Elektrikli araçların entegre edildiği bir kampüs mikro şebekenin optimal tasarımı ve tekno-ekonomik analizi
Optimal design and techno-economic analysis of a campus microgrid integrating electric vehicles
- Tez No: 961204
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İPEK ÇETİNBAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi (ESOGÜ) kampüs ölçeğinde, şebekeye bağlı hibrit bir mikro şebekenin fotovoltaik (FV) üretim sistemi, batarya enerji depolama sistemi ve elektrikli araç şarj entegrasyonuyla teknik-ekonomik yapılabilirliğini ve işletme performansını değerlendirmektedir. Hibrit yenilenebilirlerin optimizasyonu için kullanılan HOMER Grid modeliyle; FV gücünün 300–800 kW aralığında değiştiği, batarya enerji depolama sisteminin 200 kWh sabit tutulduğu, elektrikli araç bağlantı sürelerinin 3–6 saat arasında olduğu, anlık talebe dayalı ve ertelenebilir/akıllı şarj stratejilerinin karşılaştırıldığı ve tek zamanlı ile çok zamanlı şebeke tarifelerinin denendiği toplam yirmidört senaryo modellenmiştir. Performans, net bugünkü maliyet, birim enerji maliyeti, yenilenebilir payı ve hizmet güvenilirliği ölçütleriyle karşılaştırılmıştır. Senaryo grupları genelinde, daha yüksek FV gücü ve ertelenebilir şarj uygulamaları yenilenebilir payını sistematik biçimde artırmış, şebekeye bağımlılığı ve maliyetleri azaltmıştır; ancak 700–800 kW aralığından sonra azalan marjinal faydalar gözlenmiştir. Elektrikli araç bağlantı süresinin 3 saat olduğu durumda, en iyi yapılandırma olan senaryo 6; 800 kW FV, 200 kWh batarya enerji depolama sistemi ve tek zamanlı tarife altında çalışan 613 kW çift yönlü dönüştürücüden oluşmaktadır. Senaryo 6, 0,04765 $/kWh birim enerji maliyeti ve −13060,58 $ net bugünkü maliyet elde etmiş; yenilenebilir payı %73,4, şebekeden satın alım %25,50 ve şebekeye satış %40,30 olmuştur. Elektrikli araç hizmet kalitesi yıllık 10022 oturum, yıllık 534066 kWh enerji teslimi ve günde ortalama 2,50 kaçırılan oturum düzeyinde korunmuştur. Duyarlılık analizlerinde; FV bozunumu %0,8/0,9/1,0/yıl, tarife artış oranları %29,80/32,78/55,55/yıl, elektrikli araç şarj fiyat artışları %20/25/30/yıl ve kampüs yük artışı %0,5/1,0/yıl incelenmiştir. Uzun vadede artan FV bozunumu ve tarife artışları maliyetleri yükseltmiş, yenilenebilir payını %65,90'a düşürmüştür. Buna karşın hizmet güvenilirliğinin korunması, sürdürülebilirlik için tarife-duyarlı işletme, talep yönetimi ve kademeli kapasite artışının önemini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis evaluates the techno-economic feasibility and operational performance of a grid-connected hybrid microgrid at the campus scale of Eskişehir Osmangazi University (ESOGU), integrating a photovoltaic (PV) generation system, a battery energy storage system, and electric vehicle charging. Using the HOMER Grid model for hybrid renewable optimization, a total of twenty-four scenarios were simulated, in which PV capacity ranged from 300–800 kW, the battery energy storage system was fixed at 200 kWh, electric vehicle connection durations varied between 3–6 hours, and both instantaneous demand-based and deferred or smart charging strategies were compared under single-time and time-of-use grid tariffs. Performance was assessed in terms of net present cost, cost of energy, renewable fraction, and service reliability. Across scenario groups, higher PV capacities and deferreable charging strategies systematically increased the renewable share while reducing grid dependency and costs; however, diminishing marginal benefits were observed beyond 700–800 kW. Under a 3-hour electric vehicle connection duration, the optimal configuration (Scenario 6) consisted of an 800 kW PV system, a 200 kWh battery energy storage system, and a 613 kW bidirectional converter under the single-time tariff. Scenario 6 achieved cost of energy of 0.04765 dollars per kilowatt-hour and a net present cost of −13,060.58 dollars, with a renewable fraction of 73.40%, grid purchases of 25.50%, and grid sales of 40.30%. The quality of electric vehicle service was preserved at 10,022 annual charging sessions, 534,066 kilowatt-hours of annual energy delivery, and an average of 2.50 missed sessions per day. Sensitivity analyses examined PV degradation rates of 0.8/0.9/1.0 percent per year, tariff escalation rates of 29.80/32.78/55.55 percent per year, electric vehicle charging price increases of 20/25/30 percent per year, and campus load growth of 0.5/1.0 percent per year. In the long term, rising PV degradation and tariff increases raised costs and reduced the renewable share to 65.90%. Nevertheless, the preservation of service reliability underscores the importance of tariff-responsive operation, demand management, and phased capacity expansion for sustainability.
Benzer Tezler
- Yenilenebilir enerji kaynakları ve elektrikli araçları içeren bir mikro çoklu enerji sisteminin optimum işletimi
Optimum operation of a micro multi energy system including renewable energy sources and electric vehicles
MUSTAFA ATA
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OZAN ERDİNÇ
- Enerji depolama sistemleri ve elektrikli araçların üretken tüketici olarak akıllı şebekeler ile entegrasyonu ve güç dengesi üzerindeki etkileri
Integration of energy storage systems and electric vehicles as prosumer with smart grids and their effects on power balance
SEDRETTİN SÜLE
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. ASİM KAYGUSUZ
- Reducing in-vehicle communication overload and enhancing efficiency in autonomous and electrical vehicles
Otonom ve elektrikli araçlarda araç içi iletişim yükünü azaltma ve etkinliğini artırma
YUNUS KAĞAN ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Otomotiv Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET CANSIZ
- The effect of different types of electric drive unit on energy consumption for heavy commercial vehicle
Ağır ticari araçlar için farklı elektrik tahrik ünitelerinin enerji tüketimine etkisi
METİN YILDIRIM
Doktora
İngilizce
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERPİL KURT HABİBOĞLU
- E-mobilite uygulamaları için lityum-iyon bataryaların fizik tabanlı modellerinin karşılaştırmalı analizi
Comparative analysis of physics-based models for lithium-ion batteries in e-mobility applications
HAKKI YAVUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ONUR GÜLBAHÇE