Gemi yakıtlarında hidrojen katkısının kullanımı; bir dizel motordaki salım değerleri üzerine etkisinin analizi
Use of hydrogen additive in ship fuels; an analysis of the effect on emissions in a diesel engine
Yazar: YAVUZ ALİ IŞIK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BURAK KÖSEOĞLU
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi Makineleri İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Deniz Ulaştırma Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering

Özet:
Uluslararası ticaretin toplam değerinin yüzde yetmişinden fazlası deniz yoluyla karşılanmakta ve denizcilik sektöründe kullanılan akaryakıt dünya üzerindeki akaryakıt tüketiminin yaklaşık olarak yüzde altısını oluşturmaktadır. Durum göz önünde bulundurulduğunda yakılan yakıt kaynaklı zararlı salım değerlerinin de çevre kirliğine etkisinin büyüklüğünün göz ardı edilemez boyutlarda olduğu da bir gerçektir. Denizcilik sektöründe salım ve enerji verimliliği için getirilen yasal düzenlemeler ve zorunluluklar da göz önünde bulundurulduğunda gemilerden kaynaklı olan çevre etkilerinin düşürülmesi için yapıcı çözümler getirilmesi kaçınılmaz olmuştur. Bu konuda pek çok çalışma arasında yakıt değişikliği ve karışım yakıtların kullanımı olumlu etkilerle sonuçlandırılabilmiştir. Bu bağlamda; yapılan çalışmada gemilerde kullanılan DMA standartlarında olan deniz tipi motorinle çalıştırılan tek silindirli dört zamanlı direkt püskürtmeli bir dizel makine emme havasına belirli oranlarda hidrojen ilavesi yapılarak, performans ve yanma sonrasında oluşan azot oksit, karbon monoksit, karbon dioksit ve hidrokarbon salım etkilerini incelemek için ele alınmıştır. Çalışmada, bahsi geçen dizel motorun modellemesi yapılarak, sadece hidrojen ilavesi değil, aynı zamanda farklı enjektör konik açılarında püskürtüldüğünde oluşan yeni etkiler, yirmiden fazla simülasyon yapılarak incelenmiştir. Literatür kapsamında gelecekte düşünülen alternatif gemi yakıtlarına yer verildiği gibi aynı zamanda, hidrojenin gemide depolanması, gemiye ikmali gibi önemli konulara da değinilmiştir. Sayısal inceleme sonucunda; hidrojen ilavesinin genel olarak yanma verimini arttırdığı, özgül yakıt tüketimini düşürdüğü, yanmamış hidrokarbon ve karbon monoksit salımları üzerinde olumlu sonuçlar verdiği gözlenmiş olup, karbon dioksit salım değerlerinde gözle görülür bir fark olmamasına karşın azot oksit salım değerlerinin arttığı gözlenmiştir.

Abstract:
More than seventy percent of the total value of international trade is met by sea, and the fuel used in the maritime sector accounts for approximately six percent of the fuel consumption in the world. When this situation is taken into consideration, it is a fact that the harmful emission values originating from the fuel burnt are also in a way that cannot be ignored. Considering the legal regulations and obligations introduced for emission and energy efficiency in the maritime sector, it has been inevitable to find constructive solutions to reduce the environmental impacts of ships. Among many studies on this subject, fuel change and blended fuels could result in positive effects. In this context; The study was done to examine the nitrogen oxide, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbon emission effects that occur after performance and combustion by adding hydrogen to the intake air of a single cylinder, four-stroke, direct injection diesel engine operated with marine type diesel engine in DMA standards used in ships. In the study, by modeling the mentioned diesel engine, not only the addition of hydrogen, but also the new effects that occur when sprayed at different injector conical angles, more than twenty simulations were made and the results obtained were analyzed numerically. Within the scope of the literature, alternative marine fuels considered in the future are mentioned, as well as important issues such as the storage of hydrogen on board and its supply to the ship are mentioned. As a result of the numerical study; It has been observed that adding hydrogen generally increases the combustion efficiency, decreases the specific fuel consumption, gives positive results on unburned hydrocarbon and carbon monoxide emissions, while there is no noticeable difference in carbon dioxide emission values, it has been observed that nitrogen oxide emission values increase.