Yeşil Gemi-Gemi Teknolojisinde Alternatif Enerji Sistemlerinin Kullanımı:

 

1--Gemiler, küresel ticaretin yaklaşık %80’ini gerçekleştirmektedir. Bu oran, denizcilik sektörünün dünya ticaretinde önemli bir paya sahip olduğunun en önemli göstergesidir.

 

1.1--Ticaret hacminin artması ile yeni gemiler sisteme dâhil edilecek, daha fazla yakıt tüketilecek ve daha fazla emisyon yayılacaktır.

 

2-- İstatiksel verilere bakıldığında, gemilerde petrol kaynaklı yakıtların kullanılması sebebi ile gemilerin

 

1--küresel Karbon Dioksit (CO2) salınımının…… %3’üne

 

2--Nitrojen Oksit (NOx) salınımının……………..%15’ine ve

 

3—Sülfür Dioksit (SO2) salınımının ise…………%6’sına neden olduğu ortaya çıkmıştır

 

4-- Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) gemilerden kaynaklı çevresel etkilerin en aza indirilmesi için bir dizi tedbirler almıştır.

 

4.1--Enerji Verimliliği Dizayn İndeksi (EEDI) ile yeni gemilerde CO2 salınımının kontrol altına alınması hedeflenmiştir.

 

4.2--Gemi Enerji Verimliliği Yönetim Planı (SEEMP) ile tüm gemilerde operasyonel verimliliğin sağlanması amaçlanmıştır.

 

4.3--Denizlerin Gemilerden Kirlenmesini Önleme Uluslararası Sözleşmesi (MARPOL) Ek-VI’ncı Maddesi Kural 13 ve Kural 14 ile gemilerden kaynaklı NOx,SOx ve PM emisyonlarının sınırlandırılması planlanmıştır.

 

4.4--MARPOL Ek-VI’ya göre geminin dizel makine kapasitesine ve inşa yılına bağlı olarak NOx emisyonu yayma kriterleri belirlenmiştir.

 

4.5--Ayrıca, gemi yakıtlarında izin verilen maksimum sülfür oranının 2020 yılına kadar %3,5’ten %0,5’e çekilmesi kararlaştırılmıştır.

 

2—Literatürde Yapılan Çalışmalar:

 

1--Bøckmann ve Steen (2011) 150 m uzunluğundaki bir tanker gemisinin tahriki için optimum rüzgâr türbini tasarımı üzerine çalışmışlardır.

1.1--Çalışmalarında, optimize edilmiş bıçak tasarımının, gemide aynı rotor çapına sahip ticari bir rüzgâr türbini ile elde edilene göre, 10 knotta belirli bir rotayı seyrederken, geminin daha yüksek bir yakıt tasarrufu sağladığı sonucuna ulaşmışlardır.

 

2--Lee ve diğerleri (2013) Güney Kore’nin Geoje Adası’nda tasarlanan yeşil gemi prototipini deneysel olarak incelemişlerdir. Güneş enerjisi, dizel ve batarya hibrit sistemi ile çalışan gemide çevresel ve ekonomik analiz gerçekleştirerek, önemli tasarruf oranlarının ortaya çıktığını belirtmişlerdir.

 

3--Nuttall ve diğerleri (2014) özellikle petrol krizlerinden sonraki süreçlerde gemilerde yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılmasına yönelik girişimlerin daha çok ön plana çıktığını vurgulamışlardır. Araştırmalarında, çeşitli yenilenebilir enerji kaynaklarının gemilerde kullanılabileceğini ve büyük faydalar sağlayacağını belirtmişlerdir.

 

4--Diab ve diğerleri (2016) Çin’de gerçekleştirilen tanker gemilerinde güneş enerjisi uygulaması projesini temel alarak güneş enerjisi,dizel ve batarya hibrit güç sistemi üzerine incelemeler yapmışlardır.

 

4.1--Proje kapsamında gemideki hibrit sistemin 300 kW kapasiteli fotovoltaik (FV) panel, 2000 kW gücündeki dizel jeneratör ve 10 adet bataryadan oluşacağı belirtilmiştir. 25 yıl sonunda toplamda sera gazı emisyonun 9.735.632,5 kg azaltılacağı ve 2.010.475 litre yakıt tasarrufu sağlanacağını hesaplamışlardır

 

5--Wen ve diğerleri (2017) güneş enerjisi, enerji depolama sistemi ve jeneratör gurubundan oluşan hibrit enerjili bir gemi modelinin kötü hava koşullarında güneş enerjisinden ve depolama ünitelerinden maksimum şekilde faydalanacağı matematiksel bir modeli Fourier analizi ile gerçekleştirilmişlerdir.

 

6--Liu ve diğerleri (2017) güneş enerjisi, enerji depolama sistemi ve jeneratör gurubundan oluşan hibrit enerjili bir gemi için deniz koşulları dikkate alınarak güneş enerji sisteminden elektrik üretimi için matematiksel bir model oluşturmuşlardır.

 

6.1--Bu model ile farklı senaryolar belirleyerek güneş enerjisinden elde edilecek elektrik enerjisi parametrelerini incelemişlerdir. Çıkış gücü kalitesini artırmak için ise enerji depolama sistemi tasarımı önermişlerdir.

 

7--Yu ve diğerleri (2017) konteyner ve cruise gemilerinin elektrik enerjisi ihtiyacının ulusal şebekeden karşılanması için ulusal şebekeye entegre edilmiş ve yenilenebilir enerji kaynaklarından oluşan bir mikro şebeke tasarımı üzerinde çalışmışlardır.

7.1--Önerilen mikro şebeke sistemi ile güneş ve rüzgâr enerji sistemlerinin yeterli kapasitede kullanımı ile kendi kendine yeten bir liman tasarımı amaçlamışlardır.

 

8--Innes ve Monios (2018) İskoçya’nın Abeerden şehrindeki küçük ve orta ölçekli limanlarda kıyıdan enerji temini uygulaması için fizibilite çalışması yapmışlardır.

 

8.1--Bu bölgede bulunan gemilerin kıyıdan enerji temini ile elektrik enerjisi ihtiyacını karşılaması durumunda yıllık 4767 ton CO2,108 ton NOx ve 2,7 ton PM emisyonu salımında azalma olacağı hesaplanmıştır.

 

3--Gemilerde Alternatif Enerji Uygulamaları

3.1--Yenilenebilir enerji sistemleri uygulaması

 

1--OCIUS isimli Avustralya firması tarafından ticari amaçlı yapılan “SolarSailor” isimli feribot tipi gemi bu kapsamda yapılmış ilk uygulamalardan biridir.

 

1.1--Gemi güneş, rüzgâr, batarya ve LPG ile çalışabilen hibrit bir yapıya sahiptir. Geminin enerji ihtiyacı öncelikli olarak güneş, rüzgâr ve batarya sistemi ile karşılanmaktadır.

 

1.2--Alternatif enerji kaynaklarının yeterli olmaması durumunda ise gemide LPG yakıt sistemi devreye girmektedir. 21 m uzunluğundaki gemi, Sidney Limanı için 100 kişilik turizm eğlence feribotu olarak 2000 yılında bir yıl gibi kısa bir sürede inşa edilmiştir.

 

1.3--Geminin %35 oranında yakıt ve %50 oranında emisyon salımı azaltma potansiyeli bulunmaktadır. Mevcut tasarımı sayesinde 2001 yılında “Yılın Avustralya Tasarım Ödülü”nü kazanmıştır. Ticari olarak işletilen gemi ile 10 yıldan fazla sürede on binlerce yolcu taşınmıştır.

 

1.4--2008 yılında petrol fiyatındaki artış nedeniyle yenilenebilir enerji sistemlerine sahip gemi konseptlerine ilgi daha da artmıştır. Bu durumun bir sonucu olarak, Hong Kong Jokey Kulübü OCIUS firmasına ticari faaliyetlerinde kullanmak üzere 4 adet güneş enerji sistemine sahip feribot siparişi vermiştir.

 

2--Hong Kong Jokey Kulübü için yapılan Solar Golf, Solar Birdie, Solar Eagle ve Solar Albatross isimli teknelerin, mevcut feribotlara göre yakıt tüketiminde %50'ye yakın bir tasarruf sağlayacağı ve yıllık işletme maliyetlerini yaklaşık 2,5 milyon Hong Kong Doları düşüreceği belirtilmiştir.

3--M/V Auriga Leader” isimli kargo gemisi ise güneş enerjisi uygulaması ile dikkatleri üzerine çekmeyi başarmıştır.

 

3.1--2008 yılında inşa edilen, yaklaşık 200 m uzunluğa, 32 m genişliğe ve 60213 groston hacme sahip gemi kısmen güneş enerjisi ile tahrik edilen ilk kargo gemisi unvanını almıştır.

 

3.2--Gemiye monte edilen 328 adet FV panel ile yaklaşık 40 kW’lık kurulu güç kapasitesi sağlanmıştır.

 

3.3--FV sistemin toplam maliyeti ise 1,68 Milyon Dolar olarak gerçekleşmiştir. Güneş enerjisi sistemi ile gemideki elektrik enerjisi ihtiyacının yaklaşık %10’nu karşılanabilmektedir.

 

3.4--Ayrıca, FV panel uygulaması ile jeneratörler için harcanan yakıttan %0,5 ile 2 arasında bir tasarruf sağlandığı tahmin edilmektedir.

 

3.5--Yıllık olarak yakıt tüketiminden yaklaşık 13 ton ve CO2 emisyonundan 40 ton’luk bir azalma sağlandığı bildirilmiştir. 6400 adet otomobil taşıma kapasitesine sahip gemi ticari faaliyetlerine devam etmektedir.

 

3.6--M/V Auriga Leader” gemisi kargo taşımacılığı yapan deniz taşıtlarının da geleneksel gemi güç sistemlerine ek olarak alternatif enerji kaynaklarını kullanabileceğini ve ticari faaliyetlerini devam ettirebileceğini göstermesi bakımından önemli bir örnektir.

 

4--M/S Tûranor PlanetSolar” isimli tekne ise sadece FV panel uygulaması ile çalışan ve dünyayı turlayan ilk deniz taşıtı olma özelliğine sahiptir.

 

4.1--30 m uzunluğunda ve 16 m genişliğindeki teknenin 512 m2’lik alanı 809 adet FV panel ile kaplanmıştır.FV paneller toplamda 93 kW kurulu güce sahiptir. Üretilen fazla enerji tekne gövdesine yerleştirilen lityum-iyon bataryalarda depolanmaktadır.

 

4.2--Almanya'daki Knierim tersanesinde yapımı tamamlanan teknenin yaklaşık maliyeti 12,5 Milyon Euro’dur. Tekne maksimum 14 knot hıza ulaşabilmekte ve 50 yolcu taşıyabilmektedir

 

4.3--Bu konsept, deniz taşıtlarının gelecekte sıfır yakıt ve sıfır emisyon ile işletilebileceğini gösteren dikkate değer bir çalışmadır.

 

5--Revelation II” isimli katamaran tipi tekne ise sıra dışı bir tasarıma sahiptir.

 

5.1--İngiltere’de üretilen 10,97 m uzunluğundaki teknenin maliyeti 300.000 Sterlindir. Tekneye alışılmışın dışında yatay eksenli bir rüzgâr türbini monte edilmiştir. Rüzgâr türbini ile 110 kW’a kadar güç üretebilmekte ve bu güç tahrik sistemine aktarılabilmektedir.

 

5.2--Gemilerde rüzgâr türbini kullanımına bakıldığında dikey eksenli rüzgâr türbini tiplerinin daha çok tercih edildiği görülmektedir. Fakat bu tekne de kullanılan yatay eksenli rüzgâr türbini ile deniz taşıtlarında farklı tipteki rüzgâr türbini sistemlerinin de kullanılabileceği gösterilmiştir.

 

6--Eco Marine Power şirketi tarafından yürütülen “Aquarius Eco Ship” isimli gemi projesi yenilenebilir enerji kaynakları ile donatılmış çevre dostu gemi projesidir.

 

6.1--Yük taşımacılığı için tasarlanan 240 m uzunluğunda 45 m genişliğindeki geminin güç sistemi hibrit bir yapıya sahiptir. Rüzgâr enerjisi sistemi ile gemi

hareketine katkı sağlanırken, güneş enerjisi sistemi ile de gemideki güç ihtiyacının karşılanması ve jeneratörlerin limanda iken hiç kullanılmaması hedeflenmektedir.

 

6.2--Gemide kullanılacak FV panel gücü 1 MW kapasitesine sahip olacak ve üretilen fazla enerji depolanacaktır. Gemide uygulanacak teknoloji ile %40 oranında yakıt tasarrufunun sağlanması ve dolaylı olarak CO2, NOx v e S O2 emisyonlarında önemli bir azalmanın meyana gelmesi hedeflenmektedir. Geminin maksimum 16 knot hıza çıkacağı öngörülmektedir.

 

7--Kâr amacı gütmeyen Japon kuruluşu Peace Boat tarafından geliştirilen “Ecoship” projesinde ise cruise tipi yolcu gemisi konseptine yenilikçi bir bakış açısı getirilmiştir.

 

7.1--Peace Boat kuruluşu 2014 yılında Almanya’nın Hamburg kentinde yenilenebilir enerji, gemi ve deniz teknolojisi alanında uzman kişilerle disiplinler arası bir çalışma gurubu oluşturarak projeye başlamıştır.

 

7.2--224 m uzunluğa, 31 m genişliğe ve 55000 groston hacme sahip olacak gemi 17 knot hıza ulaşabilecektir.

 

7.3--Gemide 10 adet rüzgâr türbini ve 6000 m2’lik alanı kaplayan FV panel uygulaması gerçekleştirilecektir.

 

7.4--LNG kullanılması planlanan gemide, mutfak atıklarının geri dönüşümü ile elektrik üretilecektir.

7.5--“Ecoship” gemisi hem NOx ve SOx emisyonlarını ortadan kaldıracak hem de karbon salınımını standart bir yolcu gemisine göre %40 oranında azaltacaktır.

 

7.6--Gemide kullanılacak alternatif enerji sistemleri ile gemi tahrik sisteminin elektrik enerjisi ihtiyacının %20’si, gemideki toplam elektrik enerjisi ihtiyacının ise yaklaşık %50’si karşılanacaktır. 2020 yılında tamamlanması planlanan 2000 yolcu kapasiteli cruise tipi yolcu gemisi dünyanın en çevre dostu gemisi olmayı hedeflemektedir.

 

8--Wallenius Wilhelmsen firması tarafından yürütülen tamamen yenilenebilir enerji kaynakları ile çalışan sıfır emisyonlu ticari gemi projesi de dikkatleri üzerine çekmeyi başaran önemli bir çalışmadır.

 

8.1--E/S Orcelle” isimli gemi güneş, rüzgâr ve dalga enerjisini kullanacak şekilde tasarlanmaktadır. Geminin 800 m2’lik alanına yerleştirilecek FV paneller ile güneş enerjisinden 2500 kW’lık güç elde edilecektir.

 

8.2--Gemideki 3 adet yelken ile en iyi pozisyon yakalanarak gemi tahrik sisteminde enerji tasarruf sağlanacaktır. Aynı zamanda gemiye yerleştirilecek 12 adet yüzgeç sistemi ile dalga enerjisi hidrojen,elektrik veya mekanik enerjiye dönüştürülecek ve gemideki enerji ihtiyacının karşılanmasına katkı sağlanacaktır.

 

8.3--85000 m2’lik güverte alanına sahip 250 m uzunluğundaki gemi maksimum 24 knot hıza ulaşabilecektir. Gemi 10000’den fazla araç taşıyabilecek kapasiteye sahip olacaktır.

 

8.4--Günümüzde Ro-Ro tipi gemilerin ortalama 6500 araç taşıma kapasitesine sahip olduğu düşünüldüğünde projenin değeri daha iyi anlaşılmaktadır. 2004 yılında tasarımına başlanan projenin 2025 yılında tamamlanması ve hizmete girmesi beklenmektedir.

 

3.2--Kıyıdan enerji temini sistemi uygulaması:

 

1--Ulusal şebekeden alınan elektrik enerjisi liman tarafında bulunan kıyıdan enerji temini paneline aktarılır. Burada, elektrik enerjisi bağlantı kurulacak gemi için uygun gerilim ve frekans değerlerine ayarlanır ve geminin ana elektrik panosuna bağlantı gerçekleştirilmiş olur.

 

1.1--Bu aşamadan sonra,gemideki jeneratör sistemi devreden çıkarılarak, gerekli elektrik enerjisi ihtiyacı ulusal şebekeden karşılanmış olur.

 

2--Yapılan bir araştırmaya göre, Avrupa limanlarındaki tüm gemilerin 2020 yılına kadar kıyıdan enerji temini sistemini kullanmaları durumunda yıllık elektrik enerjisi tüketimlerinin  Avrupa bölgesindeki ülkelerin 2012 yılı elektrik enerjisi tüketiminin %0,1’ine karşılık gelmektedir.

 

2.1--Ayrıca, çalışmada kıyıdan enerji temini uygulamasının Avrupa limanlarında gemilerden kaynaklı CO2 salınımını 800.000 ton azaltma potansiyeline sahip olduğu bildirilmiştir.

 

3--Dünya genelinde bazı limanlarda, özellikle ticari faaliyetlerini sürdüren gemiler için gerekli altyapı çalışmaları tamamlanmış ve kıyıdan enerji temini sistemi uygulanmaya başlanmıştır.

 

3.1—Hâlihazırda Almanya, Amerika Birleşik Devletleri, Belçika, Finlandiya, Hollanda, İsveç, Kanada ve Norveç’te bulunan 22 limanda bu uygulama mevcuttur. Bu limanlarda Ro-Ro, ROPAX, cruise ve konteyner tipi ticari gemilerin elektrik enerjisi ihtiyacı karşılanabilmektedir.

 

3.2--İsveç'in Göteborg Limanı 1989 yılından beri Ro-Ro ve ROPAX tipi gemiler için kıyıdan enerji temini sisteminin kullanıldığı ilk liman olma özelliğine sahiptir. Liman 2010 yılına kadar altyapı çalışmalarını genişleterek farklı gemi tipleri için de kıyıdan enerji temini sunmaya hazır hale gelmiştir

 

4--Amerika Birleşik Devletleri’nin Los Angeles Limanı ise 2004 yılında faaliyete geçen ve konteyner gemileri için yapılmış dünyanın ilk kıyıdan enerji temini sistemine sahip limanı olarak literatürde yerini almıştır.

 

4.1--Sonrasında cruise tipi yolcu gemilerinin de kıyıdan enerji temini sistemine bağlantısı için gerekli altyapı oluşturulmuştur. Aynı anda iki cruise gemisinin sisteme bağlanabildiği ilk liman olma özelliğine sahiptir.

 

4.2--Liman 40 MW güç kapasitesine kadar gemilerin elektrik enerjisi ihtiyacını Karşılayabilmektedir.

 

5--Kanada’nın en büyük limanlarından olan Vancouver limanı ise 2009 yılında altyapı çalışmaları tamamlanan ve cruise tipi yolcu gemileri için yapılmış Kanada’nın birinci dünyanın ise üçüncü kıyıdan enerji temini uygulaması özelliğine sahiptir.

 

5.1--Kıyıdan enerji temini uygulamasını kullanan her bir yolcu gemisinden ortalama 16 ton yakıt ve 50,6 ton CO2 emisyonu tasarrufu sağlanmaktadır.

 

5.2--Liman ayrıca konteyner gemileri için de kıyıdan elektrik enerjisi temin etmektedir. Kıyıdan enerji temini uygulamasını kullanan her bir konteyner gemisinden ortalama 30,7 ton yakıt ve 94,6 ton CO2 emisyonu tasarrufu sağlanmaktadır.

 

6—Yorum:

 1-Dünya ticaretinin karasal ulaşıma göre çevresel açıdan ve ekonomik açıdan denizlere kayacağı açık.Bu anlamda yeşil enerjili gemi konsepti oldukça önemli bir trend haline gelebilecek.

2—Yeşil gemi-yeşil liman konsepti geleceğin yeşil dünya hedefi için önemli konseptlerdendir.Bu hedef doğrultusunda Bakanlık yeşil liman ve yeşil gemi konseptlerine uygun önemli teşvikler sağlayabilir.

 

2—Küresel ısınmada kömür-petrol yerine doğalgaza(LPG-CNG)  geçilmesi ile küresel karbondiosit emisyonunda anlamlı azalış sağlayabilir.Bu anlamda önümüzdeki 30-40 yıllık dönemde doğalgazlı-yenilenebilir enerjili hibrit gemi ve limanlar ön plana çıkabilir.

 

Kaynak:Gemi ve Deniz Teknolojisi Dergisi-Sayı: 214, Aralık 2018