Genelde evlerindeki şarj istasyonlarında şebeke elektriği ile şarj edilen elektrikli araçlar (Electric Vehicles / EV) PV sistemlerinden gelen güçle evlerde ne ölçüde şarj edebilir? Bu soruya yanıt arayan ETH Zürich’ten bir ekip PV ve elektromobilitenin büyümesini varsayımsal bir yaklaşımla bir araya getirdi.
Günden güne popülaritesi artan fotovoltaik (PV), İsviçre’de ülkenin elektrik tüketiminin yüzde 5’ini karşılıyor. Diğer yandan elektromobilite de halihazırda İsviçre, yollarındaki 70.000 saf elektrikli araç ve 200.000 hibrit ile güçlü bir büyümeye sahip. Buradan hareketle ETH Zürich‘te Jeoinformasyon Mühendisliği Profesörü Martin Raubal liderliğindeki araştırma ekibi, fotovoltaik ve elektromobilitenin büyümesini varsayımsal bir yaklaşımla bir araya getirdi. Araştırmanın ortaya çıkmasında bilim insanlarının, elektrikli araç sahiplerinin araçlarını kendi fotovoltaik sistemlerinden gelen güçle, araç kullanımlarını geleneksel şebeke şarjından daha fazla kısıtlamadan ne ölçüde şarj edebildiklerini bilmek istemesi etkili oldu. Bununla beraber çoğu insan PV gücüyle şarj etme konsepti konusuna şüpheli yaklaşıyor. Buna sebep ise kafalarıdanki “Gündüz güneş parlarken şarj edilmesi gerekiyorsa elektrikli arabamı nasıl kullanabilirim?” sorusu.
ETH araştırmacılarının çalışması da bu şüpheciliğe karşı uzun bir yol kat etti. Bu bağlamda çalışma için ekip, genellikle tek ailelik bir evde yaşayan ve gün içinde araçlarını sıklıkla kullanan 78 elektrikli mobilite kullanıcısına odaklandı. Bu bağlamda kullanıcı davranışları on ay boyunca titizlikle kaydedildi. Bu da ETH araştırmacılarının elektrikli arabaların ne zaman sürüldüğünü ne zaman hareketsiz olduklarını ve ne zaman şarj edildiğini bilmelerini sağladı.
Araştırmalarda araç sahipleri, elektrikli arabalarını çoğunlukla evlerindeki şarj istasyonlarında şebeke elektriği ile şarj ettiklerini söyledi. Peki, kendi PV sistemlerinden güç alsalardı, arabalarını aynı esneklikte kullanabilirler miydi? Bu soruya yanıt arayan araştırmacılar, çalışmaları için 78 elektrikli araç sahibinin evini varsayımsal bir PV sistemi ile donattı. Adresleri üzerinden evleri belirlediler, mevcut çatı alanını jeo-uzamsal verileri kullanarak yeniden yapılandırdılar ve sanal olarak güneş panelleriyle kapladılar. Bununla beraber ekip, 30 dakikalık bir çözünürlükle geçmiş hava durumu verilerini kullanarak , komşu binalardan ve ağaçlardan gelen gölge gibi faktörleri hesaba katarak potansiyel güneş enerjisi verimini hesapladı .
Bu model hesaplamasına dayanarak ETH araştırmacıları, araçlarını şarj etmek için herhangi bir zamanda her bir elektrikli otomobil sahibine ne kadar PV gücünün mevcut olduğunu belirleyebildi. Bununla beraber gücün öncelikle elektrikli aracı şarj etmek için kullanılacağı varsayımını yaptılar. Modeldeki maksimum şarj gücü 11 kilowatt (kW) idi. Ev tipine bağlı olarak, PV sistemlerinin 5 ila 25 kW’lık bir tepe gücü vardı ve bu genellikle arabayı güneş ışığında tam güçte şarj etmek için yeterliydi.
Ayrıca dört farklı şarj stratejisi için araştırmacılar, elektrikli arabaları kullanıcı mobilite davranışında herhangi bir değişiklik olmaksızın şarj etmek için gereken ev PV gücünün oranını hesapladılar. Sonuç iç karartıcıydı: ortalama olarak, yıllık elektrik gereksinimlerinin yalnızca yüzde 15’i PV gücüyle karşılanırken geri kalanı ise şebeke elektriğiyle karşılandı.
Basit bir akıllı kontrol (akıllı şarj) ev PV gücü mevcut olduğunda pilin şarj edilmesini sağladığı ikinci şarj stratejisinin farklı bir sonucu oldu. Bu durumda, elektrik ihtiyacının yarısından fazlası (yüzde 56) geçici depolamaya gerek kalmadan ev PV gücü ile karşılandı. Yüksek oranın kendilerini şaşırttığını söyleyen Raubal, “Akıllı şarj, evdeki fotovoltaik güç tüketimini önemli ölçüde artırabilir ve araç, tıpkı elektrikle şarj edilmiş gibi esnek bir şekilde kullanılabilir.”dedi.
Akıllı kontrolün potansiyelinden sürekli olarak yararlanılırsa (üçüncü şarj stratejisi) elektrikli araçlar, zamanın yüzde 90’ına kadar ev tipi PV gücüyle şarj edilebilir. PV gücü bir depolama ünitesinde (dördüncü şarj stratejisi) tamponlanırsa, araçlar neredeyse yalnızca güneş enerjisi kullanılarak çalıştırılabilir. Ancak ETH araştırmacıları, ara depolama konusunda kararsız. Diğer yandan araştırma grubu halihazırda PV verimini ve kullanıcı davranışını mümkün olduğunca doğru bir şekilde tahmin etmek amacıyla makine öğrenimi stratejileri geliştirmeye çalışıyor. Bu stratejiler, yakında elektrikli araçlar için şarj istasyonlarında standart olarak kullanılmasının umulduğu akıllı şarj algoritmalarının geliştirilmesinin temelini oluşturuyor.