Yenilenebilir enerji kaynakları ve elektrikli araçların birlikte idaresi
Management of renewable energy resources and electrical vehicles together
- Tez No: 1018371
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞEN DEMİRÖREN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yenilenebilir enerji kaynakları; ekonomik, jeostratejik, jeopolitik, çevresel etmenler ile insanlık için vazgeçilmez bir kavram haline gelmiştir. Sürdürülebilir enerji politikaları ihtiyacı ve sanayi devrimi ile birlikte doğanın artık geri dönüşü zor bir düzeyde kirletilmiş olması insanlığı önlemler almaya itmiştir. Elektrikli araçların 19. yüzyılda ortaya çıkmasından sonra geçen yüzyılın üzerinde süre sonunda yeniden yaygınlaşmaya başlaması yenilenebilir enerji kaynaklarının önemini arttırmıştır. Elektrik üretimi dışında insanlığın en önemli enerji ihtiyacını doğuran nakliye sektörünün bağlı olduğu fosil yakıtlar, elektrikli araç batarya teknolojinin gelişmesi ile birlikte yerini yenilenebilir enerji kaynakları ile üretilen elektriğe bırakmak üzeredir. Bu noktada üretilen elektriğin kaynağı çok önemlidir. Zira fosil yakıtlara dayanan elektrik üretimi, elektrikli araçların sağlayacağı potansiyel etkileri motor verimliliği düzeyine indirecektir. Elektrikli araçların kullanımının artması; şarj ihtiyacının giderilmesi noktasında sadece ihtiyaç duyulacak enerji kaynağının şekil değiştirmesi açısından değil, aynı zamanda doğacak bu yeni elektrik ihtiyacının mevcut şebeke altyapı yeterliliği açısından da önlemler almayı gerektirecektir. Bu tez çalışmasında model bir yerleşim yerinde, model bir şebeke parçası üzerinde elektrikli araç şarj yükünün şebeke üzerindeki zorlayıcı etkileri belirlenen senaryolar üzerinden sunulmuştur. Yenilenebilir enerji kaynağı olarak seçilen GES uygulamaları seçilmiş ve modele çeşitli senaryo başlıkları ile eklenmiştir. V2G teknolojisinin puant gücü yönetmek için kullanıldığı senaryo başlıkları ile GES ile yapılan üretimden alınacak faydaların yükseltilebileceği gösterilmiştir. Elektrikli araçların şarj ihtiyacı park anında karşılanabildiği için şehirler arası ücretli yollarda görebildiğimiz toplu şarj alanlarını henüz şehir içlerinde görmemekteyiz. Bununla birlikte araçların sayısı arttıkça konut alanlarında altyapı kısıtları sebebiyle mevcut kapasitenin en uygun şekilde kullanılması ihtiyacı günyüzüne çıkacaktır. Konut alanlarında doğrudan ticari bir aracı olmaksızın şarj ihtiyacının giderilebilmesi araçları hem mali açıdan hem kullanım kolaylığı açısından daha cazip hale getirecektir. Bunun dışında ani ihtiyaç durumunda veya konut alanından uzak bir konumda ihtiyaç duyulan enerji tedariğinin halka açık akaryakıt istasyonu benzeri noktalarda hızlı bir şekilde giderilebilmesi elektrikli araçlara güveni arttıracaktır ve elektrikli araçların daha tercih edilebilir olmasını sağlayacaktır. Tez çalışmasında sadece konutta şarj, sadece halka açık istasyonlarda şarj imkanı olan senaryolar akıllı şarj ve yük paylaşımı sistemi kurulmasına ek olarak V2G ve GES imkanlarının da bulunduğu çeşitli senaryolarla detaylandırılmıştır. Bunun için belirli sayıda konut bulunduran sitelerden oluşan model bir semt tasarlanmıştır. Model semtin lokasyonu olarak kabul edilen Kocaeli ili Körfez ve Derince ilçelerinin coğrafi konumu üzerine solar geometri kullanılarak güneş enerjisi potansiyeli yılın en uzun ve en kısa günlerine yakın günler olan 16 Haziran ve 23 Aralık tarihleri için hesaplanmıştır. Bu tarihler baz alınarak model semtin güneş enerji potansiyeli hesaplanmıştır. Hiçbir elektrikli araç yükü bulundurmadığı varsayılan bu model semti oluşturan sitelerin ve ortak ticaret alanının beslendiği elektrik şebekesi, Powerworld programı üzerinde kendi kendine yetecek ve bir hatta gerçekleşen arıza durumunda açık ring halinde hizmet verecek kapasitede olacak şekilde oluşturulmuştur. Bu temel şebeke üzerine elektrik araç şarj yükü, GES kaynağı, akıllı şarj ve yük akışı, V2G teknolojisinin sağladığı esneklik çeşitli kombinasyonlar ile eklenerek Powerworld programı kullanılarak belirlenmiş senaryolar değerlendirilmiştir. Model semt üzerinde senaryolar için ihtiyaç duyulan şarj cihazları, şarj için ihtiyaç duyulan altyapı, akıllı şarj sistemi için ihtiyaç duyulan ağ ve otomasyon sistemleri, hızlı şarj istasyonları ve ESS tesisi, GES tesisi, tedarik ve kurulum maliyetleri sunulmuştur. Senaryolar üzerinden işletme maliyetleri senaryoların niteliklerine göre hesaplanmıştır. Senaryoların karbon salınımı yönünden sağlayacağı faydalar belirlenmiştir. Senaryolar; kullanıcılar için sağlayacağı ekonomik fayda, yapılan yatırımın geri dönüş süresi, 5 yıllık süre zarfında sağlanacak toplam fayda, karbon salınımı faydası yönlerinden kıyaslanarak yöntemlerin avantajları ve dezavantajları gösterilmiştir. Türkiye üzerinde demografik ve ekonomik veriler kullanılarak model semtte elde edileceği hesaplanan faydalar kullanılarak değerlendirilmelerde bulunulmuştur. Ulusal ölçekte dış ticaret açığı ve karbon salınımı üzerinde elektrikli araçların ve yenilenebilir enerji kaynaklarının birlikte idaresi sayesinde sağlanabilecek potansiyel faydalar hesaplanmıştır ve açıklanmıştır.
Özet (Çeviri)
Renewable energy sources have become an indispensable concept for humanity due to economic, geostrategic, geopolitical, and environmental factors. The need for sustainable energy policies, along with the irreversible level of environmental pollution caused by the Industrial Revolution, has compelled humanity to take action. After their emergence in the 19th century, electric vehicles have begun to regain widespread adoption after more than a century, further increasing the importance of renewable energy sources. Fossil fuels, which the transportation sector -one of the most critical energy demands apart from electricity generation- depends on, are on the verge of being replaced by electricity generated from renewable energy sources, thanks to advancements in electric vehicle battery technology. At this point, the source of electricity generation becomes critically important. If electricity is produced from fossil fuels, the potential benefits of electric vehicles may be reduced merely to improvements in engine efficiency. The increasing use of electric vehicles will not only transform the type of energy required to meet charging needs, but will also necessitate measures to ensure that existing grid infrastructure can adequately handle the additional electricity demand that will arise. In this thesis, the challenging impacts of electric vehicle charging loads on the grid are presented through defined scenarios, based on a model distribution utility within a representative residential area. Photovoltaic (PV) systems, selected as the renewable energy source, were incorporated into the model under various scenario frameworks. Additionally, scenarios in which Vehicle-to-Grid (V2G) technology is utilized for peak load management demonstrate that the benefits derived from PV-based generation can be further enhanced. V2G application especially for peak-shaving provides effective benefits. Since the charging needs of electric vehicles can be met while they are parked, largescale charging hubs -commonly seen on intercity toll roads- are not yet widespread in urban areas. However, as the number of electric vehicles increases, the need to utilize existing capacity in the most efficient way will become more evident, especially in residential areas where infrastructure constraints exist. Fast growing charging industry will faced cost of upgrading infrastructure to make convenient to the increasing capacity. Meeting charging needs directly within residential areas, without the need for a commercial intermediary, will make electric vehicles more attractive both economically and in terms of ease of use. On the other hand, the ability to quickly meet energy demands in urgent situations or at locations far away its own residential areas -through publicly accessible stations similar to conventional fuel stations- will increase trust in electric vehicles and enhance their overall adoption. The comfort of petroleum stations for users created habits enduring across generations. The users will seek out these habits. In this thesis, scenarios including only residential charging and only public charging infrastructure are examined, alongside more advanced configurations incorporating smart charging and load sharing systems, as well as Vehicle-to-Grid (V2G) and photovoltaic (PV) capabilities. For this purpose, a model neighborhood composed of residential gated communities with a defined number of housing units was designed. The communities with their parking lots are used for presenting infrastracture requirements of charging facilities. The cables, circuit breakers and other elements of charging infrastructure are designed for the charging capacity of the community. The solar energy potential of the model neighborhood -assumed to be located in the Körfez and Derince districts of Kocaeli province- was calculated using solar geometry for two representative dates: June 16 and December 23, corresponding to periods close to the longest and shortest days of the year. Based on these dates, the overall solar energy potential of the model area was determined. Overall annual solar energy potential is used due to make comparison with situation of using fossil fuel for transportation in cases of economical and enviromental benefits. Assuming no electric vehicle load, the electrical utility supplying the residential communities and a shared commercial area was modeled in the PowerWorld software. The utility was designed to be self-sufficient and capable of operating in an open-ring configuration in the event of a fault on any line. One of the main goal in this thesis is to present an improvement action plan and strategic road map for improvement of electrical vehicle charging loads by conserving self-sufficiency of the utitiliy to operate in any case of open-ring configuration due to any unforeseeable fault. By adding onto the base utility specified over modeled neighbourhood, various combinations of electric vehicle charging loads, PV generation, smart charging and load management strategies, and the flexibility provided by V2G technology were integrated to create scenarios . The specified scenarios were then analyzed and evaluated using the PowerWorld simulation program. For the scenarios applied to the model neighborhood, the required charging equipment, charging infrastructure, network and automation systems for smart charging, fast charging stations, Energy Storage System (ESS) facilities, and photovoltaic (PV) installations, along with their procurement and installation costs, are presented. Operating costs for each scenario were calculated to their specific characteristics. Additionally, the environmental benefits of the scenarios were assessed in terms of carbon emission reductions. The scenarios are grouped by their topological differences for comparison. Residental and public applications are assessed in their groups in some cases due to precision and accuracy. The scenarios were compared based on the economic benefits provided to users, the payback period of the investments, the total benefits over a five-year period, and their impact on carbon emissions. Through this comparative analysis, the advantages and disadvantages of each approach were clearly demonstrated. Furthermore, evaluations were conducted using demographic and economic data for Türkiye, based on the projected benefits obtained from the model neighborhood. The potential contributions of coordinated electric vehicle adoption and renewable energy utilization to reducing the national current account deficit and carbon emissions were also calculated and discussed.
Benzer Tezler
- Elektrikli araçların elektrik tüketimini karşılama potansiyeli ve yenilenebilir enerji kaynaklarıyla entegrasyonu
Potential of meeting electric vehicle electricity demand and integration with renewable energy sources
MUHAMMED MESUT HAŞİMİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
EnerjiŞırnak ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN GÜRBÜZ
- Elektrikli araç şarj istasyonları ve yenilenebilir enerji kaynakları entegrasyonunun savunma sanayi alanında uygulanabilirliğinin araştırılması
Investigation of the applicability of the integration of electric vehicle charging stations and renewable energy sources in the field of defence industry
DİLARA İSAOĞULLARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Savunma ve Savunma TeknolojileriSivas Cumhuriyet ÜniversitesiSavunma Sanayi Teknoloji ve Stratejileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NAZİLE YILANKIRKAN
- Talep tarafı yönetimi kullanılarak konutlar için merkezi batarya veya elektrikli araç bataryası ile desteklenen PV güç sisteminin boyutlandırılması,enerji yönetimi ve ekonomik analizi
Sizing, energy management and economic analysis of PV powered micro grid with community battery or ev battery storage considering demand response
GÜL FERAY SEZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KIVANÇ BAŞARAN
- Elektrikli araç şarjının şebeke etkisini iyileştirmek için yenilenebilir enerji kaynakları ile desteklenen araçtan şebekeye (V2G) enerji yönetim sistemi
Vehicle-to-grid (V2G) energy management system supported by renewable energy sources to improve the grid effect of electric vehicle charging
SAİD YAYLA
Doktora
Türkçe
2024
EnerjiKocaeli ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENGİN ÖZDEMİR