Elektrikli araçların şarj yöntemleri ve şarj istasyonlarının dağıtım şebekelerine etkileri
Charging methods of electric vehicles and the effect of charging stations on distribution networks
Yazar: UMUT YILMAZ
Danışman: PROF. DR. NAİM SÜLEYMAN TINĞ
Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektrikli araçlar = Electric vehicles

Özet:
Elektrikli araçlar, fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltma, karbon emisyonlarını düşürme ve çevresel sürdürülebilirliği artırma açısından büyük potansiyele sahip olsalar da, şarj istasyonlarının yoğun kullanımı enerji dağıtım şebekelerinde yeni sorunlar ortaya çıkarabilir. Özellikle büyük şehirlerdeki kentsel bölgelerde, şarj talebinin artması şebeke kapasitesi üzerinde baskı yaratmakta ve bu baskı, kırsal bölgelerden farklı dinamikler göstermektedir. Bu bağlamda, Ankara'nın kentsel bölgesi olan Çankaya ve kırsal bölgesi olan Nallıhan'da gerçekleştirilen farklı senaryolardaki analizlerle, elektrikli araç şarj istasyonlarının dağıtım şebekeleri üzerindeki etkileri bölgesel bazda değerlendirilmiştir. 
Çalışmada, PSS/E programı kullanılarak yapılan simülasyonlar aracılığıyla kentsel ve kırsal bölgelerdeki şarj istasyonlarının şebeke üzerindeki yüklenme, gerilim düşüşü, hat yüklenmeleri ve transformatörlerin kapasite yetersizliği gibi etkileri değerlendirilmiştir. Farklı şarj senaryoları kapsamında, yavaş ve hızlı şarj istasyonlarının şebekeye olan etkileri karşılaştırılmış ve hızlı şarj istasyonlarının özellikle gerilim dengesizliği ve şebekeye aşırı yüklenme gibi sorunlara yol açtığı tespit edilmiştir. Özellikle hızlı şarj istasyonlarının yoğun kullanıldığı senaryolarda, şebeke üzerindeki ani yüklenmeler ve gerilim dengesizliklerinin ortaya çıkabileceği gösterilmiştir. Şarj istasyonlarının yerleşimi, kapasite planlaması ve şebeke üzerindeki etkileri optimize edilmezse, dağıtım şebekelerinde ciddi sorunlar ortaya çıkabilmektedir.
Çalışmada, yenilenebilir enerji kaynaklarının, özellikle güneş ve rüzgâr enerjisinin, şarj altyapısına entegrasyonunun önemi de vurgulanmıştır. Bu entegrasyonun, enerji verimliliğini artırarak çevresel sürdürülebilirliğe büyük katkı sağlayacağı belirtilmiştir. Ayrıca, enerji depolama sistemlerinin entegrasyonu, şebeke üzerindeki yükün dengelenmesi ve yenilenebilir enerji kaynaklarının entegrasyonu açısından büyük bir fırsat olarak sunulmaktadır. Yapay zekâ teknolojilerinin, şarj altyapısının gerçek zamanlı izlenmesi ve yönetiminde sağlayacağı katkılar da bu tezde vurgulanmıştır. Yapay zekâ, enerji talebi ve arzı yöneterek şebeke kararlılığını sağlamada önemli bir rol oynayabilir. Sonuç olarak, elektrikli araçların dağıtım şebekelerine entegrasyonu dikkatli bir planlama ve yönetim gerektiren karmaşık bir süreçtir ve bu çalışmanın bulguları gelecekteki dağıtım şebekelerinin sürdürülebilirliği açısından kritik çıkarımlar sunmaktadır.

Abstract:
Although electric vehicles have great potential to reduce dependency on fossil fuels, reduce carbon emissions and increase environmental sustainability, the intensive use of charging stations may create new problems in energy distribution networks. Especially in urban areas in big cities, increasing charging demand creates pressure on grid capacity and this pressure shows different dynamics than in rural areas. In this context, the effects of electric vehicle charging stations on distribution networks were evaluated regionally with different scenario analyses conducted in Çankaya, an urban area of Ankara, and Nallıhan, a rural area. In the study, the effects of charging stations in urban and rural areas such as grid loading, voltage drop, line loading and transformer capacity insufficiency were evaluated through simulations using the PSS/E program. The effects of slow and fast charging stations on the grid were compared within the scope of different charging scenarios and it was determined that fast charging stations caused problems such as voltage imbalance and overloading the grid. It was shown that sudden loads and voltage imbalances on the grid could occur especially in scenarios where fast charging stations are used intensively. If the location of charging stations, capacity planning and their impact on the grid are not optimized, serious problems may arise in distribution networks. The study also emphasizes the importance of integrating renewable energy sources, especially solar and wind energy, into the charging infrastructure. It is stated that this integration will greatly contribute to environmental sustainability by increasing energy efficiency. In addition, the integration of energy storage systems is presented as a great opportunity in terms of balancing the load on the grid and integrating renewable energy sources. The contributions of artificial intelligence technologies to real-time monitoring and management of the charging infrastructure are also emphasized in this thesis. Artificial intelligence can play an important role in ensuring grid stability by managing energy demand and supply. As a result, the integration of electric vehicles into distribution networks is a complex process that requires careful planning and management, and the findings of this study offer critical implications for the sustainability of future distribution networks.