Gemi dizel-elektrik sevk sistemlerinde enerji verimliliğinin arttırılması
Increasing energy efficiency in marine diesel-electric propulsion systems
Yazar: MURAT PAMIK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA NURAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi Makineleri İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Deniz Ulaştırma Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering

Özet:
Elektrikli sevk sistemleri pek çok gemi türü için, yakıt tüketimi ve zararlı egzoz gazı emisyonlarını azaltabildiğini göstermiştir. Farklı gemi türleri için, elektrikli sevk sistemlerinin çeşitli avantajlarında yararlanmak için uzun yıllardır çalışmalar yapılmaktadır. Yapılan çalışmalar genellikle kısa mesafe kıyı şeridi gemileri, elektrik ihtiyacı yüksek büyük yolcu gemileri, Dinamik Konumlandırma (DP) gerektiren özel ihtiyaç gemileri ya da askeri gemilerden oluşmuştur. Ancak elektriksel ekipmanların verimliliklerindeki artış, gemilerden kaynaklı çevresel kaygıların yükselmesi ve buna önlem alabilmek için getirilen uluslararası sınırlamalar, elektrikli sevk sistemlerinin daha geniş bir kullanım alanına sahip olabileceği çalışmaların yapılmasına sebep olmuştur.

Bu tez çalışmasında, bir açık deniz konteyner gemisi için, Dizel-Elektrik (DE) sevk sistemine sahip olma durumu simüle edilmiş, üç farklı senaryo üzerinden böyle bir sistemin yakıt tüketimi ve emisyonlar açısından değerlendirmesi yapılmıştır. Öncelikle geminin kırk günlük seyir bilgileri alınmış ve yük profili çıkarılmıştır. Bu yük profili elektriksel dönüşümlerin kayıplarını dikkate alarak, DE sevk sistemi için düzenlenmiş, geleneksel DE sevk sistemi, bataryalardan faydalanan hibrit güç kaynaklı DE sevk sistemi ve sıfır emisyon limanlara uyum sağlayabilecek bir DE sevk sistemi, bu konteyner gemisi ile aynı operasyonları yaptığı kabul edilerek oluşturulan bir matematiksel modelle simüle edilmiştir. Simülasyonda, jeneratörlerin optimum yükte çalışabilmesi için gerekli konfigürasyonlar ve bataryaların güç dengesine maksimum katkı sağlayabileceği bir yapı oluşturması hedeflenmiştir. Yapılan simülasyonlar ile bir açık deniz konteyner gemisi için farklı simülasyonlarda %2,9 ile %10,38 arasında değişen yakıt tasarrufu ve buna bağlı emisyonlardaki indirgenme oranı gösterilmiştir.

Abstract:
Electrical propulsion systems have shown that, they can reduce fuel consumption and harmful exhaust gas emissions from ships. Studies have been carried out for many years to take advantage of electrical propulsion systems on different ship types. The studies generally consisted of short-distance shoreline ships, large passenger ships with high electricity needs, special purposes ships that require Dynamic Positioning (DP) or military ships. However, the increase in the efficiency of electrical equipment, the increase in environmental concerns arising from ships and the international restrictions imposed to take measures against this have led to studies that can have a wider usage area of electrical propulsion systems.

In this thesis, having a Diesel-Electric (DE) propulsion system was simulated for an offshore container ship, and such a system was evaluated in terms of fuel consumption and emissions over three different scenarios. First of all, the ship's forty-day navigation information was obtained and the load profile was drawn. This load profile is adopted for the DE propulsion system, taking into account the losses of electrical conversions. By assuming that it performs the same operations as this container ship are simulated with a mathematical model for traditional DE propulsion system, a hybrid power sourced DE propulsion system using batteries, and a DE propulsion system that can adapt to zero emission ports. In the simulation, it is aimed to create the necessary configurations for the generators to operate at optimum load and to create a structure in which the batteries can contribute to the power balance. With the simulations made, the fuel savings varying between 2.9% and 10.38% and the reduction in emissions related to this in different scenarios for an offshore container ship are shown.