Design and simulation of electric vehicle fast charging station using solar and wind power

Abstract

Enerji ihtiyacı insan nufüsü artışı ve endüstrileşme ile sürekli artmaktadır. Türkiye gibi gelişmekte olan ülkelerde bu artış hızı daha da fazladır. Fosil yakıtlar sanayi devriminden beri, birincil enerji kaynakları arasında tüketim açısından en büyük orana sahip olmuştur. Ancak fosil kaynakların aşırı tüketimleri ile yarattıkları olumsuz çevresel etkiler ve rezervlerinin giderek azalması, yeni-yenilenebilir çevre dostu seçenekleri gündeme getirmiştir.Ulaşım için önemli çözümlerden biri elektrikli taşıtlardır. Elektrikli taşıtlarda kullanılacak elektriğin yenilenebilir kaynaklı olması pek çok avantajı ile ulaşımda yeşil çözüm olarak öne çıkmaktadır. Ancak güneş, rüzgar gibi yenilenebilir kaynakların bazı dezavantajları da mevcuttur. Bu kaynakların üretim teknolojisi ve mevcut sistemin bu kaynaklara adaptasyonu için gerekli olan maliyetlerin yüksek olması, kaynakların süreksizliği nedeni ile güvenilirlilik ve emre amadeliklerinin daha düşük olması dikkate alınması gereken dezavantajlardır. Böylesi sorunlar, yenilenebilir kaynakların dezavantajlarını en aza indirgemeye yönelik hibrit enerji sistemleri, yerel-yerinde enerji üretimi ve akıllı şebekeler gibi konulardaki araştırmalara yoğunlaşma yaratmıştır. Bu tez çalışmasında, elektrikli taşıtların en önemli sorunlarından biri olan şarj etme aşaması için çevre dostu bir çözüm sunan bir şarj istasyonu sistemi tasarlanması ve tasarlanan şarj istasyonunun yenilenebilir enerji kaynaklarından faydalanması hedeflenmiştir. Güneş ve rüzgar kaynakları hibrit enerji sistemi için seçilmiş ve elektrikli araçlar için güneş ve rüzgar elektriği kullanan ve şebeke ile desteklenen bir şarj istasyonu tasarlanarak Matlab-Simulink ile simulasyon yapılmıştır. Tasarımda çoklu koşullar tarafından oluşturulan durumlar ele alınarak sistem bu durumlara cevap verebilecek nitelikte sunulmuştur.

The demand for energy has been constantly increasing due to the growth in the population and industrialization. Especially the developing countries, such as Turkey, have a bigger increase rate of energy demand. Since industrial revolution, fossil fuels always have the biggest share between primary energy sources. However, the negative effects caused by the over use of fossil and the fact that these sources are diminishing brought new and renewable options on the agenda. One of the most important solution for the transportation sector is the electrical vehicles. It offers a green solution when the source needed for electrical vehicles is originated from renewable energy sources. On the other hand, these sources, such as wind and solar energy, have some disadvantages too. The costs of production technology and costs needed for adoptation to current system, being less reliable and less available due to the discontinuity of these sources are the disadvantages of these systems that need to bee taken into consideration. Such issues stimulate the studies on hybrid renewable energy systems, local/in-situ electricity generation and smart grids, which aim to minimize these disadvantages of these sources. In this work, it is aimed to design an electric vehicle charging station that offers an environment friendly solution for the charging process of electric vehicles, which is one of the most important issues. Thus, the designed station is intended to make use of renewable energy sources. For this purpose, wind power and solar power, are chosen to be used with this hybrid energy system and a fast charging using solar and wind power supported with grid is designed and simulated via Matlab ? Simulink. Various possible conditions constituting different cases are taken into account and the system is designed accordingly.