraf çekiyorum ve iPhone ölüyor" diye anlatıyor. "Parmak ucumla bu kadar çok iş becerebilmeyi çok seviyorum ama bu batarya meselesini halletmeleri gerekiyor." (Apple'dan bir sözcü iPhone'un batarya ömrünün benzer başka cihazlarla rekabet edebilecek düzeyde olduğunu ve telefonla ilgili müşteri tepkilerinin çoğunlukla olumlu olduğunu söylüyor.)

Bu gibi şikayetler büyük bir fırsatın da habercisi. 71 milyar dolarlık batarya pazarı bir zamanlar dünyanın eski teknoloji bataklığı iken şimdilerde ilerleme cennetine dönüşüyor. Risk yatırımlarını izleyip veri sağlayan Dow Jones VentureSource'a göre batarya gelişimine akan yatırım sermayesi 2002'de 4,3 milyon dolarken bu sene 200 milyon doları aştı. General Electric ve ExxonMobil gibi piyasanın büyük oyuncuları bile batarya işine yatırım yapıyor. Danışman Menahem Anderman'a göre tek başına hibrid ve elektrikli araba batarya pazarı bile 2015'te beş kat büyüyecek ve 3,7 milyar dolara ulaşacak gibi görünüyor. Akan milyar dolarlarla birlikte, batarya sanayisi hiç görmediği kadar çok ilgi görüyor.

Yine de batarya teknolojisi bilgisayar kaynaklı teknolojiler kadar hızlı evrimleşmeyecek; çünkü bir batarya fizik kanunları ve periyodik tablo ile sınırlı kimyasal tepkilere bağlı. 1800'de Alessandro Volta ilk defa batarya fikrini ortaya attığından beri bataryalar aynı temel prensiple elektrik üretiyor: Her biri negatif ve pozitif elektrotlara sahip geçirgen elektrolitlerle ıslatılmış ayrıştırıcılar tarafından bölünen bir dizi hücrenin içindeki, kontrollü bir kimyasal reaksiyon. Bataryalar birleştirildiğinde pozitif yüklü iyonlar negatif elektrotlardan pozitiflere akıyor ve sonra negatif yüklü elektronlar harici bir devreden geçerek elektrik akımı oluşturuyor. 1890'da Thomas Edison bu yöntemi tersine çevirdi ve yeniden şarj edilebilir nikel bataryaları buldu. O zamandan beri bilim adamları enerjiyi yükseltmek ve güçlendirmek, arabaları çalıştırmak için kurşunasit aküleri, ilk dizüstü bilgisayarları işleten nikelkadmiyumları, Prius ve diğer hibrid arabaların elektrik gücünü sağlamak için nikelmetalhidratları yaratmak için zihnisinir kimya deneyleri yaptılar.

Bugünün lideri lityumiyon bataryalar ilk kez 1991'de Sony'nin tuğla büyüklüğündeki cep telefonlarında ortaya çıktı. Periyotlar tablosundaki en hafif metal olan lityumun hafif sıklet bir bataryada çok fazla enerji sıkıştırmasına rağmen dezavantajları da var. Bunlardan biri fiyatı. Şu anda lityumiyon bataryalar nikelmetalhidratın iki katına mal oluyor. Zaten General Motors da bu nedenle portatif Chevy Volt'un 2010'ların sonunda sokaklara çıktığı zaman yaklaşık 40 bin dolara mal olacağını söylüyor. Buna rağmen, lityumiyon en sıcak yeni batarya kimyası olmaya devam ediyor, hatta belki fazla sıcak. Lityumiyonun kimyasal reaksiyonu küçük bir alanda çok fazla enerji yaratarak aşırı ısınabilir ve mühendislerin "termal kaçak", tüketicilerinse "küçük bir patlama" olarak adlandırdıkları fenomene neden olabilir.

Güvenlik konusu iki yıl önce Dell ve diğer markaların dizüstü bilgisayarları alev almaya başladığı zaman fark edildi. Kingman, Arizona'dan bir altın madencisi olan Thomas Forqueran dizüstü bilgisayarının kamyonetinin içinde yanmaya başlayıp sonra da benzin deposunu ve alet kutusundaki av fişeklerini ateşleyişine tanık oldu. "Patlamanın yarattığı alevlerin yan pencereden 1,5 metreye tırmandığını gördüm" diye anlatıyor yaşadıklarını. Bunun gibi güvenlik sorunları yankı yarattı. Böylece araştırmacılar garajda bulundurduğumuz ya da cepte taşıdığımız cihazlara bir sonraki nesilden bataryaları monte ederken çok daha titiz davranıyor. Elektrikli araba üreten Tesla şirketinin teknoloji şefi J. B. Straubel "Bir çift kötü kaza yeni bataryaları kolayca lekeleyebilir" diyor.

Bataryalara bağlı bir geleceğin neye benzeyeceğine bir göz atmak için Johnson Controls araştırma laboratuvarı iyi bir başlangıç noktası. Şirketin lityumiyon üretim bandı, hava koşulları sürekli kontrol altında tutulan sızdırmaz bir "kuru oda"ya kapatılmış. Teknisyenler ince bakır levhalara yayılacak ve kurutma fırınına doğru yuvarlanarak sarılacak olan bir dizi kimyasalı karıştırırken, bir bilgisayar odanın rutubetini ve çiğlenme noktasını gözlemliyor. Terleme, bir diğer deyişle çiğlenme batarya yapımında önemli bir sorun; kimyasallara bulaşabilir ve termal kaçak riskini arttırabilir. Batarya mühendisi Jim Symanski'nin, insan nefesiyle ortaya çıkan su buharı bile bu yeni doğmuş bataryalara zarar verebileceğinden odaya bir anda sekizden fazla kişinin girmesine izin verilmediğini söylüyor.

Johnson'da heyecan çoğunlukla, daha iyi bataryaların Amerika'nın dış kaynaklı petrole olan bağımlılığını azaltabileceği ve yeni nesil temiz arabaların yakıtı olabileceği düşüncesi etrafında yoğunlaşıyor. Laboratuarın arka tarafında kapalı bir garajda başkan yardımcısı Mary Ann Wright, Ford'da çalıştığı sırada tasarladığı Ford Escape Hybrid'i saklıyor. Wright, Johnson Controls'da çalışmaya başladığında birkaç iş arkadaşıyla beraber arabanın nikelmetalhidrat bataryalarını lityumiyon bataryalarla değiştirdiler. 59,1 kiloluk yeni bataryalar, 87,3 kiloluk eski bataryalara nazaran çok daha fazla güç üretiyor. Sonuçta Wright'ın Escape'i daha uzun yol yapabiliyor. Lityumiyon dönüşümü yapan Prius sahipleri varil başına 128 kilometre yapabildiklerini söylüyor. Bazı analistler GM'nin Volt'unun varil başına 160 kilometre yapabileceğine inanıyor.

Diğer Amerikan şirketlerinde de şu sıralar çığır açan araştırmalar yapılıyor. Watertown, Massachusetts'te A123Systems gelişmiş bataryalar üretmek için 148 milyon dolarlık girişim fonu aldı. Halihazırda Black&Decker cihazları için şarj edilebilir piller üretiyor ve GM'nin Volt'unu çalıştırmak için de üretim yapmaya başlayacak gibi görünüyor. Indianapolis kaynaklı EnerDel, Avrupa'daki Think otomobilleri için batarya üretiyor. Bu konuda hükümetin de rolü var. Hem Argonne hem de Oak Ridge laboratuvarlarında gelişmiş bataryalar üzerine çalışan ekipler bulunuyor. Araştırmacılar yeni kimyasallar üzerinde çalışıyor ve lityumiyon bataryaları tehlikesiz hale getirmek için nanoteknolojiden destek alıyorlar. Örneğin, A123 bataryaları termal kaçakları önlemeye ve bataryaların ömrünü uzatmaya yardımcı olan nanofosfat teknolojisini kullanıyor. Ancak tüm bu gelişmelere karşılık, bu alternatif kimyaların çoğu bataryanın voltajını da düşürüyor.

Bütün çalışmalarına rağmen Amerikalı batarya üreticilerinin işleri küresel anlamda iyi gitmiyor. Amerikalı otomobil imalatçılarının elektrikli araçlara duydukları arzu, GM'nin tamamen elektrikle çalışan EV1'inin bir başarısızlık olduğu ortaya çıktığı zaman kayboldu. O zamandan beri hibrid araba pazarına Toyota ve Honda hâkim olduğundan Asya hem arabalar hem de cihazlar için gelişmiş batarya üretiminde dünya liderliğini koruyor. A123'ün CEO'su Dave Vieau "Son 10 yılda Amerika gelişmiş batarya işinin büyük bir bölümünü kaçırdı," diyor. "Önümüzdeki 10 yıl içinde batarya kullanımında önemli artışlar gerçekleşecek ve eğer bunun bir parçası olmazsak büyük bir hata yapmış olacağız." Amerikalı batarya üreticileri sanayinin geldiği noktayı yakalamaya çalışırken, Japon batarya sanayisi birleşiyor. Toyota'nın bataryacısı Panasonic, Honda'ya batarya üreten Sanyo'yu almak için görüşmeler gerçekleştiriyor. iPhone bataryalarının montajını yapan Çin gibi, Güney Kore de batarya işinden anlıyor artık. Bazı gözlemcilere göre bu gelişmeler endişe yaratabilir. Chrysler'in başkan yardımcısı Jim Press "Dış kaynaklı petrol bağımlılığımızı yabancı ülkelerde yapılan batarya bağımlılığıyla mı değiştireceğiz" diye soruyor.

Mesele arabalar ve taşınabilir cihazların da ötesinde. Karbon emisyonlarını azaltmak için işletmeler üretim kapasitelerini kömür ve doğal gazdan, rüzgâr ve güneş gibi yenilenebilir kaynaklara yönlendirmeye istekli görünüyor. Güneş pilleri ve rüzgâr türbinleri kesintili bir şekilde güç ürettikleri için bataryalara ihtiyaç duyuyor. Örneğin rüzgâr bizim enerji ihtiyacımızın en düşük olduğu zamanlarda, yani daha çok geceleri eser; dolayısıyla işletmelerin "yükleme tesviyesi" olarak adlandırdıkları, üretilen enerjiyi depolamak hayati bir iştir.
Dev güneş ve rüzgâr tesislerinin ürettiği enerjiyi depolamak için bazı işletmeler tır büyüklüğünde sodyumsülfür bataryaları deniyor. Her geçen gün daha fazla ev sahibi çatısına güneş paneli ve arka bahçesine rüzgâr türbini yerleştirdiği için işletmeler bu süper bataryaların boyutunu küçültmeye çalışıyor. Ancak şu anda şebeke dışı yenilenebilir enerjiden faydalanmak için evinize bir banyo büyüklüğünde bir batarya götürmeniz gerekiyor. Araştırmacılar incefilm bataryalar üzerinde çalışıyor ama bu bataryalar hem pahalıya mal oluyor hem de seri üretimi zor.

Pozitif düşünenler tüm bu zorlukların aşılacağına inanıyor; elektrikli arabanızın çatınızdaki güneş panellerinin ürettiği enerjiyi depolayabileceğini öngörüyorlar. Pek çok ev sahibi evlerinde ürettikleri elektriği elektrik şirketine satabilecekleri günün hayalini kuruyorlar. Bu enerji nirvanası Johnson Controls şirketinin batarya işlerini yürüten Molinaroli'nin keyfini yerine getiriyor ama yine de biraz bıkkınsa onu mazur görmeniz gerek. "Bizim teknoloji merkezindeki perdelerin arkasına bakarsanız muhtemelen 10, 20 hatta 30 yıl öncesinden kalma elektrikli araç projeleri bulursunuz. Çok fazla şüphecilik var" diyor. Ama bu defa batarya devrimine yatırılan milyarları düşününce, elektrik ekonomisinin nihayet aydınlığa ereceği konusunda umut varmış gibi geliyor.


(Patrick Crowley ve Hilary Shenfeld'in katkılarıyla)

sayı: 7