Elektrikli araç şarj istasyon konumlarının ütopya noktası yöntemi ile çok amaçlı optimize edilmesi
Multi objective optimisation of electric vehicle charging stations with the utopia point method
Yazar: MUHAMMED TALHA SUNAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NURTEN AKGÜN
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Trafik = Traffic ; Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Sera gazı salınımı sonucu ortaya çıkan iklim krizinin etkilerini zaman ilerledikçe daha yoğun yaşadığımız bir dönemdeyiz. Elektrikli araçlar ise karbon emisyonları olmadığından sürdürülebilir yaşamın tesis edilmesine yönelik büyük bir potansiyel barındırıyorlar. Dünyamızı hava kirliliğinden kurtarabilmek ve daha sağlıklı şehirler tesis edebilmek için elektrikli araçların kullanımının yaygınlaştırılması kapsamında dünya genelinde çalışmalar yürütülmektedir. Bu çalışmaların merkezinde de elektrikli araç şarj istasyonlarını en uygun lokasyonlarda konumlandırarak elektrikli araç teknoloisinden üst düzeyde faydalanılmasını mümkün kılmak yer almaktadır.
Elektrikli araç şarj istasyonu konumlarının en uygun lokasyonlarını tespit etmek literatürde çok çeşitli araştırmaların konusu olmuştur. Bu tezde çok amaçlı optimizasyon yöntemleri ile elektrikli araç şarj istasyonu konumlandırılması problemini çözme metodolojisini kullanarak, farklı ihtiyaçları karşılayabilen çözümler üretip elektrikli araç şarj istasyonları için en uygun konumlar tespit edildi. Çalışmayı gerçekleştirirken örnek olay yeri olarak Bursa'nın şehir merkezinde yer alan, nüfus ve trafik yoğunluğu yüksek olan 3 ilçesi (Nilüfer, Osmangazi, Yıldırım) seçildi. Böylelikle nüfusu 3 milyondan fazla olan bir şehirde farklı merkezler arasında efektif çalışabilen elektrikli araç şarj istasyonu ağı oluşturuldu.
Çok amaçlı optimizasyon modellemesinde kullanılan parametreler tez içerisinde detaylıca açıklanmaktadır. Söz konusu parametreler arasından ise trafik yoğunluğu alışveriş merkezi konumları ve toplu taşıma aktarma noktalarının ön plana çıktığı tespit edildi.
Belirlenen çalışma yöntemi kapsamında kullanılan çok amaçlı optimizasyon modelini ütopya noktası formülü ile modelleyerek litaratüre bu alanda bir yenilik kazandırıldı. Ütopya Nokta Yöntemi, çelişen hedefler arasında en uygun çözümleri bulmak için çok kriterli karar verme süreçlerinde kullanılan güçlü bir tekniktir.  Bu tezde, Ütopya yönteminin, temel bileşenlerini ve prosedürlerini özetleyerek adım adım açıklaması sağlandı. Karar vericiler, Ütopya yönteminin ilkelerini ve uygulamalarını anlayarak karmaşık karar problemlerini etkili bir şekilde yönlendirebilir ve birden fazla hedefi dengeleyen sürdürülebilir çözümleri belirleyebilir.
Bu araştırmanın bulguları ve sonuçları, Bursa ili genelinde elektrikli araç şarj istasyonlarının konumlandırılmasında stratejik bir rehber sunmaktadır. Çalışmada kullanılan kriterler; nüfus yoğunluğu, trafik sıkışıklığı, erişilebilirlik, toplu taşıma bağlantıları ve ticari-sosyal alanlara yakınlık gibi kullanıcı ihtiyaçlarını doğrudan etkileyen faktörlere odaklanmıştır. Çok amaçlı karar verme yöntemleri ve ütopya noktası yöntemi ile her aday noktanın avantaj ve dezavantajları detaylıca analiz edilmiş, özellikle yüksek nüfus yoğunluğuna ve erişim kolaylığına sahip bölgelerin kullanıcı taleplerini karşılama açısından daha uygun olduğu belirlenmiştir.
Sonuçlar, yoğun nüfuslu, erişim kolaylığı yüksek ve toplu taşıma bağlantıları güçlü alanların şarj altyapısı yatırımları için öncelikli bölgeler olduğunu ortaya koymaktadır. Ticari ve sosyal alanlara yakın konumlar, kullanıcıların günlük ihtiyaçlarını karşılarken şarj işlemini gerçekleştirebilecekleri ideal noktalar olarak öne çıkmıştır. Ayrıca, kamu-özel sektör iş birliğinin teşvik edilmesiyle altyapının sürdürülebilirliği artırılabilir. Çalışma, sürdürülebilir şehir planlaması ve çevre dostu altyapı gelişimine yönelik somut öneriler sunmakta, karbon salınımını azaltma ve enerji verimliliğini artırma gibi çevresel hedeflere katkıda bulunmaktadır.
Bu bağlamda, araştırmanın literatüre katkısı; yalnızca mevcut elektrikli araç kullanıcılarının değil, potansiyel kullanıcıların da teşvik edilmesine yönelik stratejik öneriler sunmasıdır. Gelecekteki çalışmalar, şarj altyapısının yenilenebilir enerji kaynaklarıyla entegrasyonu, hızlı şarj istasyonları için tahmin modelleri ve toplu taşıma ile bütünleşmiş çözümler geliştirilmesine odaklanarak bu alandaki gelişimi daha da ileri taşıyabilir.
Anahtar kelimeler: Elektrikli araç, Şarj istasyonu konum problemi, Çok amaçlı optimizasyon, Ütopya noktası yöntemi.

Abstract:
We are currently in a period where we are experiencing the effects of the climate crisis resulting from greenhouse gas emissions more intensely as time progresses. Electric vehicles, due to their zero carbon emissions, hold great potential for establishing sustainable living. Worldwide efforts are underway to promote the use of electric vehicles to save our planet from air pollution and create healthier cities. These efforts primarily focus on strategically locating electric vehicle charging stations to maximize the benefits of electric vehicle technology.
The optimal locations for electric vehicle charging stations have been the subject of various research studies in the literature. In this thesis, a methodology for solving the electric vehicle charging station placement problem using multi-objective optimization methods was employed to generate solutions that can meet different needs and identify the most suitable locations for electric vehicle charging stations. For the purpose of this study, three districts in the city center of Bursa with high population and traffic density (Nilüfer, Osmangazi, Yıldırım) were selected as the case study area. This allowed for the creation of an electric vehicle charging station network that can effectively serve in a city with a population of over 3 million, covering different centers.
The parameters used in the multi-objective optimization modeling are explained in detail in the thesis. Among these parameters, it was determined that traffic density, shopping center locations, and public transportation transfer points play a prominent role.
As part of the proposed research methodology, the multi-objective optimization model was formulated with the utopia point formula, contributing a novel approach to the literature in this field. The Utopia method, also known as the Utopia Point Method, is a powerful technique used in multi-criteria decision-making processes to find optimal solutions among conflicting goals. This thesis provides a step-by-step explanation of the Utopia method, outlining its basic components and procedures. By understanding the principles and applications of the Utopia method, decision makers can effectively navigate complex decision problems and identify sustainable solutions that balance multiple goals.
The findings and results of this research provide a strategic guide for the positioning of electric vehicle (EV) charging stations across Bursa. The criteria used in the study—population density, traffic congestion, accessibility, public transport connections, and proximity to commercial and social areas—focus on factors directly influencing user needs. By employing multi-criteria decision-making methods and the utopia point method, the advantages and disadvantages of each candidate location were thoroughly analyzed, identifying regions with high population density and easy accessibility as more suitable for meeting user demands.
The results highlight that regions with dense populations, high accessibility, and strong public transport connections should be prioritized for charging infrastructure investments. Locations near commercial and social areas emerged as ideal spots where users can meet their daily needs while charging their vehicles. Furthermore, encouraging public-private sector collaboration can enhance the sustainability of the infrastructure. The study offers concrete recommendations for sustainable urban planning and eco-friendly infrastructure development, contributing to environmental goals such as reducing carbon emissions and increasing energy efficiency.
In this context, the study's contribution to the literature is its strategic suggestions aimed at encouraging not only current EV users but also potential adopters. Future research could focus on integrating renewable energy sources into charging infrastructure, developing predictive models for high-demand periods, and creating solutions integrated with public transportation, advancing progress in this field even further.
Keywords: Electric vehicle, Charging station location problem, Multi-objective optimization, Utopia point method