Elektrikli mikro-mobilite araçları için yenilikçi bir solar şarj istasyonu tasarımı ve optimum konum belirlemesi
Innovative solar charging station design and determination of the optimal location for electric micro-mobility vehicles
Yazar: EMRE TOPCU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN HÜSEYİN ÇEVİK
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde, şehir içi ulaşım giderek artan nüfus yoğunluğu, trafik sıkışıklığı ve çevresel endişeler nedeniyle önemli bir değişim sürecinden geçmektedir. Bu geçişte özellikle şehir içi kısa mesafeler için kullanılan e-bike, e-scooter gibi yeni nesil elektrikli mikro mobilite araçların sayısı artmış bulunmaktadır. Bu artışla birlikte bu araçların şarj etme ve park etme gibi çözülmesi gereken problemler ortaya çıkmıştır.
 Bu tez çalışmasında, ilk olarak araçların enerji ihtiyacını PV (Fotovoltaik) panellerden karşılayan çevre dostu bir şarj istasyonu tasarımı yapılmıştır. Bu tasarım araçlar için aynı zamanda düzenli ve güvenli bir park imkânı sunmaktadır. Şarj istasyonunun PV panellerin yerleşimi ve araçlar için kilit bağlanacak yerlerinin olması nedeniyle kabin şeklinde bir tasarım olması gerekmektedir. Bu çözüm maliyetli ve ekstra bir alan işgal edeceği için, Konya'da bulunan şehir içi otobüs duraklarının alt yapısı kullanılarak bir tasarım gerçekleştirilmiştir. Böylece mevcut otobüs duraklarına yapılacak küçük bir ekleme ile çok amaçlı bir tasarım yapılmıştır. Tasarım aşamasında mevcuttaki otobüs duraklarının gerçek konum, yön ve boyutları esas alınarak, şarj istasyonu için 3d modeller çıkarılmıştır. 
 İkinci olarak yapılan bu tasarım için optimum konumun belirlemesi gerçekleştirilmiştir. Yapılan tasarımın hangi otobüs durağına kurulacağının belirlenmesi için Yazır Mahallesi pilot bölge seçilmiştir. Bu mahallede yer alan 10 otobüs durağı belirlenmiştir. Kriterler olarak; Okula uzaklık, Anayola uzaklık, Bisiklet sayısı, Güvenlik, Tramvay durağına uzaklık, Güneş elverişliliği, Avm' ye uzaklık, Elektrik Şebekesine uzaklık, Nüfus yoğunluğu, Yatırım maliyeti olmak üzere toplamda 10 kriter belirlenmiştir. Güneş ışığı kriteri için, her bir durak etrafındaki ağaç, bina gibi gölgelenme etkileri dikkate alınarak PVsol programında yıllık güneş ışığı analizi yapılmıştır. Analiz sonucunda PV panellerin yıllık gölgelenme oranları 0.8-20.7% aralığında çıkmıştır. Şarj istasyonu konumunun belirlenmesinde hangi kriterlerin daha öncelikli olduğunun belirlenmesi için Konya Büyükşehir Belediyesine Bağlı Sürdürülebilir Ulaşım ve Hareketlilik Şube Müdürlüğündeki çalışan uzmanlar ve bisiklet kullanıcılarına anket yapılmıştır. Belirlenen kriterler ve anket sonuçlarına, Çok Kriterli Karar Verme Analizi (AHP), Çok kriterli optimizasyon ve uzlaşık çözüm (VIKOR), İdeal Çözüme Benzerliğe Göre Tercih Sırası Tekniği (TOPSIS) yöntemleri uygulanarak optimum şarj istasyonu konumu belirlenmiştir.
 Sonuç olarak bu tasarım, bireysel araç sahipleri için şarj ve güvenlik kaygılarını hafifletirken, paylaşımlı araçlar için düzenli park yeri sağlayarak yaya trafiğine engel olmadan işletme maliyetlerini azaltır. Ayrıca otobüs duraklarının kullanılmasıyla, insanların ve kameraların bulunduğu bölgeler, kullanıcıların araçlarını şarj ve park etmesi için daha güvenli olacaktır. Şarj istasyonunun kurulacağı optimum lokasyonun belirlenmesi, kaynakların daha verimli kullanılmasıyla çoklu fayda sağlamıştır.

Abstract:
Nowadays, urban transportation is undergoing significant changes due to increasing population density, traffic congestion, and environmental concerns. In this transition, the number of new generation electric micro-mobility vehicles, such as e-bikes and e-scooters, used for short distances within the city has increased. With this increase, problems such as charging and parking these vehicles have emerged.
In this thesis, first, an environmentally friendly charging station design that meets the energy needs of vehicles from PV (Photovoltaic) panels was made. This design also provides regular and secure parking opportunities for the vehicles. The charging station needs to have a cabin design due to the layout of the PV panels and the places where vehicles can be locked. Since this solution is costly and occupies extra space, a design was implemented using the infrastructure of bus stops located in Konya. Thus, a multifunctional design was created with a small addition to the existing bus stops. During the design phase, 3D models were created for the charging station based on the real location, orientation, and dimensions of the existing bus stops.
Secondly, the optimal location for this design was determined. To decide which bus stop the design would be implemented at, Yazır Neighborhood was selected as a pilot area. Ten bus stops in this neighborhood were identified. Ten criteria were set: Distance to school, Distance to the main road, Number of bicycles, Security, Distance to the tram stop, Solar feasibility, Distance to the mall, Distance to the grid, Population density, and Investment cost. For the solar feasibility criterion, an annual solar analysis was performed in the PVsol program, considering shading effects from trees, buildings, etc., around each stop. As a result of the analysis, the annual shading rates of the PV panels ranged from 0.8% to 20.7%. To determine which criteria were more prioritized in determining the location of the charging station, surveys were conducted with experts from the Sustainable Transportation and Mobility Branch Directorate of Konya Metropolitan Municipality and bicycle users. The optimal charging station location was determined by applying the Multi-Criteria Decision-Making Analysis (AHP), Multi-Criteria Optimization and Compromise Solution (VIKOR), Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) methods based on the determined criteria and survey results.
As a result, this design alleviates charging and security concerns for individual vehicle owners while providing regular parking for shared vehicles, reducing operating costs without obstructing pedestrian traffic. Additionally, using bus stops ensures that areas where people and cameras are present are safer for users to charge and park their vehicles. Determining the optimal location for the charging station provided multiple benefits by utilizing resources more efficiently.