Mikro şebekelerde elektrikli araç şarj istasyonu altyapı dizaynı ve yenilenebilir enerji santrallerinin optimal boyutlandırılması
Electric vehicle charging station infrastructure design and optimal sizing of renewable power plants in micro grids
Yazar: UĞUR MERT IŞIK
Danışman: DOÇ. DR. ERDİN GÖKALP
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Fosil yakıta dayalı enerji üretim sistemleri, karbon emisyonları ve kirlilik nedeniyle çevreye zararlıdır. Fosil yakıtların doğaya zarar vermesi ve fosil yakıt rezervlerinin gün geçtikçe azalması, alternatif yenilenebilir enerji kaynaklarının araştırılmasını gerekli kılmıştır. Güneş enerjisi, güneş radyasyonundan elde edilen yenilenebilir bir enerji türüdür. Güneş enerjisi sınırsız ve temiz olduğu için en umut verici yenilenebilir enerji türlerinden biridir. Karbon emisyonlarını azaltmaya yardımcı olabilecek önlemlerden biri, mikro şebekeler için fotovoltaik tabanlı elektrikli araç şarj istasyonlarının kullanılmasıdır. Bu çalışma, 200 daire, 200 elektrikli araç, optimum boyutlandırılmış pil depolama sistemi ve fotovoltaik panellere sahip elektrikli araç şarj istasyonlarından oluşan bir site ekosistemi için; kesinti ve arıza senaryolarını da göz önüne alarak yapılan optimum sistem tasarımı ve bu ekosisteme ait elektriksel, çevresel ve finansal analizleri detaylı bir şekilde sunmaktadır. Bu çalışmada, HOMER Grid 'in Homer Optimizer modülü PV, dönüştürücü, elektrikli araç şarj istasyonu ve BEDS gibi sistem elemanlarının optimizasyonu için kullanılmıştır. Site ekosistemi HOMER ortamında simüle edilmiş olup, optimize edilmiş yenilenebilir enerji sistemleri entegre edilen ekosistem ve baz ekosistem için elektriksel, çevresel ve finansal analizler yapılmış ve kıyaslamalar sunulmuştur. Simülasyonun sonuçları, optimize edilen sistemin karbon emisyonlarını %44 gibi önemli bir oranda azaltabileceğini gösterdi. Bu çalışma ayrıca, optimize edilmiş sistemin genel sistem maliyetini %9.5 oranında azaltabileceğini, dolayısıyla da yapılan optimizasyon çalışmasının ekonomik olarak uygulanabilir olduğunu kanıtlamaktadır. Yenilenebilir enerji sistemlerinin yaygınlaşmasıyla birlikte sayıları her geçen gün artan mikro şebekeler ve buna bağlı olarak kullanımı artan elektrikli araçlar iklim krizi ve küresel ısınma gibi günümüzün en büyük sorunlarının çözülmesi yolunda şüphesiz ki önemli bir rol oynayacaktır.

Abstract:
The transport and power sectors are still the greatest global carbon emitter. Also, fossil fuel-based power generation systems are harmful to the environment due to their carbon emissions and pollution. The depletion of fossil fuels has made it necessary to explore alternative ways of power generation. Solar energy is one of the most promising forms of renewable energy as it is abundant and clean. One of the measures that can help reduce emissions is the use of a photovoltaic-based electric vehicle charging system for the microgrids. This study presents an electrical, environmental, and financial results of optimum microgrid design that consist of 200 apartments, 200 electric vehicles, battery storage systems and electric vehicle charging stations powered by photovoltaic panels, considering interruption and failure scenarios. In this study, the Homer Optimizer module which is part of HOMER Grid was utilized for the optimization of system elements such as PV, converters, electric vehicle charging stations, and battery storage systems. The site ecosystem was simulated in the HOMER environment and electrical, environmental, and financial analyses were conducted for both base ecosystem and optimized ecosystem which includes optimized renewable energy systems. The simulation results showed that the optimized system could significantly reduce carbon emissions by 44%. This study also demonstrates that the optimized system can reduce the overall system cost by 9.5%, thus proving the economic feasibility of the optimization work. With the spread of renewable energy systems, microgrids and electric vehicles which become popular in recent years will undoubtedly play an important role in dealing with today's biggest problems such as climate crisis and global warming.