WHEELS TO SUSTAIN: ACTIVATING THE POTENTIAL OF ELECTRIC VEHICLES FOR MULTISCALE GRID STABILITY, HEAT PUMP PENETRATION, AND RENEWABLE ENERGY INTEGRATION
SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK İÇİN TEKERLEKLER: ELEKTRİKLİ ARAÇLARIN ÇOK ÖLÇEKLİ ŞEBEKE KARARLILIĞI, ISI POMPASI YAYGINLIĞI VE YENİLENEBİLİR ENERJİ ENTEGRASYONU POTANSİYELİNİ HAREKETE GEÇİRMEK
- Tez No: 1006165
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SİDDİG OMER, DOÇ. DR. RABAH BOUKHANOUF
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Sürdürülebilir enerji, Yenilenebilir enerji, Sustainable energy, Renewable energy
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: The Unıversıty Of Nottıngham
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Sürdürülebilir Enerji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Elektrik tüketimi, nüfus artışı ve teknolojik gelişmelerle birlikte, özellikle elektrikli araçlar (EV'ler) ve ısı pompaları (HP'ler) gibi sürdürülebilir teknolojilerde artış göstermektedir. Çevre politikaları ve EV teknolojilerindeki gelişmeler, EV kullanımında önemli bir artış yaşanacağını öngörmektedir ve bu da yüksek elektrik talebine yol açmaktadır. Fosil yakıtların çevresel etkisi göz önüne alındığında, sürdürülebilir elektrik üretimi için yenilenebilir enerji kaynaklarının (YEK'lerin) entegrasyonu büyük önem taşımaktadır. Ancak, YEK'lerin kesintili doğası, enerji kalitesini ve akışını etkileyerek enerji şebekesinin kararlılığını tehdit etmektedir. Ortaya çıkan bulgular, çift yönlü enerji akışı sağlayan Vehicle-to-Everything (V2X) teknolojisiyle donatılmış EV'lerin, bu sorunları hafifletebileceğini ve dağıtık enerji kaynağı olarak hizmet edebileceğini göstermektedir; böylece YEK entegrasyonunu ve şebeke kararlılığını destekleyebilirler. Bu araştırma, Birleşik Krallık'ta (BK) bireysel hanelerden kentsel alanlara kadar farklı toplumsal ölçeklerde EV'ler, YEK'ler ve enerji arz-tüketim desenleri arasındaki etkileşimi inceleyerek, EV'lerin enerji arz-talep dengesini iyileştirme ve geniş ölçekli YEK entegrasyonunu kolaylaştırma potansiyelini araştırmayı amaçlamaktadır. Bu amacı gerçekleştirmek için, enerji talebi, arz profilleri ve EV şarj/boşaltım operasyonlarındaki değişkenlik ve belirsizlikleri ele alan kapsamlı stokastik modeller geliştirilmiştir. EV'lerin, yenilenebilir enerji kullanımını artırmak amacıyla ev enerji yönetiminde nasıl kullanılabileceği incelenmiştir. Sürdürülebilir yerleşim alanlarında şarj yönetimi stratejilerine sahip EV'lerin, enerji yönetimi, şebeke kararlılığı ve YEK entegrasyonu üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. Ayrıca, kentsel bağlamda EV'ler ile kesintili YEK'lerin bütünleşik analizi yapılmış; enerji yüklerinin dengelenmesi ve yenilenebilir enerji kullanımının maksimize edilmesi hedeflenmiştir. Bu çalışma, bireysel hanelerden kentsel ölçeğe kadar EV'ler, YEK'ler ve enerji tüketim desenleri arasındaki dinamikleri araştırmak amacıyla çeşitli stokastik analizler, simülasyonlar ve analitik teknikler kullanmıştır. Çok ölçekli yaklaşım, bu unsurlar arasındaki etkileşimleri ve sinerjileri kapsamlı şekilde anlayarak, mevcut ve gelecekteki enerji sistemlerindeki karmaşıklıkları ve belirsizlikleri ele almıştır. Bu araştırma, elektrikli araçların enerji yüklerini yönetmede ve yenilenebilir enerji entegrasyonunu artırmada farklı toplumsal ölçeklerde oynayabileceği potansiyel kritik rolü vurgulamaktadır. Isıtma talepleriyle birlikte kullanıldığında potansiyel aşırı yüklenme sorunları gözlemlense de, EV'ler aynı zamanda gelişmiş enerji depolama birimleri olarak hizmet etmiştir. EV'lerin hava kaynaklı ısı pompaları (ASHP) gibi sürdürülebilir ısıtma çözümleriyle entegrasyonu, enerji yönetimini önemli ölçüde iyileştirmiştir. Mikro ölçekte, V2X teknolojisine sahip EV'ler, hane düzeyinde enerji yüklerini etkin şekilde yönetmiş ve yenilenebilir enerji kullanımını artırmıştır. Topluluk ölçeğinde ise, akıllı şarj (V1G) ve araçtan şebekeye (V2G) gibi koordineli stratejiler, enerji yönetimini geliştirmiş, şebekeyi dengelemiş ve yüksek düzeyde yenilenebilir enerji katkısı sağlamıştır. Kentsel düzeyde ise, stratejik EV şarj ve boşaltım operasyonları, enerji açıklarının giderilmesinde ve yenilenebilir enerji kullanımının optimizasyonunda kilit rol oynamıştır. V2X gibi ileri teknolojiler, enerji arz-talep dengesini sağlamada, pik yük sorunlarını hafifletmede ve şebeke verimliliğini artırmada hayati öneme sahip olmuş, bu da BK'nin düşük karbonlu bir geleceğe geçişi için kritik bir adım olmuştur. Araştırmanın bulguları, politika yapıcılar ve paydaşlar için değerli içgörüler sunarak, EV ve YEK'lerin sürdürülebilir ve dirençli bir enerji sistemi geliştirmede potansiyelini en üst düzeye çıkarmaya yönelik bir strateji ortaya koymaktadır. Ancak, EV'lerin olumlu katkılarına rağmen, özellikle soğuk mevsimlerdeki daha yüksek yüklenme riskleri göz önünde bulundurulduğunda, gelecekteki enerji sistemleri için ilave gelişmiş yönetim stratejilerine ihtiyaç duyulmaktadır. Paydaşlar, bu zorlukları etkili bir şekilde ele alabilmek için her ölçek düzeyinde ulaşılan özel sonuçları dikkate almalıdır.
Özet (Çeviri)
Electricity consumption is rising with population growth and technological advancements, particularly in sustainable technologies such as electric vehicles (EVs) and heat pumps (HPs). Environmental policies and advancements in EV technology predict a significant increase in EV adoption, which leads to high electricity demand. Given the environmental impact of fossil fuels, integrating renewable energy sources (RESs) is essential for sustainable electricity generation. However, the intermittent nature of RESs challenges power grid stability, affecting power quality and flow. Emerging evidence suggests that EVs, equipped with Vehicle-to-Everything (V2X) technology, can mitigate these issues by acting as distributed energy resources with bidirectional energy flow capabilities, supporting RES integration and grid stability. This research aims to investigate the potential of EVs to enhance energy supply-demand balance and facilitate large-scale RES integration by examining the interaction between EVs, RESs, and energy supply and consumption patterns across various societal scales in the United Kingdom (UK), from individual households to urban areas. To achieve this aim, the research focuses on developing comprehensive stochastic models that address the variabilities and uncertainties in energy demand, supply profiles, and EV charging/discharging operations. It examines how EVs can be utilised for home energy management to enhance RES utilisation. It assesses the impact of EVs with charging management strategies in sustainable residential communities to improve energy management, grid stability and RES integration. Additionally, the study performs an integrated analysis of EVs and intermittent RESs in an urban context to balance energy loads and maximise renewable energy (RE) use. This research employs a range of stochastic analyses, simulations, and analytical techniques to explore the dynamics between EVs, RESs, and energy consumption patterns from individual households to urban areas. The multi-scale approach provides a comprehensive understanding of the interactions and synergies between these elements, addressing the complexities and uncertainties in current and future energy systems. Overall, this research emphasised the potential critical role of EVs in managing energy loads and enhancing RES integration across different societal scales. Despite potential overloading issues when paired with heating demands, EVs also served as advanced storage units. Integrating EVs with sustainable heating solutions, like air-source heat pumps (ASHPs), significantly improved energy management. At the micro-level, EVs equipped with V2X technology effectively managed household energy loads and increased RE usage. At the community level, coordinated actions using smart charging (V1G) and Vehicle-to-Grid (V2G) enhanced energy management and supported substantial RE contributions, stabilising the grid. At the urban scale, strategic EV charging and discharging operations were crucial for addressing energy shortfalls and optimising RE utilisation. Advanced technologies like V2X were essential for balancing energy supply and demand, mitigating peak load issues, and enhancing grid efficiency, which is vital for the UK's transition to a low-carbon future. The findings provide valuable insights for policymakers and stakeholders, presenting a strategy to maximise the potential of EVs and RESs in developing a sustainable and resilient energy system. However, future energy systems require additional advanced management strategies even with EVs' potential positive contributions, particularly during cold seasons with higher overloading risks. Stakeholders must consider the specific conclusions drawn at each scale to address these challenges effectively.
Benzer Tezler
- AlSi7Mg T6, AlSi7Mg AND AlSi11Mg Alaşımlarının binek araç jant malzemesi olarak kullanılabilirliklerinin araştırılması
Study of AlSi7Mg T6, AlSi7Mg AND AlSi11Mg alloys applications as an automobile wheel material
DİDEM TARKUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CELALETDİN ERGUN
- Elektrikli taşıtlar için doğrudan sürüşlü ve bulanık patinaj önleyicili bir tahrik sistemi
Başlık çevirisi yok
AZMİ DEMİREL
Doktora
Türkçe
1998
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEJAT TUNCAY
- Dolapdere semti ve Evangelistria Rum Ortodoks Kilisesi koruma önerileri
Conservation proposal for district of Dolapdere and Evangelistria Greek Orthodox Church
ESİN AŞIK
Doktora
Türkçe
2015
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE ZEYNEP AHUNBAY
- Lastik tekerlekli yükleyicilerin taşıyıcı kol tasarımının iyileştirilmesi
Improvement of the wheel loaders's bell cranks design
AHMET CİHAN ÇOLPAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Makine MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüTasarım ve İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. FEHMİ ERZİNCANLI
- Tüketim toplumu kavramı üzerinden“They Live”filminin göstergebilimsel analizi
Semiotic analysis of the film“They Live”through the concept of consumption
PIRIL YURDAKOŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İletişim BilimleriDoğuş Üniversitesiİletişim Bilimleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZLEM ERKMEN