Batarya sistemlerinde yeniden kullanım uygulamaları için optimum süre ve performans parametrelerinin uygulamalara özel olarak belirlenmesi
Application-specific determination of optimum time and performance parameters for reuse applications in battery systems
- Tez No: 1009351
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALİ RIFAT BOYNUEĞRİ, DOÇ. DR. TUNÇ DURMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yenilenebilir enerji kaynaklarının hızlı yayılımı ve enerji dönüşümündeki artan elektrifikasyon eğilimleri, enerji depolama sistemlerinin (EDS) güç sistemlerinde sürdürülebilir ve güvenilir enerji arzının temel bileşeni hâline gelmesine neden olmuştur. Bununla birlikte, elektrikli araç (EA) sayısındaki hızlı artış, batarya gereksinimini önemli ölçüde büyütmüş ve bu talep giderek artan bir eğilim göstermektedir. Bu talebin büyük bölümü, enerji yoğunluğu ve güvenilir performansları nedeniyle yaygın biçimde tercih edilen lityum-iyon bataryalarla karşılanmaktadır. Bu durum, lityum-iyon bataryaların kullanım hacmini hızla artırarak ömrünü tamamlayan batarya miktarının da yükselmesine yol açmıştır. Artan batarya kullanımı ve artan atık batarya sorunlarına çözüm olarak geliştirilen İkinci Ömür Batarya (İÖB) konsepti, ilk kullanım ömrünü tamamlayan bataryaların yeniden kullanılmasını hedefleyen ve hızla önem kazanan bir araştırma alanı hâline gelmiştir. Bu konsept hem çevresel sürdürülebilirliği hem de ekonomik verimliliği destekleyen önemli bir yaklaşım olarak öne çıkmıştır. Bu tez çalışmasında, İÖB konseptinin teknik ve ekonomik yönleriyle bütüncül biçimde değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, lityum-iyon batarya teknolojileri ve yaşlanma mekanizmaları incelenmiş, literatürdeki tekno-ekonomik analizler incelenmiş ve değerlendirme metodolojisi sunulmuştur. İÖB'lerin yaşlanma süreçlerinin doğru biçimde temsil edilebilmesi amacıyla gelişmiş bir dinamik yaşlanma modeli oluşturulmuştur. Bu model, batarya ömrü ve boyutlandırmasının yanı sıra bunlara bağlı ekonomik değişkenlerin Net bugünkü değer (NBD) üzerindeki etkilerini bütüncül olarak değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Bunun yanı sıra, fiyat belirsizliği sorununa çözüm getirmek amacıyla İÖB fiyat belirleme modeli geliştirilmiş, böylece İÖB'lerin pazarda kabulünü sınırlayan bu belirsizliğin aşılması hedeflenmiştir. Ekonomik değerlendirme sürecinde, İÖB araştırmalarında daha önce kullanılmamış olan Sinking Fund yöntemi uygulanmış, fırsat maliyetleri ve devlet teşvikleri modele entegre edilmiştir. Böylece, tekno-ekonomik analizlerin güvenilirliği ve gerçek yatırım koşullarını yansıtma kabiliyeti güçlendirilmiştir. Bununla birlikte, İÖB'lerin uygulama koşullarına uygun optimum işletme stratejilerinin elde edilmesi amacıyla İÖB işletme koşulları optimizasyonu modeli sunulmuştur. Bu model kapsamında, uygulamaya özgü güç profili altında bataryaların C-rate değerleri optimizasyon öncesi süreciyle hesaplanmış, yaşlanma etkileri doğrusal hâle getirilerek hesaplama süreci hızlandırılmıştır. Geliştirilen modeller test edilerek İÖB'lerin teknik ve ekonomik performansları incelenmiş ve elde edilen bulguların enerji depolama sistemlerine entegrasyona katkısı ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
The rapid expansion of renewable energy sources and the increasing electrification trend in energy transition have made energy storage systems (ESS) a fundamental component for ensuring sustainable and reliable power supply. Meanwhile, the fast-growing number of electric vehicles (EVs) has significantly increased the demand for batteries, a trend that continues to rise. This demand is predominantly met by lithium-ion batteries due to their high energy density and reliable performance. This situation has rapidly increased the utilization of lithium-ion batteries, consequently leading to a rise in the number of batteries reaching end-of-life. As a solution to the growing challenges of increased battery usage and waste battery accumulation, the Second-Life Battery (SLB) concept has emerged as a rapidly developing research field that aims to enable the reuse of batteries after their first life. This concept has gained prominence as an approach that supports both environmental sustainability and economic efficiency. This thesis aims to provide a comprehensive techno-economic assessment of the SLB concept by integrating its technical and economic dimensions. Within this scope, lithium-ion battery technologies and aging mechanisms were examined, relevant techno-economic studies were reviewed, and a structured evaluation methodology was proposed. To accurately represent the aging behavior of SLBs, an advanced dynamic degradation model was developed. This model aims to evaluate, in an integrated manner, the effects of battery lifetime, sizing, and related economic parameters on the system's Net Present Value (NPV). Furthermore, to address the issue of price uncertainty, an SLB price determination model was developed to mitigate one of the major barriers to market acceptance of SLBs. In the economic evaluation process, the Sinking Fund method, which has not previously been used in SLB research, was implemented, while opportunity costs and government incentives were incorporated into the analysis. In this way, the reliability of the techno-economic assessments and their ability to reflect real investment conditions were significantly enhanced. The developed models were tested under application scenarios, enabling the assessment of the technical and economic performance of SLBs. The obtained results highlight the potential contributions of SLBs to the integration of energy storage systems.
Benzer Tezler
- Advanced evolutionary computation for distributionsystem automation
Dağıtım şebekesi otomasyonu için gelişmiş evrimsel algoritmalar
BAHMAN AHMADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYDOĞAN ÖZDEMİR
DR. ÖĞR. ÜYESİ OGUZHAN CEYLAN
- Modelling longitudinal motion of an electric vehicle and wheel slip control through NN based uncertainty prediction
Elektrikli aracın boyuna hareketinin modellenmesi ve yapay sinir ağı tabanlı belirsizlik kestirimli tekerlek kayma kontrolü
DUYGU ÖZYILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OVSANNA SETA ESTRADA
- Sızdırmazlık cam bileşimlerinin geliştirilmesi, farklı yöntemlerle şekillendirilmesi ve karakterizasyonu
Development of sealing glass compositions, forming with different techniques and their characterization
MELİS CAN ÖZDEMİR YANIK
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜHEYLA AYDIN
DOÇ. DR. ESİN GÜNAY
- Contributions to the determination of optimized driving strategies for electric vehicles using artificial intelligence based methods
Elektrikli araçlar için yapay zeka tabanlı yöntemlerle en uygunlaştırılmış sürüş stratejilerinin belirlenmesine katkılar
UFUK BOLAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
DOÇ. DR. GÜLCİHAN ÖZDEMİR
- A novel current reuse low noise amplifier design operating in 10-18 ghz
10-18 ghz frekans aralığında özgün bir akım yeniden kullanımlı düşük gürültülü yükselteç tasarımı
YAVUZHAN YAVUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA BERKE YELTEN