Elektrikli araç şarj istasyonlarının optimum yer seçimi: Türkiye'nin en çok tercih edilen otoyolu üzerine bir vaka çalışması

Abstract

Günümüzde elektrikli araçlar, içten yanmalı motorlu araçlara en uygun ve çevre dostu alternatiflerden biri olarak görülmektedir. Elektrikli araçların yaygınlaştırılması ile ilgili önemli bir konu da araç şarj ağının konumu ve özellikle şarj istasyonlarının optimum yer seçimidir. Genel olarak, çalışmaların çoğu şehir merkezleri, alışveriş bölgeleri, otogarlar ve havaalanları gibi popüler alanlara odaklanmaktadır. Bu yerler normal hayatta sıklıkla kullanılsa da alternatif şarj istasyonlarının sayısı nedeniyle genellikle günlük şarj ihtiyaçları için yeterli bir çözüm sunabilmektedir. Ancak şehirlerarası seyahatlerde özellikle otoyollarda yeterli şarj istasyonu bulmak mümkün değildir. Bu çalışmada, özellikle otobanlarda elektrikli araç şarj istasyonlarının yerini belirlemek için bir karar modeli önerdik. İstanbul-Ankara otoyolu üzerinde müşteri taleplerini karşılayabilecek şarj istasyonlarının optimum konumlarına karar vermek için bir optimizasyon modeli oluşturduk. Önerilen model, elektrikli araçlarıyla seyahat eden yolcuların İstanbul-Ankara karayolunda en kısa sürede seyahat etmelerini sağlayacak şekilde optimum şarj istasyonlarının konumlarını belirlemektedir.

Keywords

• Elektrikli Araç Şarj İstasyonu
• Tesis Konumlandırma
• Konum Tahsis Modelleri
• CBS

Optimal location determination of electric vehicle charging stations: A case study on Turkey's most preferred highway

Abstract

Today, electric vehicles are seen as one of the most suitable and environmentally friendly alternatives to internal combustion engine vehicles. An important issue related to the dissemination of electric vehicles is the location of the vehicle charging network and specifically the optimum location selection of the charging stations. Generally, most of the studies focus on popular destinations such as city centers, shopping areas, bus stations, and airports. Although these places are often used in normal life, they can usually provide an adequate solution for daily charging needs due to the number of alternative charging stations. However, finding adequate charging stations is not possible in intercity travels especially in highways. In this paper, we proposed a decision model to determine the location of electric car charging stations in highways. We create an optimization model to decide the optimum locations for the charging stations that can meet the customer demands on the Istanbul-Ankara highway. The proposed model determines optimum charging stations that enable passengers traveling with their electric vehicles to travel in Istanbul-Ankara highway in the shortest time.

Keywords

• Electric Vehicle Charging Station
• Facility Location
• Location Allocation Models
• Decision Making in GIS.

References

1. [1] Y. He, K. M. Kockelman, and K. A. Perrine, “Optimal locations of U.S. fast charging stations for long-distance trip completion by battery electric vehicles,” Journal of Cleaner Production, vol. 214, pp. 452–461, Mar. 2019, doi: 10.1016/j.jclepro.2018.12.188.
2. [2] M. Sutcu, “Effects of total cost of ownership on automobile purchasing decisions,” Transportation Letters, vol. 12, no. 1, pp. 18–24, Jan. 2020, doi: 10.1080/19427867.2018.1501964.
3. [3] World Bank, “CO2 emissions from transport (% of total fuel combustion),” World Bank, 2014. https://data.worldbank.org/indicator/EN.CO2.TRAN.ZS?most_recent_year_desc=false (accessed Dec. 30, 2021).
4. [4] O. Ceylan, “Armoni Araması Yöntemi ile Elektrik Dağıtım Sistemlerinin Yeniden Yapılandırılması: Elektrikli Araçların Etkisi,” BEU Journal of Science, Jul. 2019.
5. [5] K. Kieckhäfer, K. Wachter, and T. S. Spengler, “Analyzing manufacturers’ impact on green products’ market diffusion – the case of electric vehicles,” Journal of Cleaner Production, vol. 162, pp. S11–S25, Sep. 2017, doi: 10.1016/j.jclepro.2016.05.021.
6. [6] Y. Li, C. Zhan, M. de Jong, and Z. Lukszo, “Business innovation and government regulation for the promotion of electric vehicle use: lessons from Shenzhen, China,” Journal of Cleaner Production, vol. 134, pp. 371–383, Oct. 2016, doi: 10.1016/j.jclepro.2015.10.013.
7. [7] S. Lim and M. Kuby, “Heuristic algorithms for siting alternative-fuel stations using the Flow-Refueling Location Model,” European Journal of Operational Research, vol. 204, no. 1, pp. 51–61, Jul. 2010, doi: 10.1016/j.ejor.2009.09.032.
8. [8] S. H. Chung and C. Kwon, “Multi-period planning for electric car charging station locations: A case of Korean expressways,” European Journal of Operational Research, vol. 242, no. 2, pp. 677–687, Apr. 2015, doi: 10.1016/j.ejor.2014.10.029.

9. [9] H. Qin and Wensheng. Zhang, “Charging Scheduling with Minimal Waiting in A Network of Electric Vehicles and Charging Stations,” VANET ’11: Proceedings of the Eighth ACM international workshop on Vehicular inter-networking, pp. 51–60, Sep. 2011, doi: 10.1145/2030698.2030706.
10. [10] S. Ge, L. Feng, and H. Liu, “The planning of electric vehicle charging station based on Grid partition method,” in 2011 International Conference on Electrical and Control Engineering, ICECE 2011 - Proceedings, 2011, pp. 2726–2730. doi: 10.1109/ICECENG.2011.6057636.
11. [11] M. Erbaş, M. Kabak, E. Özceylan, and C. Çetinkaya, “Optimal siting of electric vehicle charging stations: A GIS-based fuzzy Multi-Criteria Decision Analysis,” Energy, vol. 163, pp. 1017–1031, Nov. 2018, doi: 10.1016/j.energy.2018.08.140.
12. [12] E. & I. S. Department for Business and Department for Transport, “COP26 declaration on accelerating the transition to 100% zero emission cars and vans,” Policy paper, Dec. 06, 2021.
13. [13] TOGG, “Turkey’s Automobile featured ‘New League’ journey started,” Auto World, Dec. 27, 2019. https://www.autoworlddergisi.com/turkeys-automobile-featured-new-league-journey-started/ (accessed Dec. 25, 2021).
14. [14] W. Winston, Operation Research: Applications and Algorithms, 4th ed., vol. 1. California, USA: Curt Hinrichs, 2004.
15. [15] Murat Temizer, Nuran Erkul Kaya, and Firdevs Yüksel, “Bakan Dönmez: 2030’da Türkiye’de 1 milyonun üzerinde elektrikli otomobil olacağını öngörüyoruz,” Anadolu Ajansı, Jan. 16, 2020.
16. [16] Berkan Bayram, “2021 ilk 6 ayında satılan Elektrikli ve Hibrid araç rakamları belli oldu,” TEHAD, Jul. 10, 2021. https://www.tehad.org/2021/07/10/2021-ilk-6-ayinda-satilan-elektrikli-ve-hibrid-arac-rakamlari-belli-oldu/ (accessed Dec. 30, 2021).
17. [17] Ö. Gönül, A. C. Duman, and Ö. Güler, “Electric vehicles and charging infrastructure in Turkey: An overview,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 143. Elsevier Ltd, Jun. 01, 2021. doi: 10.1016/j.rser.2021.110913.