Denizcilikte enerji verimliliği tasarım indeksi analizi
Energy efficiency design index analysis in maritime
Yazar: ONUR YILMAZ
Danışman: PROF. DR. YASİN ARSLANOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Deniz Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Denizcilik = Marine
Dizin: Egzoz emisyonları = Exhaust emissions ; Ekolojik çevre = Ecological environment ; Yük gemileri = Cargo vessels

Özet:
Gemilerde enerji verimliliği konusu, gemi sahipleri için büyük bir gereksinim haline gelmiştir. Dünyada çevre bilincinin artmasıyla birlikte emisyon konusuna yeni kurallarla daha fazla önem verilmektedir. Gemilerde enerji verimliliğini arttırmak için gemi tasarımları, pervane sistemleri, makine teknolojileri ve başarılı bakım tutumları önemlidir. Bu çalışma gemilerde emisyonun azaltılması ve enerji verimliliği yöntemlerinin sağlanması uygulamaları için yapılmıştır.
Dünyadaki sera gazı emisyonlarının yüksek bir kısmını oluşturan denizcilik sektöründe, enerji verimli gemilere olan talep artacaktır. Akaryakıt fiyatlarındaki önemli artış nedeniyle çevre dostu ve otonom gemilerin önemi her geçen gün artmaktadır. Bu yüksek maliyetleri ve emisyonları azaltmak için, MARPOL Ek VI'ya CO2 emisyonlarının azaltılmasına yönelik enerji verimliliği indeksi (EEDI) gibi düzenlemeler eklenmiştir. Gemi enerji verimliliği yönetim planı ile enerji kayıplarının en aza indirilmesi ve denizcilik sektörünün geleceği için daha temiz denizlerin oluşturulması hedeflenmektedir. Bu çalışmada gemilerin enerji verimliliğini artıran uygulamalar, hesaplama yöntemleri ve denizleri daha verimli hale getirmek için yapılması gereken süreçlerle kanıtlanmıştır.
Bu tez çalışmasında gemilerden kaynaklanan emisyonlarla ilgili düzenlemeler incelenmiş, düzenlemeler nedeniyle denizcilik işletmelerinde gemi kaynaklı emisyon azaltma yöntemleri ele alınmıştır. Gemi enerji verimliliğini artırmak için kullanılan verimi yüksek gemi tasarımları, yeni nesil pervane sistemleri, makine teknolojileri, alternatif enerji kaynakları, otomasyon sistemleri ve başarılı bakım-tutum uygulamaları gibi yöntemler detaylarıyla incelenmiştir. Bu uygulamaların etkinliğinin incelenebilmesi adına emisyon ölçüm sistemleri de tez çalışmasına dahil edilip açıklanmıştır. Emisyon ölçüm sistemleri sayesinde hangi yöntemin daha verimli sonuçlar verdiği de anlaşılabilir.
Bu tez çalışmasında ana hedef gemi enerji verimliliğinin ele alındığı uygulamaların detaylarıyla incelenmesi ve bu yöntemler ile ilgili tasarımsal bilgilerin denizcilik bilgisi ile entegre edilerek iyi bir gemi işletmeciliğinin sağlanmasıdır. Bu hedefe ulaşılabilmesi için her gemi türü ile ilgili o gemiye özel verimlilik artırma yöntemlerinin bilinmesi gerekmektedir. Bu yöntemler konusundaki bilincin artmasıyla hem daha verimli bir gemi işletmeciliği sağlanacak, hem de Uluslararası Denizcilik Örgütü'nün yayınladığı emisyon azaltma kuralları sağlanabilecektir.
Uluslararası Denizcilik Örgütü tarafından yayınlanan kurallar denizcilik işletmeleri üzerinde maddi baskı da oluşturmaktadır. Bu durumda denizcilik şirketleri Uluslararası Denizcilik Örgütü'nün koyduğu kuralları sağlayabilmek için çeşitli maddi külfetlerin altına girmektedir. Şirketler bu yüzden ekonomik darboğazlara düşebilmektedir. Denizcilik şirketleri, son yıllarda gemilerde enerji verimliliğinin artırılması için fayda/maliyet oranı bakımından etkin yöntemleri ele almaya
başlamıştır. Bu yöntemlerin uygulanmasında elde edilen başarılı sonuçlar denizcilik şirketlerini ekonomik olarak rahatlatırken emisyonlar nedeniyle Uluslararası Denizcilik Örgütü ve ilgili liman devletleri tarafından uygulanabilecek çeşitli ceza ve yaptırımların önüne geçilebilmesi sayesinde denizcilik şirketlerine motivasyon olmuştur.
Tez çalışmasının içerik planını açıklamak gerekirse öncelikle Uluslararası Denizcilik Örgütü ile ilgili kavramlar ele alınmıştır. Bu kapsamda ayrıca MARPOL, UNFCCC ve MRV gibi bazı yaklaşımlar incelenmiştir. Egzoz emisyonlarını azaltan gemi tipleri ve tasarımları, emisyon azaltıcı teknolojilerin tasarımlarının incelenmesi ve gemi enerji verimliliği konusunda uygulanan yöntemler ayrıntılarıyla tanıtılmıştır. Bu yöntemlerin gemilerde enerji verimliliğine etkisinin ne oranda olduğunun tespit edilebilmesi amacıyla Enerji Verimliliği Tasarım Endeksi, Enerji Verimliliği Operasyonel Göstergesi ve Gemi Enerji Verimliliği Yönetim Planı detaylarıyla incelenmiştir. Bu yöntemler sayesinde hangi yöntemin ne oranda bir verimlilik iyileştirmesi gerçekleştirdiği tespit edilebilmiştir. Tez çalışmasının son bölümünde ise gemi enerji verimliliğini artıran yöntemlerin bir uygulaması incelenerek verimlilik artırılması konusunda bir analiz çalışması yapılmıştır.

Abstract:
The amount of cargo transported by sea in world trade is increasing day by day due to the economic transportation route. Due to the increase in the number of commercial vessels, there have been significant increases in maritime emissions in recent years. With the increase in environmental awareness in the world, the issue of emissions has become more important. For this reason, the International Maritime Organization is trying to reduce the amount of maritime emissions by issering various rules and regulations. Shipping companies develop various methods to meet the requirements imposed by these rules and regulations. These methods are also methods to increase energy efficiency in ships. Resistance-reduced ship design, advanced propeller systems, advances in machine technologies, successful maintenance attitude approaches are examples of methods that increase energy efficiency in ships. In this thesis study, the methods that can be applied to increase ship energy efficiency and reduce emissions are discussed in detail.
In order to reduce greenhouse gas emissions from the maritime sector, the demand for ships with high energy efficiency is increasing. Fluctuations in fuel prices can also be another reason for increased demand for highly energy efficient vessels. In order to systemize energy efficiency applications, applications such as the Energy Efficiency Design Index and Energy Efficiency Operational Indicator aimed at reducing CO2 emissions have been added to the MARPOL Annex IV regulation. If these applications are examined as content, the Energy Efficiency Design Index is an approach applied while the ships are still under construction, while the Energy Efficiency Operational Indicator can be seen as an approach applied during operation. These approaches to ship energy efficiency are 2000 to minimize energy losses on ships, while reducing the amount of fuel spent during the expedition.
In this thesis study, regulations on emissions from ships were examined and ship-borne emission reduction methods were discussed in maritime enterprises due to the regulations. Methods such as high efficiency ship designs, next generation propeller systems, machine technologies, alternative energy sources, automation systems and successful maintenance-attitude applications used to increase ship energy efficiency have been examined in detail. In order to examine the effectiveness of these applications, emission measurement systems are also included in the thesis study and explained. Thanks to emission measurement systems, it is also understandable which method gives more efficient results.
The main objective of this thesis is to examine the applications in which ship energy efficiency is handled in detail and to integrate the design information about these methods with maritime knowledge to ensure a good ship management. In order to achieve this goal, it is necessary to know the methods of increasing efficiency specific to that ship for each ship type. With the increased awareness of these methods, both a more efficient ship management will be provided, and emission reduction rules published by the International Maritime Organization will be provided.
Rules issued by the International Maritime Organization also place financial pressure on maritime enterprises. In this case, maritime companies are subject to various financial burdens in order to meet the rules established by the International Maritime Organization. Therefore, companies can fall into economic bottlenecks. In recent years, shipping companies have begun to consider effective methods in terms of benefit/cost ratio to improve energy efficiency on ships. Maritime companies economically successful results in the implementation of this method relax the emissions due to the International Maritime Organization and related penalties and sanctions that can be applied by Port states to prevent various thanks, the shipping company has been the motivation to.
To explain the content plan of the thesis study, first of all, concepts related to the International Maritime Organization are discussed. In this context, some approaches such as MARPOL, UNFCCC and MRV were also examined. The types and designs of vessels that reduce exhaust emissions, the study of the designs of emission-reducing technologies and the methods applied in the field of ship energy efficiency are discussed in details. The Energy Efficiency Design Index, Energy Efficiency Operational Indicator and Ship Energy Efficiency Management Plan have been examined in detail in order to determine the rate at which these methods affect energy efficiency in ships. Thanks to these methods, it was determined which method performed an efficiency improvement in what proportion. In the last part of the thesis study, an analysis study was carried out on increasing efficiency by examining an application of methods that increase ship energy efficiency.