Güneş enerjisi ile çalışan elektrikli araç şarj istasyonlarının etkinliği
The effectiveness of electric vehicle charging stations powered by solar energy
Yazar: LEVENT ÖZKAN
Danışman: PROF. DR. MURAT CANER TESTİK ; DR. VOLKAN SÖNMEZ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Temiz Tükenmez Enerjiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Çağımızın en büyük sorunlarından birisi olarak görülen iklim değişikliğini tetikleyen en önemli etkenlerden birisi de karbon salınımlarıdır. Karbon salınımlarını azaltmak için birçok alanda önlemler alınmaktadır. Ulaşımdaki karbon salınımlarını azaltmak için bulunan bir yol da elektrikli araç kullanımının arttırılmasıdır. Öyle ki Avrupa Birliği fosil yakıt kullanan araçların satışını 2035 yılı itibari ile yasaklamıştır. Elektrikli araç sayısının hızla artması, bu araçların şarj ihtiyaçlarının da kolay karşılanması ihtiyacını beraberinde getirmektedir. Bu ihtiyacı karşılamak için bazı kamu kurum ve kuruluşları tarafından teşvik programları düzenlenmekte, elektrikli araç kullanıcıları bireysel şarj istasyonları kurmakta veya kurmayı planlamaktadır. Her ne kadar elektrikli araçların karbon salınımları benzin ya da dizel yakıt ile çalışan araçlara oranla çok daha az olsa da elektrikli araç kullanımının temel felsefesi gereği elektrikli araçlarda yakıt olarak kullanılan elektrik enerjisinin kaynağı ve çevreye etkisi de önemli bir parametredir. 

Bu tez çalışmasında, bir şarj istasyonunun güneş enerjisi ile desteklenmesi durumunda bu istasyonun ne kadar büyüklükte bir fotovoltaik güneş paneline ihtiyaç duyacağı ve bu istasyona ne kadar kapasitede bir batarya grubu eklenmesi gerektiği sorularına çözüm bulmak için bir metodoloji çalışması yapılmıştır. Oluşturulan metot, elektrikli araçların enerji talep miktarlarını ve güneş enerjisi üretimi miktarlarını ayrık olay benzetimi yöntemi ile 1 saatlik döngü hassasiyetinde işleyerek, oluşturulan karar şartına göre gerekli olan panel kurulu gücü ile batarya kapasitesi değerlerini tespit etmek üzerine kurgulanmıştır. Geliştirilen metot ile mevcut bir şarj istasyonunun tüketim verileri girilerek bir analiz yapmak mümkün iken, kurulması planlanan bir istasyonun veya mevcut istasyonun ilerideki ihtiyaçlarını öngörmek için bu veriler istatistiksel dağılım olarak da girilebilmektedir. 

Oluşturulan metot, Ankara'da kurulu olan ve faaliyette olan bir şarj istasyonunda uygulanmıştır. Bu uygulama için Ankara iline ait güneş radyasyonu verileri PVsyst yazılımı ile üretilmiştir ve istasyonun 2023 – 2024 yıllarına ait 1 yıla yakın tüketim verileri kullanılmıştır. Alış – Satış fiyatları ise Resmî kurumlardan 2023 yılı için elde edilmiştir. Yapılan çalışma neticesinde metodun uygulanabilirliği, Ankara ilindeki şarj istasyonlarının güneş enerjisi ile desteklenmesi durumunda bu sistemlerin etkinliği hakkında değerlendirmeler yapılmıştır.

Abstract:
One of the most important factors that trigger climate change, which is considered one of the biggest problems of our age, is carbon emissions. Measures are being taken in many areas to reduce carbon emissions.One way to reduce carbon emissions in transportation is to increase the use of electric vehicles.Accordingly, the European Union bans the sale of vehicles using fossil fuels as of 2035. The rapid increase in the number of electric vehicles brings with it the need to easily meet the charging needs of these vehicles. In order to meet this need, some public institutions and organizations organize incentive programs, while electric vehicle users are establishing or planning to establish individual charging stations. Although the carbon emissions of electric vehicles are much less than vehicles running on gasoline or diesel fuel, the source of the electrical energy used as fuel in electric vehicles and its impact on the environment are also important parameters, due to the basic philosophy of electric vehicle use.


In this thesis study, a methodology is implemented to find solutions to the questions of what should be the size of photovoltaic solar panels needed if it is supported by solar energy and what should be the capacity of a battery group added to this station. The proposed method is designed to determine the required panel's installed power and battery capacity values according to the energy demand amounts of electric vehicles and solar energy production amounts by using a discrete event simulation model with a 1-hour cycle precision. While it is possible to make an analysis by entering the consumption data of an existing charging station with the developed method, these data can also be entered by using statistical distribution models to predict the future needs of a station planned to be established or an existing station.


The proposed method was applied to a charging station installed and being operated in Ankara. For this application, solar irradiation data of Ankara province was produced with PVsyst software and nearly 1 year of consumption data of an existing station for the years 2023 - 2024 were used. Buying and selling prices of electrical energy for 2023 were obtained from official institutions. As a result of the study, evaluations were made on the applicability of the method and the effectiveness of solar energy systems used with charging stations.