Elektrikli araçların bataryaları için sürdürülebilir döngüsel tedarik zinciri ağ tasarımı
Sustainable closed loop supply chain network design for electric vehicle batteries
Yazar: MEHMET SAMET ÇAKIR
Danışman: DOÇ. DR. ŞEYDA SERDAR ASAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering
Dizin: Döngüsel ekonomi = Circular economy ; Elektrikli araçlar = Electric vehicles ; Sürdürülebilirlik = Sustainability ; Çok amaçlı programlama = Multiobjective programming

Özet:
Dünya genelinde artan nüfus ve enerji tüketimi, iklim krizini derinleştiren faktörler arasında bulunmaktadır. Hızla büyüyen nüfus, fosil yakıt tüketimini ve atmosfere sera gazı salınımını artırmıştır. Aralarında Türkiye'nin de bulunduğu 175 ülke temsilcileri tarafından 22 Nisan 2016 tarihinde imzalanan Paris Antlaşması gereğince 2053 yılında net sıfır emisyon hedeflenmektedir. Bu hedef kapsamında geleneksel içten yanmalı motorlu araçlar yerine elektrikli araçların kullanımının yaygınlaştırılması için gelişmiş ve sürdürülebilir ulaşım politikaları benimsenmeye başlamıştır. Elektrikli araçların bataryaları, Avrupa Komisyonu tarafından Döngüsel Ekonomi Eylem Planı kapsamında öncelikli ürün gruplarından birisi olarak belirlenmiştir. Bu çalışmada, elektrikli araç bataryaları döngüsel ekonomi kapsamında ele alınmıştır. Elektrikli araçların bataryalarının ortalama olarak 8-10 yıl süren faydalı ömrü sonunda yeniden üretim, yeniden kullanım ve geri dönüşüm gibi stratejiler ile ekonomiye yeniden kazandırılması amaçlanmaktadır. Bu doğrultuda, 2036 yılındaki durum ve sürdürülebilirliğin üç boyutu (ekonomik, çevresel ve sosyal) dikkate alınarak tedarik zinciri ağ tasarımı için çok amaçlı bir model kurulmuştur. Ekonomik amaç tedarik zinciri maliyet minimizasyonu, çevresel amaç tedarik zinciri süreçlerinde ortaya çıkan karbon emisyon minimizasyonu, sosyal amaç ise seçilen tesislerin bulunduğu coğrafyalardaki sosyal fayda maksimizasyonu şeklinde tanımlanmıştır. Sosyal fayda değerlendirirken Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri doğrultusunda şehirlerdeki işsizlik oranı, iş bulma sebebiyle dışarıya gerçekleşen göç oranı, yoksulluk oranı, gelir eşitsizliği ve kadın-erkek istihdam eşitsizliği kriterleri kullanılmıştır. Belirlenen bu kriterler ENTROPİ yöntemi kullanılarak ağırlandırılmıştır ve modelde kullanılmıştır.  Oluşturulan model, Türkiye örneği için literatürde çok amaçlı modellerde etkin bir çözüm algoritması sunan AUGMECON2 tekniği GAMS programı ile çözüme kavuşturulmuş ve Pareto Optimal çözüm kümesi elde edilmiştir. Sonuç olarak Pareto optimal çözüm kümesinde Basit Toplamlı Ağırlıklandırma (SAW) yöntemi kullanılarak amaçları en iyileyen servis ve toplama merkezi, geri dönüşüm merkezi ve imha merkezinin yerleri alternatif iller arasından belirlenmiştir. Bu çalışma, elektrikli araç bataryalarının döngüsel sürdürülebilir tedarik zinciri ağ tasarımı kapsamında ele alınmasının sosyal, çevresel ve ekonomik faydalarını ortaya koymaktadır.

Abstract:
Increasing population and energy consumption worldwide are among the factors deepening the climate crisis. The rapidly growing population has increased fossil fuel consumption and greenhouse gas emissions into the atmosphere. According to the Paris Agreement signed on April 22, 2016 by representatives of 175 countries, including Turkey, net zero emissions are targeted by 2053. Within the scope of this target, advanced and sustainable transportation policies have started to be adopted to expand the use of electric vehicles instead of traditional internal combustion engine vehicles. The European Commission has identified electric vehicle batteries as one of the priority product groups under the Circular Economy Action Plan. In this study, electric vehicle batteries are considered within the scope of circular economy. At the end of the useful life of the batteries of electric vehicles, which lasts 8–10 years on average, they are aimed at being reintroduced to the economy through strategies such as remanufacturing, reuse, and recycling. Accordingly, a multi-objective model for supply chain network design is established, considering the situation in 2036 and the three dimensions of sustainability (economic, environmental, and social). The economic objective is defined as supply chain cost minimization, the environmental objective as carbon emission minimization in supply chain processes, and the social objective as social benefit maximization in the geographies where the selected facilities are located. In line with the Sustainable Development Goals, the unemployment rate in cities, the migration rate due to finding a job, the poverty rate, income inequality, and gender employment inequality were used to evaluate social benefits. These criteria were weighted using the ENTROPY method and used in the model. The model was solved for Turkey using the GAMS program and the AUGMECON2 method, which is a good solution algorithm for multi-objective models. This led to the discovery of a Pareto optimal solution set. So, in the Pareto optimal solution set, the Simple Additive Weighting (SAW) method was used to find the best locations for the service and collection center, recycling center, and disposal center based on the different provinces. This study demonstrates the social, environmental, and economic benefits of considering electric vehicle batteries in the context of a circular, sustainable supply chain network design.