A Study on the Transition to Electric Vehicles in Urban Passenger Transport from Technical, Economic, and Environmental Perspectives: The Case of Diyarbakır

Year 2024, Volume: 14 Issue: 3, 1111 - 1127, 01.09.2024

Ferhat Aydın , Dursun Öztürk

https://doi.org/10.21597/jist.1481515

Abstract

The concept of energy has gained unprecedented importance in today’s world. This is due to several reasons, with rapid population growth and advancing technology, which increases people’s comfort levels, being among the primary ones. Along with technological advancements, the notion of urbanization has transformed, leading to accelerated migration of rural populations to cities. All these changes have given rise to the concern that traditional energy sources may no longer meet the growing demand. Furthermore, traditional sources often have negative environmental impacts. To ensure clean and sustainable energy supply, the shift toward renewable energy sources has become more of a necessity than a choice.
Urban passenger transportation has become an indispensable part of city life. However, CO2 emissions from existing vehicles are harming the environment. This study examines the process of transitioning to electric vehicles (EVs) to reduce greenhouse gas emissions from diesel and natural gas vehicles used in urban transportation in the Diyarbakır. A renewable energy-based microgrid was designed to meet the energy needs if all 933 existing vehicles were converted to EVs. The NPC (Net Present Cost) value of the designed network has been calculated as $47.77 million, while the annual fuel cost of the existing vehicles is $24.83 million. These values indicate that the designed system will amortize itself within a few years' worth of fuel costs. In addition to the economic analysis, an environmental impact analysis was also conducted, revealing that the annual CO2 emission value of the designed network (14,137 tons/year) will be less than one-third of the annual CO2 emission value of the existing vehicles (45,540 tons/year).

Keywords

Electric vehicles, CO2 emissions, Renewable energy based microgrid, HOMER Pro

Şehir İçi Yolcu Taşımacılığında Elektrikli Araçlara Geçiş Sürecinin Teknik, Ekonomik ve Çevresel Yönlerden İncelenmesi: Diyarbakır Örneği

Abstract

Günümüz dünyasında enerji kavramı tarihte olmadığı kadar önem kazanmıştır. Bunun birçok sebebi olmakla beraber hızlı nüfus artışı ve gelişen teknolojinin insanların konfor seviyesini yükseltmesi ilk sayılacak sebeplerdendir. Gelişen teknoloji ile beraber şehirleşme kavramı da farklı bir boyut kazanmış ve kırsal nüfusun şehirlere göçü hızlanmıştır. Tüm bu gelişmeler var olan geleneksel enerji kaynaklarının ihtiyacı karşılamaması tehlikesini doğurmuştur. Ayrıca geleneksel kaynakların çevresel bakımdan olumsuz etkilere sahiptir. Temiz ve sürdürülebilir enerji arzını sağlamak için yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelim bir tercihten çok zorunluluk haline gelmiştir.
Şehir içi yolcu taşımacılığı şehir hayatının vazgeçilmez bir unsuru haline gelmiştir. Bununla beraber mevcutta kullanılan araçların yaydığı CO2 gazı çevreye zarar vermektedir. Bu çalışma, Diyarbakır ilindeki şehir içi taşımacılıkta kullanılan dizel ve doğal gazlı araçların sera gazı emisyonlarını azaltmak amacıyla elektrikli araçlara (EA) geçiş sürecini ele almaktadır. Mevcutta kullanılan 933 aracın tamamının EA’lara çevrilmesi durumunda bu araçların enerji ihtiyacını karşılayacak yenilenebilir enerji tabanlı bir mikro şebeke tasarlanmıştır. Tasarlanan şebekenin NPC değeri 47.77 milyon $, mevcut araçların bir yıllık yakıt gideri ise 24.83 milyon $ olarak hesaplanmıştır. Bu değerler tasarlanan sistemin birkaç yıllık yakıt bedeli ile kendini amorti edeceğini göstermektedir. Ekonomik analizin yanında çevresel etki analizi de gerçekleştirilerek tasarlanan şebekenin yıllık CO2 emisyon değerinin (14,137 ton/yıl) mevcut araçların yıllık CO2 emisyon değerine kıyasla (45,540 ton/yıl) üçte birinden daha az olacağı ortaya konulmuştur.

Keywords

Elektrikli araçlar, CO2 emisyonu, Yenilenebilir enerji tabanlı mikro şebekeler, HOMER Pro

References

• Alanazi, A., Jan, S. T., Alanazi, M., & Khan, Z. (2024). Analysis of hybrid energy systems for electric vehicle charging of different demographics. Clean Technologies and Environmental Policy, 1-26.
• Baek, S., Kim, H., & Chang, H. J. (2015). Optimal hybrid renewable power system for an emerging island of South Korea: The case of Yeongjong Island. Sustainability, 7(10), 13985-14001.
• DEMİRCİ, A., & ÖZTÜRK, Z. (2023). Farklı İklim Özelliklerine Sahip Fotovoltaik Panel ve Enerji Depolama Entegreli Elektrikli Araç Şarj İstasyonlarının Teknik, Ekonomik ve Çevresel Optimizasyonu. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 11(4), 1913-1929.
• Diler, A. (2006). Şehir İçi Toplu Taşımacılıkta Kullanılan Otobüslerde, Doğal Gaz Kullanımının Karbon Dioksit Emisyonlarına Etkileri. Fen Bilimleri Enstitüsü,
• enerjiburada.com. (2024). https://www.enerjiburada.com/monokristal-gunes-paneli-cesitleri-ve-fiyatlari/lexron-410w-watt-monokristal-gunes-paneli-72-cell-lxr-410m-lxr-m-72c-410w-183927333.
• EPİAŞ. (2024). Piyasa Takas Fiyatı. Retrieved from https://seffaflik.epias.com.tr/electricity/electricity-markets/day-ahead-market-dam/market-clearing-price-mcp.
• Gökçek, M., & Kale, C. (2018). Techno-economical evaluation of a hydrogen refuelling station powered by Wind-PV hybrid power system: A case study for İzmir-Çeşme. International Journal of Hydrogen Energy, 43(23), 10615-10625.
• HOMER. (2024). HOMERHelpManual. Retrieved from https://homerenergy.com/pdf/HOMERHelpManual.pdf.%20Accesed%20on%20February%2021.2024.
• IEA. (2023). WorldEnergyOutlook. Retrieved from https://iea.blob.core.windows.net/assets/86ede39e-4436-42d7-ba2a-edf61467e070/WorldEnergyOutlook2023.pdf
• Islam, M. S., Akhter, R., & Rahman, M. A. (2018). A thorough investigation on hybrid application of biomass gasifier and PV resources to meet energy needs for a northern rural off-grid region of Bangladesh: A potential solution to replicate in rural off-grid areas or not? Energy, 145, 338-355.
• Jahangiri, M., Haghani, A., Heidarian, S., Mostafaeipour, A., Raiesi, H. A., & Alidadi Shamsabadi, A. (2020). Sensitivity analysis of using solar cells in regional electricity power supply of off-grid power systems in Iran. Journal of Engineering, Design and Technology, 18(6), 1849-1866.
• KARSAN. (2024). E-ata 12 - tekni̇k özelli̇kler. Retrieved from https://www.karsan.com/tr/teknik-ozellikler-e-ata-12
• KARSAN. (2024). E-jest - tekni̇k özelli̇kler. Retrieved from https://www.karsan.com/tr/e-jest-teknik-ozellikler
• Khan, F. A., Mekhilef, S., Ramachandaramurthy, V. K., Abd Aziz, N. F., Pal, N., Yaseen, A., Yadav, A., Asim, M., & Alshammari, O. (2024). Design and Development of Grid Independent Integrated Energy System for Electric Vehicle Charging Stations at Different Locations in Malaysia. Energy, 131686.
• Li, P., Zhao, P., & Brand, C. (2018). Future energy use and CO2 emissions of urban passenger transport in China: A travel behavior and urban form based approach. Applied energy, 211, 820-842.
• Muslu, (2000). Ekoloji ve Çevre Sorunları. İstanbul: Aktif Yayınevi
• NCEI (2021). Annual 2021 Global Climate Report. Retrieved from https://www.ncei.noaa.gov/access/monitoring/monthly-report/global/202113
• Odetoye, O., Olulope, P., Olanrewaju, O., Alimi, A., & Igbinosa, O. (2023). Multi-year techno-economic assessment of proposed zero-emission hybrid community microgrid in Nigeria using HOMER. Heliyon, 9(9).
• Rohani, A., Mazlumi, K., & Kord, H. (2010). Modeling of a hybrid power system for economic analysis and environmental impact in HOMER. Paper presented at the 2010 18th Iranian Conference on Electrical Engineering.
• Sharma, H., & Mishra, S. (2019). Hybrid optimization model for smart grid distributed generation using Homer. Paper presented at the 2019 3rd International Conference on Recent Developments in Control, Automation & Power Engineering (RDCAPE).
• Palanisamy, S., & Lala, H. (2024). Optimal Sizing of Renewable Energy Powered Hydrogen and Electric Vehicle Charging Station (HEVCS). IEEE Access.
• petrolofisi.com. (2024). https://www.petrolofisi.com.tr/akaryakit-fiyatlari
• https://solaravm.com/huawei-15-kw-inverter-sun2000-15ktl-m2-trifaze (Erişim tarihi: 23.02.2024)
• Tüik. (2023). Ulaştırma türüne göre seragazı emi̇syonu (kiloton co2 eşdeğeri). Retrieved from https://cevreselgostergeler.csb.gov.tr/ulastirma-turune-gore-seragazi-emisyonu-i-85790aa
• Xu, A.; Awalin, L.J.; Al-Khaykan, A.; Fard, H.F.; Alhamrouni, I.; Salem, M. Techno-Economic and Environmental Study of Optimum Hybrid Renewable Systems, including PV/Wind/Gen/Battery, with Various Components to Find the Best Renewable Combination for Ponorogo Regency, East Java, Indonesia. Sustainability 2023, 15, 1802. https://doi.org/10.3390/su15031802
• Yılmaz, M. S., Tur, M. R., & Özhan, D. Batman Üniversitesi Batı Raman Kampüsünde Hibrit Enerji Sistemleri Kullanılarak Şarj İstasyonu Enerji İhtiyacının Karşılanması: Teknik ve Ekonomik Analizi. Journal of Science, Technology and Engineering Research, 4(2), 100-111.
• Wang, R., Lam, C.-M., Hsu, S.-C., & Chen, J.-H. (2019). Life cycle assessment and energy payback time of a standalone hybrid renewable energy commercial microgrid: A case study of Town Island in Hong Kong. Applied energy, 250, 760-775.