Şehir içi tek yönlü elektrikli araç kiralama ve elektrikli araçların elektrik şebekesiyle entegrasyonu
One-way electric vehicle carsharing in an urban area with vehicle-to-grid option
Yazar: CEM IŞIK DOĞRU
Danışman: DOÇ. DR. KÜRŞAD DERİNKUYU
TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering

Özet:
Ulaşım sektörünün temel enerji kaynağı olan petrolün yakın gelecekte tükenmesi beklenmekte ve petrol fiyatında oluşan dalgalanmalar özellikle petrol ithalatçısı ülkeler için finansal riskler oluşturmaktadır. Bununla beraber petrol kullanımından ötürü doğaya salınan sera gazları küresel ısınmaya ve iklim değişikliğine neden olmaktadır. Bu nedenler, alternatif enerji kaynaklarına bakılmasına yol açmıştır. Alternatiflerden biri olan elektrik, son yıllarda popülaritesi artan elektrikli araçlar nedeniyle kendini kanıtlamaya başlamış ve ciddi bir seçenek haline gelmiştir. Kullanılan ünite sayısı milyon düzeyini geçen elektrikli araçlar kişisel kullanım haricinde, filo sahibi operatörler aracılığı ile kısa zamanlı kiralanabilen bir ulaşım aracı da olmuştur. Operatör kısa zamanlı kiralama seçeneklerinden olan, bir noktadan alınıp başka bir noktaya bırakılabilen tek yönlü araç kiralama yoluyla kar elde edebilmektedir. Daha fazla kar eldesi için  araç bataryalarında bulunan fazla elektrik şebekeye satılabilir mi sorusu ortaya çıkmıştır. Bataryalardaki elektriğin satımı için gün öncesi elektrik piyasasına giren operatör, oluşturulan matematiksel model ve yaptığı fiyat tahmini sonucunda gün içerisindeki zaman aralıklarında şebekeye verebileceği elekrik miktarına karar verir ve bu miktarı sağlama yükümlülüğü altına girerek kar elde etmeyi bekler. Gün içerisinde ise sahibi olduğu araçları kiralayarak ve  şarj, yönlendirme, kullanım gibi maliyetleri bulunan operasyonel işlemlerini optimize ederek ve fiyat gerçekleşmesi sonucunda şebekeye verdiği elektrikten kar elde etmektedir. Bu çalışmada şebekeye verilmesi gereken elektrik miktarına karar veren ve gün içerisindeki operasyonlara karar veren iki tane model oluşturulmuştur. Bu modeller aracılığı ile şebekeye verilen elektriğin beklenen ve gerçekleşen karlılığı incelenmiş, elektrik fiyarının bilindiği ve bilinmediği durumlar karşılaştırılmış, araç kiralama talebiyle gelen müsteri kaybı incelenmiştır.Modeli test etmek aracılığıyla İstanbul Büyükşehir Belediyesi'nin ulaşım verileri kullanılmış ve modellere göre düzenlenmiştir.Yapılan testler sonucunda elektrik satışının yapıldığı durumların daha fazla kar getirildiği gözlemlenmiştir. Ayrıca, yapılan hassasiyet analizleri sonucunda elektrik araç sayısı, elektrikli araç kiralama fiyatı ve yönledirme maliyetinin oluşturuduğu değişiklikler incelenmiş ve elektrik satışının yapılmadığı seçeneklerle karşılaştırılmıştır. Bu edinimlerin sonucunda ise EA bataryalarının gün öncesi piyasasında karlı bir araç olduğu gözlemlenmiş ve bu çalışmamanın daha farklı alanları da göz önünde bulundurarak genişletilebilmesinin önünü açmıştır.

Abstract:
The petroleum, which is the primal energy resource of transportation, is expected to deplete in a close future. Also, financial risks for petroleum importers and greenhouse gas emission's negative impact on  global climate force to search alternative energy resources. Among alternatives, electicty has become serious option due to increasing popularity of electric vehicle. Number of units used across the globe exceeding million, electric vehicles can be means of transportation by short term renting from electic vehicle fleet operator apart from individual use.  The operator can simply makes profit from one-way vehicle renting, which is picking a vehicle from one point and leaving it on another point. It arises a question of whether selling excess electicity in batteries is profitable. To sell excess electricity, the operator decides the amount in day-ahead electricity market and the next day it is obliged to provide the amount promised. In the day, the operator makes revenue from renting electic vehicles and selling electricity to grid and considers the costs of charging, relocation, usage of electic vehicles to maximize profit. This study consist of two models that decides the amount of electricity to be sold and manages daily operations of electric vehicle fleet. By using these models, expected and realized profit from electricity selling, known and unknown scenarios of electricity  prices and loss of customers who want to rent electric vehicles are examined. To test models, transportation dataset of Istanbul Metropolitan Municipality is used and the data required is arranged according to structure of models. According to the results, selling excess electricity can create extra profit for fleet operator. Besides, sensitivity analyses for  electic vehicle, renting prices, relocation cost are conducted and they are compared with no electricity selling option. In light of these results, electric vehicles batteries are profitable tool in day-ahead electricity market and this study can be expanded to different areas of electricity market.