Bir güneş enerji sistemine sahip batarya değişim istasyonu için optimum enerji yönetimi

Dünyada etkisini gösteren küresel ısınma, fosil yakıt kullanımı ve karbon salınımı artmasından dolayı çevre kirliliği oluşmaktadır. Ülkelerin enerji ihtiyacını fosil kaynaklardan karşılamalarından dolayı karbon salınımı artış göstermiş ve tüm insanların sağlığını olumsuz yönde etkileyen hava kirliliği oluşmuştur. Tüm olumsuz etkileri azaltmak için ülkeler konvansiyonel olarak yenilenebilir enerji kaynakları kullanımında fikir birliği oluşturmuştur. Yenilenebilir enerji kaynakları; temiz kaynaklardır, tükenmez kaynaklardan oluşur, yani var olan kaynakların tekrar kullanılmasıyla üretilebilen kaynaklardır ve ayrıca sürdürülebilir enerji kaynaklarıdır. Üretimleri esnasında karbon salınımı petrol, kömür, doğalgaz gibi fosil yakıtlarla kıyaslandığında oldukça düşük olduğu için çevreye oluşturduğu olumsuz katkı da düşüktür. Fosil enerji kaynaklarının gün geçtikçe tükenmesiyle, yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi daha çok artmaktadır. Karbon salınımını en çok gerçekleştirenler benzinli/dizel yakıt kullanan araçlardır. Dünya nüfusunun artışı ve refah seviyesinin yükselmesiyle birlikte insanlar toplu taşımalı araçlar ile birlikte özel araçlarıyla da seyahat etmeye başladılar. Bunun neticesinde trafiğe katılan araç sayısı da gün geçtikçe artmaktadır. Artan araç sayısı ile karbondioksit yayılımı doğru orantılıdır. Bu noktada elektrikli araç kullanımı oldukça önemlidir. Elektrikli araçlar (EA), neredeyse ihmal edilebilecek seviyede karbon salınımı yaptığı için ekolojik olarak çevre dostudur. Ayrıca yenilenebilir enerji kaynakları ile şarj edilebilir oldukları için fosil yakıt kullanan araçlara göre daha ucuz maliyetlidir ve erişimi de kolaydır. Avrupa ülkeleri elektrikli araç kullanımını yaygınlaştırmak için birçok çalışma yapmaktadır. 2030 yılından sonra elektrikli araç haricinde herhangi bir araç kullanılmamasına karşı alınacak yasaklar bu çalışmalar kapsamındadır. Bu nedenle servis sektöründeki elektrikli araçların şarj yükünü karşılamak önem arz etmektedir. Bu şarj yükü ihtiyacı batarya değişim istasyonlarından karşılanacaktır. Batarya değişim istasyonları (BDİ) özellikle servis sektöründeki elektrikli araçlar için oldukça önemlidir. Trafiğin yoğun olduğu zamanlarda elektrikli araç sürücüleri araçlarını şarj edemeyeceklerdir. Çünkü bir elektrikli araç şarj süresi şarj istasyonunun gücüne bağlı olarak 2 saate yakın sürmektedir. Bu durum özellikle servis sektöründeki elektrikli araç sürücüleri için dezavantajdır. Araçlarının şarj edilmesi için bekledikleri süre hem zaman kaybıdır hem de günlük kazançlarını olumsuz etkileyecektir. Bu durumda elektrikli araçların şarj edilmesini beklemek yerine batarya değişimi yapmak daha makuldür. Bir batarya değişimi 7,5 dakika sürmektedir. Bu nedenle batarya değişim istasyonları oldukça avantajlıdır. Bu tez çalışmasında, yakın gelecekte servis sektöründe yaygınlaşacağı muhtemel olan elektrikli araçların şarj edilmesinin mümkün olmadığı durumlarda, bir batarya değişim istasyonunda, batarya değişiminin en uygun şekilde yapılması için bir optimizasyon modeli önerilmiştir. Bu modelde bir benzetim programı kullanılarak bir ''Güneş Enerji Sistemi (GES)'' oluşturuldu. Her ayın günlük güneşlenme süresi ile üretim gücü analiz edildi. GES' nden elde edilen elektrik enerjisi, hem şebekeye satılması hem de elektrikli araç bataryalarının şarj yükü için kullanıldı. Bataryaları optimum şekilde şarj etmek için farklı durumlar içeren bir senaryo oluşturuldu. Bu senaryoda oluşturulan model, karışık tamsayılı doğrusal programlama (MILP) yöntemi kullanılarak en iyi optimum çözmede kullanılan bir program aracılığıyla çözüldü. Bu çalışmada ayrıca, BDİ 'na gelen her EA'ın istasyona geldikleri ilk andaki batarya doluluk oranı SoC (State of charge), istasyona geliş – gidiş zamanları belirlenerek çeşitli senaryolar ile optimum şarj yönetimi oluşturulmuştur. Bu çalışmanın sonucunda tasarlanan batarya değişim istasyonunda, FV üretim sistemi kullanılarak elektrik enerjisi maliyetini en aza düşürmek ve servis sektöründeki EA'lar için hem maddi olarak hem de zaman açısından herhangi bir kayıp oluşmasını önlemek amaçlanmıştır. Yakın gelecekte tüm araçların elektrikli araçlara dönüşeceği düşünüldüğünde batarya değişim istasyonlarının önemi de artmış olacaktır. Anahtar Kelimeler:Elektrikli araç (EA), fotovoltaik (FV), batarya değişim istasyonu (BDİ), Güneş enerji sistemi (GES), karışık tamsayılı doğrusal programlama (MILP), optimizasyon.