Kocaeli ili için güneş enerjisi ile entegre elektrikli araç şarj istasyonu tasarımı
Solar integrated electric vehicle charging station design for Kocaeli province
Yazar: ABDULLAH ZORLU
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZCAN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, Kocaeli Üniversitesi Nuh Çimento Meslek Yüksek Okulu bahçesindeki otoparka yapılacak fotovoltaik (FV) güneş enerji santrali (GES) destekli bir elektrikli araç (EA) şarj istasyonunun, ekonomik ve teknik analizi gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, farklı hücre teknolojilerine ve konstrüksiyon yapılarına sahip FV GES tasarımlarının üretim analizleri gerçekleştirilmiş, FV GES tesislerinde üretilecek elektrik enerjisi ile önlenecek CO2 emisyonları belirlenmiş, bu tasarımların farklı kapasitelere sahip enerji depolama sistemleri ve farklı tip EA şarj istasyonları ile entegre edilmeleri durumundaki yatırım değerlendirmeleri yapılmıştır. Çalışma kapsamında FV GES üretiminin ticareti sonucu elde edilebilecek gelirler, doğrudan şebekeye satış ve EA şarj istasyonunda kullanım senaryolarına göre belirlenmiştir. EA'ların, şarj sürelerine göre kullanılabileceği menzil değerleri belirlenmiş, belirlenen mesafelerin içten yanmalı motorlu (İYM) araçlar yerine EA'lar kullanılarak katedilmesi durumunda önlenebilecek CO2 emisyonları hesaplanmıştır. FV GES üretim analizleri PVsyst ve PVsol programları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. GES tasarımlarının geri ödeme sürelerinin 4,544 yıl ile 5,208 yıl arasında değiştiği belirlenmiştir. GES sistemine EA şarj istasyonu entegrasyonları yapılması durumda geri ödeme sürelerinde %20 ile %80 arasında azalma olmuştur.  En düşük geri ödeme süresi, sabit konstrüksiyon ve 405Wp bifacial half-cut mono perc FV modül teknolojisine sahip sistemlerin DC şarj istasyonu entegrasyonu durumunda 1,762 yıl olarak bulunmuştur.  En uzun menzil GES ile entegre 126 kW toplam kapasiteye sahip AC+DC şarj istasyonu ile hesaplanmıştır. Bu şarj istasyonu tasarımı ile aralıksız 5 saat/gün şarj satışı gerçekleşmesi durumunda EA'ların ortalama menzili 1.356.251 km/yıl olarak hesaplanmıştır. Bu mesafenin EA'lar kullanılarak alınması sonucu, yakıt türüne göre değişen 0,1027 GgCO2 - 0,1754Gg CO2 arasında CO2 emisyonu önlenmiş olacaktır.

Abstract:
In this thesis, an economic and technical analysis of a photovoltaic (PV) solar power plant (SPP) integrated electric vehicle (EV) charging station to be built in the parking lot of Kocaeli University Nuh Çimento Vocational High School was carried out. In this context, production analyses of PV SPP designs with different cell technologies and construction structures were carried out, CO2 emissions to be avoided with the electrical energy to be generated in PV SPP were determined, and investment evaluations were made in case these designs were integrated with energy storage systems with different capacities and different types of EV charging stations. Within the scope of the study, the revenues that can be obtained as a result of trading PV SPP generation are determined according to the scenarios of direct sale to the grid and use in EV charging stations. The range values that EVs can be used according to their charging times were determined, and the CO2 emissions that can be avoided if the determined distances are covered by using EVs instead of internal combustion engine (ICE) vehicles were calculated. PV SPP generation analyses were performed using PVsyst and PVsol programs. The payback periods of the SPP designs were determined to vary between 4,544 years and 5,208 years. In case of EV charging station integrations to the SPP system, payback periods were reduced between 20% and 80%.  The lowest payback period was found to be 1.762 years in the case of DC charging station integration of systems with fixed construction and 405Wp bifacial half-cut mono perc PV module technology.  The longest range was calculated with the AC+DC charging station with a total capacity of 126 kW integrated with the SPP. With this charging station design, the average range of the EVs is calculated as 1,356,251 km/year in case of continuous 5 hours/day charging sales. As a result of taking this distance using EVs, CO2 emissions between 0.1027 GgCO2 - 0.1754 Gg CO2, depending on the fuel type, will be prevented.