Elektrikli Otobüsleri Planlamak: Sefer Çizelgesi, Batarya ve Şarj Neden Birlikte Ele Alınmalı?

Elektrikli otobüsler için sefer planlamak, dizel otobüs tarifesine birkaç şarj molası eklemekten ibaret değil. Aslında yaptığımız şey, yolcu taşıyan bir enerji planı oluşturmak.

Her seferin kalkış saati, hangi aracın hangi hatta görevlendirildiği ve seferler arasındaki bekleme süresi; otobüsün ne kadar enerji tüketeceğini, ne zaman şarj olabileceğini ve bir sonraki sefere hazır olup olmayacağını belirliyor. Kâğıt üzerinde kusursuz görünen bir çizelge, batarya kapasitesi, şarj noktalarının müsaitliği ve depo koşulları hesaba katıldığında uygulanamaz hâle gelebiliyor.

OW olarak, toplu taşıma işletmelerinin filo planlaması, sefer çizelgeleme ve günlük operasyonları bir bütün olarak değerlendirerek daha doğru kararlar almasına odaklanıyoruz.

Bu yazı, elektrikli otobüs işletmeciliğinin neden farklı bir planlama yaklaşımı gerektirdiğini ele aldığımız önceki yazımızın devamı niteliğinde. Buradan okuyun →

1. Enerji tüketimi her hatta aynı değil

Elektrikli otobüslerde kilometre başına enerji tüketimini tek bir sabit değerle ifade etmek yanıltıcı olabilir. Tüketim; güzergâhın eğimine, durak sıklığına, trafik koşullarına, yolcu sayısına, hava sıcaklığına ve klima gibi yardımcı sistemlere göre değişir.

Ankara'da modellenen bir hattın sonuçları bu farkı somut biçimde gösteriyor. Yüzde 3 eğime sahip bir güzergâhta, 20 km/saat hız ve 500 metre durak aralığı koşullarında, boş bir otobüs için yaklaşık 1,52 kWh/km; 25 yolcuyla ise 1,79 kWh/km tüketim hesaplanmış. Aynı çalışmada durak aralığı 100 metreye düştüğünde, yardımcı sistemlerin tüketimi de dâhil olmak üzere değer yaklaşık 5,5 kWh/km seviyesine ulaşmış.

Bu farkı yaratan yalnızca yolun uzunluğu değil. Sık dur-kalk, eğim ve değişen yolcu yükü, benzer uzunluktaki iki hattın enerji ihtiyacını önemli ölçüde farklılaştırabilir.

Hava koşulları da tabloyu değiştiriyor. Sıcak havalarda klima, otobüs dururken bile enerji tüketmeye devam ediyor. Soğuk iklimlerde ise kabin ısıtması ve bataryanın düşük sıcaklıklardaki performansı, kış işletmesini daha zorlu hâle getirebiliyor.

Bu nedenle elektrikli filo planlamasında tek bir ortalama tüketim değerine güvenmek yerine, hatların gerçek işletme koşullarını yansıtan enerji tahminleri kullanılmalı.

2. Sefer çizelgesi, araç ataması ve şarj birbirinden ayrı planlanamaz

Geleneksel otobüs işletmeciliğinde sefer çizelgesi, araç ataması ve depo operasyonları çoğu zaman ayrı aşamalarda planlanır. Elektrikli filolarda ise bu kararları birbirinden bağımsız vermek ciddi sorunlara yol açabilir.

Bir otobüsün gün boyunca üstleneceği seferler dizisine araç görev planı diyebiliriz. Dizel bir otobüs için temel soru, aracın kendisine atanan seferleri tamamlayıp tamamlayamayacağıdır. Elektrikli bir otobüste buna iki kritik soru daha eklenir: Batarya bütün seferleri karşılayacak mı ve araç, ihtiyaç duyduğu şarjı alabilecek kadar zaman bulabilecek mi?

Sabah yoğunluğunda arka arkaya sefer yapan bir otobüsü düşünelim. Araç bir sonraki seferini tamamlayacak enerjiye sahip olabilir; ancak sonraki sefer için yeterli enerjisi kalmayabilir. İki sefer arasında şarj imkânı bulunsa bile bekleme süresi yetersiz olabilir, şarj cihazı başka bir araç tarafından kullanılıyor olabilir veya otobüsün şarj noktasına erişmesi mümkün olmayabilir.

Sonuç olarak, mevcut bir dizel otobüs filosuyla sorunsuz uygulanabilen sefer çizelgesi, aynı sayıda elektrikli otobüsle işletilemeyebilir.

Bunu önlemek için üç kararın birlikte değerlendirilmesi gerekir:

• Sefer çizelgeleme: Hangi sefer, hangi saatte ve hangi güzergâhta yapılmalı?
• Araç atama: Hangi otobüs, hangi seferleri üstlenmeli?
• Şarj planlama: Araç nerede, ne zaman ve ne kadar şarj edilmeli?

Bu kararlar birlikte optimize edildiğinde, ayrı ayrı planlama yaparken gözden kaçabilecek çözümler ortaya çıkabilir. Bazı teorik problem örneklerinde, kararları ayrı ayrı ele alan bir yaklaşım, entegre optimizasyona göre üç kata kadar daha fazla filo gerektirebiliyor. Bu, belirli problem örnekleri için hesaplanan teorik bir üst sınır; her işletmede beklenen bir sonuç değil.

Asıl mesele, mevcut çizelgeye şarj araları yerleştirmek değil. Gerekli hizmeti, mevcut filo ve şarj altyapısıyla gerçekten işletebilecek bir plan oluşturmak.

3. Filo büyüklüğü, batarya kapasitesi ve şarj altyapısı birlikte düşünülmeli

Daha büyük batarya, daha fazla şarj cihazı veya daha fazla otobüs ilk bakışta çözüm gibi görünebilir. Ancak bu yatırımların her biri maliyet getirir ve tek başına en iyi sonucu garanti etmez.

Büyük bir batarya, otobüsün şarj etmeden daha uzun süre çalışmasını sağlayabilir; fakat aracın maliyetini ve ağırlığını da artırır. Daha fazla şarj cihazı işletmeye esneklik kazandırabilir; ancak deponun elektrik bağlantısı yeterli değilse veya araçlar cihazlara fiziksel olarak erişemiyorsa beklenen fayda sağlanamayabilir. Filoya yeni otobüs eklemek de bazı çizelgeleme sorunlarını çözebilir, fakat yatırım ve işletme maliyetlerini yükseltir.

Paris–Charles de Gaulle Havalimanı'ndaki elektrikli otobüs operasyonlarını inceleyen bir araştırmada, sefer atamalarının optimize edilmesiyle aynı filo büyüklüğü için otobüs başına gereken batarya kapasitesinin, mevcut çizelgenin doğrudan elektrikli işletmeye uyarlanmasına kıyasla yaklaşık yüzde 20 azaltılabildiği gösterilmiş.

Bu sonuç, her işletmenin batarya kapasitesini yüzde 20 azaltabileceği anlamına gelmiyor. Gösterdiği şey daha önemli: Doğru sefer ve araç planlaması, ihtiyaç duyulan batarya kapasitesini ve şarj altyapısını değiştirebilir.

Depo yerleşimi de en az batarya kapasitesi kadar önemli. Şarj cihazlarının konumu, araçların park sırası, manevra alanları ve elektrik şebekesinin kapasitesi, kâğıt üzerinde mümkün görünen bir şarj planının sahada uygulanıp uygulanamayacağını belirler. Bir otobüsün şarj için yeterli zamanı olsa bile başka bir araç şarj cihazına erişimini engelliyorsa bu fırsat kullanılamaz.

Bu nedenle araç görev planları, batarya gereksinimleri, şarj cihazları ve depo kapasitesi birlikte değerlendirilmelidir. Mevcut altyapıda kullanılmayan kapasite varsa, şarj imkânlarının farklı araçlar veya işletme dönemleri arasında paylaşılması da kullanım verimliliğini artırabilir.

Yeni depo yatırımı veya filo elektrifikasyonu planlayan kurumlar için önemli olan, araçları, bataryaları ve şarj altyapısını ayrı yatırım kalemleri olarak değil, aynı işletme sisteminin birbirini etkileyen parçaları olarak değerlendirmektir.

4. Elektrik maliyeti kadar batarya ömrü de önemli

En düşük maliyetli şarj planı, bütün otobüsleri mümkün olan en yüksek güçte ve en kısa sürede şarj eden plan değildir.

Elektrik birim fiyatları günün saatine göre değişebilir. Fiyatın düşük olduğu saatlerde şarj etmek enerji maliyetini azaltabilir. Ancak bu saatler, otobüslerin şarj için müsait olduğu zamanlarla her zaman örtüşmez. Çok erken şarj etmek cihazı gereksiz yere meşgul edebilir; çok geç şarj etmek ise bir sonraki kalkış için yeterli enerjinin hazır olmamasına neden olabilir.

Bir diğer konu bataryanın zaman içinde yıpranmasıdır. Yüksek güçte sık şarj ve derin deşarj döngüleri, batarya kimyasına, sıcaklığa ve kullanım koşullarına bağlı olarak batarya sağlığını etkileyebilir. Bugün elektrik faturasını düşüren bir plan, aracın kullanım ömrü boyunca toplam maliyeti en düşük seviyeye indirmeyebilir.

Bu nedenle şarj optimizasyonunda şu unsurlar birlikte değerlendirilmelidir:

• Elektrik tarifeleri ve şarj için kullanılabilir zaman aralıkları.
• Bataryanın doluluk oranı (State of Charge — SoC).
• Sıradaki seferlerin enerji ihtiyacı.
• Şarj cihazlarının gücü ve müsaitliği.
• Batarya yaşlanması ve uzun vadeli yenileme maliyetleri.
• Hizmet sürekliliği ve bir aracın işletme dışı kalmasının etkileri.

Bazı optimizasyon çalışmaları batarya boyutlandırma, şarj cihazlarının konumlandırılması, şarj çizelgeleri ve batarya yaşlanmasını tek bir modelde bir araya getiriyor. Ağ düzeyindeki bir çalışmada, modelin varsayımları altında toplam sistem maliyetinde yüzde 37,88 azalma tespit edilmiş. Bu oran, incelenen sistem ve koşullara özgü bir sonuç; her işletme için aynı tasarrufun sağlanacağı anlamına gelmiyor.

Önemli olan yalnızca elektriğin en ucuz olduğu zamanı bulmak değil. Enerji maliyetini, batarya ömrünü, altyapı yatırımını ve hizmet gereksinimlerini bütün işletme süresi boyunca dengelemek.

5. Plan, yalnızca ortalama günlerde değil, zor koşullarda da çalışmalı

Normal koşullarda çalışan bir şarj planı, trafik sıkışıklığı arttığında, hava sıcaklığı beklenenden farklılaştığında veya bir şarj cihazı devre dışı kaldığında aksayabilir.

Üstelik sorun çoğu zaman tek bir araçla sınırlı kalmaz. Şarj noktasına geç ulaşan bir otobüs, planlanan süreden daha az şarj olabilir. Bir sonraki sefere düşük batarya rezerviyle çıkar ve bu durum günün ilerleyen saatlerindeki seferlerini, araç atamalarını ve şarj planını da etkileyebilir.

Bu nedenle planlama yalnızca ortalama tüketim ve ideal koşullar üzerinden yapılmamalı; işletmede karşılaşılabilecek belirsizlikler de hesaba katılmalıdır.

İşletmenin yapısına göre farklı şarj yöntemleri değerlendirilebilir:

• Depo şarjı: Otobüslerin gece boyunca veya uzun bekleme aralıklarında depoda şarj edilmesi.
• Fırsat şarjı: Gün içinde terminal veya uygun duraklarda, seferler arasındaki zamanın kullanılarak şarj yapılması.
• Batarya değişimi: Araç ve altyapının uygun olduğu sistemlerde boş bataryanın dolu bataryayla değiştirilmesi.
• Operasyonel rezerv: Enerji tüketimi, şarj süresi ve araç müsaitliğindeki değişkenlik için planlamada yeterli esneklik bırakılması.

Bu yöntemlerin her biri farklı koşullarda avantaj sağlar. Hat uzunluğu, sefer sıklığı, bekleme süresi, batarya özellikleri, altyapı maliyeti ve işletme düzeni hangi yöntemin daha uygun olduğunu belirler.

İyi bir plan, koşullar tahminlerden farklılaştığında da hizmetin sürmesini sağlamalı; bunun için gereken ek kapasitenin ve esnekliğin maliyetini de görünür kılmalıdır.

Pratikte ölçüt basit: Gerçek işletme koşulları planlama sırasında öngörülen koşullardan farklılaştığında, sistem gerekli hizmeti sürdürebiliyor mu?

Elektrikli Filo Planlamasına Yaklaşımımız

Elektrikli otobüs işletmesini birbirinden bağımsız kararların toplamı olarak değil, bütün bileşenleri birbirini etkileyen bir planlama problemi olarak ele alıyoruz. Yaklaşımımız üç temel soruya dayanıyor.

Gerekli hizmet mevcut kaynaklarla sunulabilir mi?

Sefer çizelgesi, araç atamaları, batarya sınırları ve şarj zamanları birbiriyle uyumlu olmalı. Plan, kâğıt üzerinde değil, günlük işletmede de uygulanabilir olmalı.

İşletme hangi altyapıya ihtiyaç duyuyor?

Enerji talebi, batarya kapasitesi, şarj cihazlarının müsaitliği, depo yerleşimi ve şebeke kısıtları, gerçek işletme planıyla birlikte değerlendirilmelidir.

En doğru operasyonel denge nasıl kurulabilir?

Filo büyüklüğü, enerji maliyeti, altyapı yatırımı, batarya ömrü ve hizmet güvenilirliği arasında farklı seçeneklerin nasıl bir denge oluşturduğu anlaşılmalıdır.

Amacımız, karar vericilerin uygulanabilir alternatifleri karşılaştırmasına ve her seçeneğin beraberinde getirdiği ödünleşimleri görmesine yardımcı olmak. Beklenen operasyonel veya finansal kazanımlar, işletmenin mevcut hizmeti, verileri ve kısıtları dikkate alınarak değerlendirilmelidir.

Bu Konu Otobüs Üreticileri ve Şarj Altyapısı Sağlayıcıları İçin Neden Önemli?

Elektrikli otobüs üreticileri ve şarj altyapısı sağlayıcıları, toplu taşımanın uzun yıllar boyunca nasıl işletileceğini etkileyen kararların parçası. Araç özellikleri, batarya konfigürasyonları, şarj gücü ve depo gereksinimleri, filonun hangi koşullarda ve nasıl çalıştırılabileceğini doğrudan etkiliyor.

Ancak teknik özellikleri uygun bir otobüs veya şarj cihazı, tek başına verimli bir işletme sağlamaz. Asıl belirleyici olan, bu teknolojinin hatlara, sefer çizelgesine, filo gereksinimlerine ve günlük işletme koşullarına ne kadar uyduğudur.

Planlama odaklı bir yaklaşım, büyük yatırımlar yapılmadan önce farklı araç ve altyapı seçeneklerinin gerçek işletme ihtiyaçları açısından değerlendirilmesini sağlayabilir. Böylece teknoloji seçimi yalnızca teknik kapasiteye değil, işletmeye sağlayacağı faydaya da dayanır.

Elektrikli filo planlıyor, bir satın alma sürecine hazırlanıyor veya şarj altyapısı seçeneklerini değerlendiriyorsanız OW ile iletişime geçin.

Sık Sorulan Sorular

Elektrikli otobüs çizelgeleme optimizasyonu nedir?

Elektrikli otobüs çizelgeleme optimizasyonu; seferlerin, araç atamalarının ve şarj faaliyetlerinin, batarya kapasitesi, zaman çizelgesi, altyapı ve maliyet kısıtları altında gerekli hizmeti sağlayacak şekilde birlikte planlanmasıdır.

Mevcut dizel otobüs tarifesi elektrikli otobüslerde kullanılabilir mi?

Mevcut tarife başlangıç noktası olarak kullanılabilir. Ancak aynen uygulanabileceği varsayılmamalıdır. Enerji ihtiyacı, şarj süreleri ve altyapı kısıtları; araç atamalarında, seferler arasındaki bekleme sürelerinde veya tarifenin kendisinde değişiklik gerektirebilir.

Şarj planı filo büyüklüğünü nasıl etkiler?

Şarj zaman alır ve uygun altyapıya erişim gerektirir. Bir otobüs seferler arasında yeterli enerji alamıyorsa hizmeti sürdürebilmek için ilave bir araca ihtiyaç duyulabilir. Seferler, araç atamaları ve şarj birlikte planlandığında ek filo ihtiyacı bazı durumlarda azaltılabilir.

Elektrikli otobüslerin enerji tüketimi neden değişkenlik gösterir?

Enerji tüketimi; güzergâh eğimi, durak sıklığı, trafik, yolcu yükü, hava sıcaklığı ve klima gibi yardımcı sistemlerden etkilenir. Bu nedenle hatta özgü tüketim tahminleri, yalnızca filo genelindeki ortalama değerlere dayanmaktan daha sağlıklı bir planlama zemini sunar.

Çizelgeleme batarya ömrünü korumaya nasıl yardımcı olur?

Araçların hangi seferlere atandığı ve ne zaman şarj edildiği; şarj sıklığını, şarj gücünü, deşarj derinliğini ve şarj için mevcut süreyi etkileyebilir. Bu unsurlar elektrik maliyetleri ve hizmet gereksinimleriyle birlikte değerlendirildiğinde, bataryanın uzun vadeli maliyetini yönetmeye yardımcı olabilir.

Depo şarjı ile fırsat şarjı arasında nasıl seçim yapılmalı?

Karar; hat uzunluğuna, sefer sıklığına, bekleme sürelerine, batarya kapasitesine, şarj gücüne, depo ve terminal altyapısına, şebeke kapasitesine ve toplam maliyete bağlıdır. En uygun yöntem, tek başına en hızlı şarj sağlayan değil, bütün işletme planıyla uyumlu olan yöntemdir.

Sonuç: Sistemin Tamamını Planlamak Gerekir

Elektrikli otobüs işletmesini verimli hâle getirmek için sefer çizelgesini, filoyu ve şarj altyapısını birbirinden bağımsız kararlar olarak ele alamayız.

Enerji tüketimi hatlara ve işletme koşullarına göre değişir. Araç atamaları otobüslerin ne zaman şarj olabileceğini belirler. Şarj cihazlarının müsaitliği sefer planını etkilerken elektrik fiyatları ve batarya yaşlanması uzun vadeli maliyeti şekillendirir. Asıl zorluk, bütün bu kararları birbiriyle uyumlu hâle getirmektir.

Sefer çizelgesi, filo ve şarj stratejisi tek bir sistem olarak çalışmalı.

Etkili elektrikli otobüs planlamasının temeli budur. Aynı zamanda güvenilir, ekonomik ve sürdürülebilir bir toplu taşıma elektrifikasyonu için kritik bir adımdır.

Elektrikli filo planlıyor, satın alma sürecine hazırlanıyor veya şarj altyapısı yatırımlarını değerlendiriyorsanız OW ile iletişime geçin. Veri odaklı toplu taşıma planlaması ve optimizasyonu hakkında daha fazla bilgi için OW çözümlerini inceleyebilirsiniz.