Design Optimization and Sustainability Assessment of Solar Powered Charging Systems for Shared Electric Scooters: A Case study of the University of El Oued, Algeria

Abstract

The adoption of flexible mobility solutions offers significant social and environmental benefits, particularly for low-income users in regions with harsh desert climates. However, achieving a sustainable transition away from fossil fuel–dependent energy systems require overcoming several technical and economic challenges. Addressing these barriers is essential for advancing green mobility powered by decentralized renewable energy solutions, such as solar photovoltaic systems. This thesis aims to investigate the design and optimization of a solar-powered charging infrastructure for shared e-scooter fleets on university campuses in arid regions. Focusing on El Oued, the study evaluates the techno-economic feasibility and socio-environmental impacts of the proposed energy system that includes grid connected rooftop PV modules, batteries, and electric scoters. Different charging and storage configurations were analysed to identify the most reliable and cost-effective solution. To ensure practical relevance, technical findings were complemented by a student survey examining user behaviour and acceptance of shared e-mobility services. Results indicate that a 50/50 optimized cycling strategy combined with lithium-ion battery storage provides the best balance between performance, reliability, and cost. The proposed framework offers a scalable approach for integrating renewable energy into campus mobility systems, supporting Green Campus initiatives and reducing transportation-related carbon emissions. يوفر اعتماد حلول التنقل المرنة فوائد اجتماعية وبيئية كب رية، خاصة للمستخدم ري ذوي الدخل المنخفض ف المناطق ذات المناخات الصحراوية القاسية .ومع ذلك، فإن تحقيق انتقال مستدام بعيدا عن أنظمة الطاقة المعتمدة على الوقود الأحفوري يتطلب تجاوز عدة تحديات تقنية واقتصادية .معالجة هذه الحواجز أمر أساس لتعزيز التنقل الأخض المدعوم من حلول الطاقة المتجددة اللامركزية، مثل أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية .تهدف هذه الرسالة إل دراسة تصميم وتحس ري بنية تحتية للشحن تعمل بالطاقة الشمسية لأساطيل السكوترات الكهربائية المش ريكة ف الجامعات ف المناطق الجافة .تركز الدراسة على الواد، حيث تقيم الجدوى التكنولوجية والاقتصادية والتأث ريات الاجتماعية والبيئية لنظام الطاقة المق ريح الذي يشمل وحدات الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة على الأسطح، والبطاريات، والسكوتر الكهربائ .تم تحليل تكوينات الشحن والتخزين المختلفة لتحديد الحل الأكي موثوقية وفعالية من حيث التكلفة .لضمان الصلة العملية، تم تعزيز النتائج الفنية باستطلاع طلائ فحص سلوك المستخدم ري وقبولهم لخدمات التنقل الإلك ريوئ المش ريكة .تش ري النتائج إل أن تيجية اس ريا دورة محسنة بنسبة 50/50مع تخزين بطاريات الليثيوم أيون توفر أفضل توازن ب ري الأداء والموثوقية والتكلفة . يقدم الإطار المق ريح نهجا قابلا للتوسع لدمج الطاقة المتجددة ف أنظمة التنقل الجامع، ودعم مبادرات الحرم الجامع الأخض وتقليل انبعاثات الكربون المرتبطة بالنقل