Kapalı Otoparklara Yerleştirilen Elektrikli Araç Şarj İstasyonlarında Bekleme Süresini En Aza İndirecek Bir Tasarım Yaklaşımı

Year 2024, Volume: 16 Issue: 1, 250 - 266, 31.01.2024

Recep Çakmak Murat Han Çiçek

https://doi.org/10.29137/umagd.1379269

Abstract

Elektrikli araçlar çevreye duyarlı ve sürdürülebilir bir ulaşım alternatifi olarak öne çıkmaktadır. Ancak elektrikli araçların daha fazla yaygınlaşması için karşılaşılan temel zorluklardan biri, yeterli ve erişilebilir bir şarj altyapısının eksikliğidir. Bu nedenle, şarj istasyonlarının erişilebilirliği, bu alandaki önemli bir parametre olarak kabul edilmektedir. Otoparklar, bu erişilebilirliği sağlamak için ideal ve etkili kullanım alanları sunmaktadır. Otoparklara yerleştirilen şarj istasyonları sayesinde, elektrikli araç sahipleri günlük yaşamlarının bir parçası olarak araçlarını rahatlıkla şarj edebileceklerdir. Bu durum, elektrikli araçları daha çekici hale getirirken, aynı zamanda çevre dostu bir ulaşım çözümü sunmaktadır. Bu çalışmada kapalı otoparklara yerleştirilen elektrikli araç şarj istasyonlarında bekleme süresini en aza indirecek bir tasarım yaklaşımı önerilmektedir. Bu amaçla Gümüşhane il merkezinde bulunan bir kapalı otoparkın bir yıllık araç giriş-çıkış verileri kullanılarak, otoparka kaç adet şarj ünitesinin yerleştirilmesi gerektiği kuyruk teoremi ile hesaplanmıştır. Otopark verileri incelenerek, farklı araç giriş sayılarına göre AC ve DC şarj istasyonu durumları için senaryolar oluşturulmuştur. Oluşturulan senaryolar için en iyi bekleme süresini sağlayacak şarj istasyonu sayıları ve tipleri belirlenmiştir. Bu sonuçlar dikkate alınarak öneriler ve tavsiyeler sunulmuştur.

Keywords

Elektrikli araçlar, Kuyruk teoremi, Otopark, Şarj istasyonu

A Design Approach to Minimize Waiting Time in Electric Vehicle Charging Stations Placed in Indoor Parking Lots

Abstract

Electric vehicles (EVs) have emerged as an environmentally friendly and sustainable alternative in transportation. However, a fundamental challenge hindering the widespread adoption of EVs is the lack of adequate and accessible charging infrastructure. Therefore, the accessibility of charging stations (CSs) is considered a crucial parameter in addressing this issue. Parking lots, by their nature, offer ideal and effective spaces to ensure this accessibility. Through the installation of CSs in parking lots, owners of EVs can conveniently charge their vehicles as part of their daily routines. This not only enhances the attractiveness of EVs but also provides an eco-friendly transportation solution. In this study, a design approach is proposed to minimize waiting times at EV CSs installed in indoor parking lots. To achieve this objective, using data from the parking lot in the city center of Gümüşhane, the number of charging units required for the parking lot was calculated using queueing theory. By examining parking data, scenarios were developed for different vehicle entry circumstances, considering both AC and DC charging station. The optimal numbers and types of CSs were determined for the created scenarios to provide the best waiting times. Based on these results, recommendations and insights are presented.

Keywords

Electric vehicles, Charging station, Queuing theorem, Parking lot

References

• A. Murat, E. Dokur & R. Bayindir, “Energy management for EV charging based on solar energy in an industrial microgrid,” in Proc. 9th Int. Conf. Renew. Energy Res.Appl. (ICRERA), 2020, pp. 489–493.
• Asnaz, M. S. K. & Özdemir, B. (2021). Elektrikli araç şarj istasyonlarının çok kriterli karar verme yöntemleri ile optimal konumlandırması. Akıllı Ulaşım Sistemleri ve Uygulamaları Dergisi, 4(2), 175-187.
• Aydın, M. M., Çakmak, R. & Yıldırım, M. S. (2018). Şehiriçi Otoparklarda Elektrikli Araç Şarj İstasyonlarının Kurulumu için Gerekli Tasarım Aşamalarının Belirlenmesi. Presented at the International Congress on Engineering and Architecture, Alanya.
• Bayrak, G., Yılmaz, A., & Çakmak, R. (2023). A new Fuzzy&Wavelet-based adaptive thresholding method for detecting PQDs in a hydrogen and solar-energy powered EV charging station. International Journal of Hydrogen Energy, 48(18), 6855-6870.
• Çakmak, R. & Turan, A. (2022). Türkiye’de İller Bazında Elektrikli Araç Şarj İstasyonu Altyapısı: Ölçevler Aracılığıyla Analizi. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 12(1), 246-268.
• Çakmak, R., Aydın, M. M. & Yıldırım, M. S. (2018). Elektrikli Araç Şarj İstasyonlarının Elektrik Şebekesi Elektrikli Araç Teknolojileri Trafik ve Ulaşım Parametreleri Altında Değerlendirilmesi. Presented at the International Congress on Engineering and Architecture (ENAR), Antalya.
• EAFO (2020). European Alternative Fuels Observatory. 11 Mart 2023 tarihinde https://www.eafo.eu/countries/european-union-efta-turkey/23682/summary adresinden erişildi.
• ECA (European Court of Auditors) (2021). Report 05/2021: infrastructure for charging electric vehicles: more charging stations but uneven deployment makes travel across the EU complicated, 2021. Retrieved from https://www.eca.europa.eu/Lists/ECADocuments/SR21_05/SR_Electrical_charging_infrastructure_EN.pdf. Energy Research, 46(8), 10040-10051.
• Ge, S. Y., Liang, F. E. N. G., Hong, L. I. U. & Long, W. A. N. G. (2012, September). The planning of electric vehicle charging stations in the urban area. In 2nd International Conference on Electronic ve Mechanical Engineering and Information Technology, Atlantis Press, (pp. 1598-1604).
• IEA (2023), Global EV Outlook 2023, IEA, Paris https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2023
• IEA (2020), World Energy Balances: Overview, IEA, Paris. Retrieved from https://www.iea.org/reports/world-energy-balances-overview
• Karaboga, N. (2023). Optimizasyon Yöntemleri ve Matlab Uygulamaları. Nobel Yayınevi.
• Kaya, R. (2022). Elektrikli araçların şehir şebekesine entegrasyonu: Mardin örneği (Master's thesis, Batman Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü).
• Kılıç, E. (2022). Elektrikli araç şarj istasyonlarının enerji yönetimi. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Köfteci, S. & Gerçek, H. (2010). Yük taşımacılığında taşıma türü seçimi için lojistik maliyetlere dayalı ikili lojit model. Teknik Dergi, 21(103), 5087-5112.
• Lagarias, J. C., Reeds, J. A., Wright, M. H., & Wright, P. E. (1998). Convergence properties of the Nelder--Mead simplex method in low dimensions. SIAM Journal on optimization, 9(1), 112-147.
• Lee, L. Y., Choi, W. S. & Choi, S. G. (2022, February). Investment Cost Minimization of Autonomous-Electric Vehicles based on Queueing Model. In 2022 24th International Conference on Advanced Communication Technology, (ICACT) IEEE, (pp. 172-178).
• Meral, H., Bayrak, G. (2023). A Machine Learning‐Based Load Management Method For Ev Charging Stations. Proceedings of 9th International Congress On Engineering And Technology Management. (pp:2-12). E-ISBN:978-625-7367-98-1.
• Resmi Gazete (2022). Otopark Yönetmeliği 31868 (16 Haziran 2022). 1 Ocak 2023 tarihinde https://www.mevzuat.gov.tr/mevzuat?MevzuatNo=24408&MevzuatTur=7&MevzuatTertip=5 adresinden erişildi
• Ritchie, H. and Roser, M. (2020). Energy. Published online at OurWorldInData.org. Retrieved from https://ourworldindata.org/energy
• Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı (2021). İstanbul İli Elektrikli Araçlar İçin Şarj İstasyonu Kurulumu Ön Fizibilite Raporu, Retrieved from https://www.yatirimadestek.gov.tr/pdf/assets/upload/fizibiliteler/stanbul-ili-elektrikli-araclar-sarj-istasyonu-on-fizibilite-raporu2021.pdf
• Saygın, D., Bülent, O., Teimourzadeh, S., Hildermeier, J., Koç, M. & Kolokathis, C. (2019). Türkiye ulaştırma sektörünün dönüşümü: Elektrikli araçların Türkiye dağıtım şebekesine etkileri. SHURA Enerji Dönüşümü Merkezi. 12 Nisan 2023 tarihinde www. shura. org. tr. Adresinden erişildi.
• Şengör, İ. (2019). Elektrik dağıtım sisteminde elektrikli araç park bölgelerinin talep tarafı esnekliği dikkate alınarak optimum işletimi. Doktora Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, İstanbul.
• Xylia, M., Leduc, S., Patrizio, P., Kraxner, F. & Silveira, S. (2017). Locating charging infrastructure for electric buses in Stockholm. Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 78, 183-200.
• Yağcıtekin, B. (2014). Elektrikli araç şarj altyapısı tasarımı ve akıllı şarj sisteminin geliştirilmesi. Doktora Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Zhenpo W., Peng L. & Tao X., (2010). “Optimizing the Quantity of Off-Broad Charger for Whole Vehicle Charging Station”. IEEE 2010 International Conference on Optoelectronics and Image Processing (ICOIP), China, 93–96.