Gemi kaynaklı emisyonların farklı yöntemlerle incelenmesi
Investigation of exhaust emissions from ships with different methods
Yazar: KAAN ÜNLÜGENÇOĞLU
Danışman: PROF. DR. FUAT ALARÇİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Denizcilik = Marine ; Gemi Mühendisliği = Marine Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Egzoz emisyonları = Exhaust emissions ; Marmara Denizi = Marmara Sea ; Uluslararası deniz taşımacılığı = International maritime transport ; Yük gemileri = Cargo vessels

Özet:
Dünyadaki yük taşımacılığının büyük bir çoğunluğu deniz yoluyla yapılmaktadır. Diğer taşımacılık türleri olan havayolu, demiryolu ve karayolu taşımacılıklarına kıyasla çevre dostu olarak kabul edilir. Ancak uluslararası ticaret hacminin artması, gemi sayısının artışına neden olmuştur ve bunun sonucunda da gemi kaynaklı emisyon miktarları artmıştır. Deniz taşımacılığından kaynaklanan emisyonların küresel iklim ve hava kalitesine etkisi yadsınamaz bir gerçektir. Bu gelişmeler ışığında, Avupa Birliği ve Uluslararası Denizcilik Örgütü' nün özellikle SOx, NOx, PM ve CO2 emisyonlarında yaptığı büyük sınırlandırmalar, denizcilik sektörünün yeni makine teknolojileri ile tanışmasına neden olmuştur. Gemi kaynaklı emisyonların uluslararası standartlar ile sınırlandırılması, ayrıca bu emisyonların ölçülmesi, raporlanması ve doğrulanmasının zorunlu hale getirilmesi, gemilerin emisyon takibi ve değerlendirilmesi açısından denizcilik sektörünün büyük bir revizyona gitmesini zorunlu hale getirmiştir.
Gemi ve liman kaynaklı emisyonların özellikle kıyı kentlerinde yaşayan insanların sağlığını olumsuz yönde etkilediği bilinmektedir. Bu hava kirliliğinin neden olduğu hastalıklarla ilgili yapılan araştırmalar gösteriyor ki; dünya genelinde yılda yaklaşık 20 bin kişi sadece gemi ve liman kaynaklı emisyonlar nedeniyle akciğer kanserine ve yaklaşık 60 bin kişi de yine bu emisyonlar nedeniyle çeşitli hastalıklara yakalanarak hayatını kaybetmektedir.
Marmara Denizi ve özellikle İstanbul ve çevresindeki limanlar, Türkiye için gemi trafiğinin en yoğun olarak yaşandığı bölgelerdir. Bundan dolayı, bu tez çalışmasında Marmara bölgesinde bulunan ve yoğun bir deniz ticaretinin yaşandığı Ambarlı Limanı seçilerek; SO2, CO, NO, NO2, NOx, PM10 ve PM2.5 emisyonlarının 3 aylık süre ile gerçek zamanlı hava kalitesi ölçümleri Türkiye limanları için ilk defa yapılmıştır. 2017 yılı Haziran, Temmuz ve Ağustos aylarından alınan emisyon verilerinin günlük ortalama değerleri ve ölçüm alınan aylardaki ilgili emisyona ait en yüksek değerler gösterilmiştir. Aynı zamanda, 3 ay süre ile Ambarlı limanına gelen gemilerin; tipi (türü), inşa yılı, gros tonajı (GRT), ana makine güçleri, devirleri ve yardımcı makine güçleri, limana geliş sayıları ve seyir, manevra ile limanda kalış süreleri dikkate alınarak literatürde yer alan emisyon tahmin yöntemleri kullanılarak, geliştirilen web tabanlı veri toplama yazılımı ile NOx, CO2, SO2, VOC, CO ve PM emisyonları seyir, manevra ve liman şartlarında teorik olarak hesaplanmıştır. 
Daha sonra, hesaplamalı akışkanlar dinamiği Star CCM+ V10.02 ile farklı açılarda konumlandırılmış tek bir gemi ve farklı işletme modundaki iki gemi modelleri kullanılarak, farklı rüzgar hızları için atmosfere yayılan SO2, NO, CO ve CO2 emisyon yayılımları incelenmiştir.
Ayrıca, emisyon değerlerinin karşılaştırılması amacıyla İstabul ilinin Esenler, Kadıköy ve Avcılar ilçelerinde yer alan ölçüm istasyonlarından 2017 yılının Haziran, Temmuz ve Ağustos aylarında alınan gerçek zamanlı hava kalitesi ölçümleri ile Ambarlı liman bölgesinden aynı tarihlerde alınan ölçümler karşılaştırılmıştır. 
Son olarak ise; 1 Ocak 2019/2024 tarihleri itibariyle SO2, NO2, PM10 ve CO emisyonları için AB Hava Limit değerlerine geçileceğinden, İstanbul ili ilçeleri ve Ambarlı Limanı için bir durum değerlendirmesi yapılmıştır.

Abstract:
The vast majority of the world's cargo transportation is done by sea. It is considered as much more eco-friendly when compared to airline, railway and highway transportation. However, because of the increasing volume of international trade, the increase in the number of ships has led to a rise in shipborne emission quantities. Emissions that are caused by sea transport have an undeniable impact on global climate and air quality. As a result of these developments, restriction of European Union and International Maritime Organization on the quantities of emission gases, especially of SOx, NOx, PM, and CO2, have forced the maritime sector to meet with the new machine technologies. Shipborne emissions are strictly limited with the international standards, and measurement and verification of these measurements are mandatory which lead the maritime sector to make large revisions about tracking and evaluation of emissions.
Ship and port-induced emissions are known to affect health in a negative way, especially people living in the coastal regions. The studies about the diseases caused by the air pollution show that 20.000 people per year lose their life by lung cancer and about 60.000 people lose their life by carious diseases due to ship and port emissions.
Harbors and ports in Marmara Sea and especially near Istanbul region have the most intense ship traffic in Turkey. Therefore, in this study, Ambarlı Port having a dense sea traffic has been chosen and air quality measurements on SO2, CO, NO, NO2, NOx, PM10 and PM2.5 emissions have been conducted for a period of three months as the first time ever made in Turkey. The daily average and maximum values of the emission data from June, July and August 2017 are shown in this measurement. In the meantime, NOx, CO2, SO2, VOC, CO and PM emissions have been calculated by a web-based software that is collecting data from Ambarlı Port for three months in terms of ship type, gross tonnage (GRT), main engine power, rpm, auxiliary engine power and construction year of the ships using several emission estimation methods available in the literature.
Later on, using Computational Fluid Dynamics (CFD) solver Star CCM+, SO2, NO, CO, CO2 emission distributions to the atmosphere have been simulated for different wind speeds for the cases that one ship positioned in different angles and two ships having different operational modes.
In addition, the air quality measurements made in June, July and August of 2017 from measurement stations located in the provinces of Esenler, Kadıköy and Avcılar have been compared with the measurements taken at the same dates in the Ambarlı port area by means of emission values.
Finally, a case study has been made for the districts of Istanbul and Ambarlı Port as the European Union (EU) air quality values for SO2, NO2, PM10 and CO emissions will be adopted on 1 January 2019 to 2024.