Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR), gemiler için iklim dostu bir enerji kaynağı geliştirmek için endüstri ve araştırma ortaklarıyla birlikte çalışıyor. Temel, oldukça verimli bir yakıt hücresi sistemidir. Bu, gemide elektrik ve ısı üretmelidir. Hücrelerin özelliği, birçok farklı yakıtla çalışmalarıdır. Teknolojiyi test etmek için, DLR Teknik Termodinamik Enstitüsü başkanlığındaki AB araştırma projesi NAUTILUS’ta (Uzun Mesafe Yolcu Gemileri için Deniz Entegre Hibrit Enerji Sistemi) gemilerde kullanıma uygun bir gösterici geliştiriliyor.
Küresel nakliye, sera gazı emisyonlarına önemli ölçüde katkıda bulunur. Ayrıca kükürt dioksitler, nitrojen oksitler ve is parçacıkları da vardır. Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) bu nedenle gemi emisyonları için sınır değerleri düşürmüştür. 2008 yılına kıyasla, karbondioksit emisyon limiti 2030’dan itibaren yüzde 40 ve 2050’den itibaren yüzde 70 oranında azaltılacak.
Yolcu gemileri özellikle etkilenir. Bir limanda, kara izinli molalarda yük gemilerine göre daha uzun süre kalıyorlar. Bunun sonucunda da çevreyi kurum ve egzoz gazlarıyla kirletirler. Ek olarak, limanlarda genellikle denizdekinden daha katı emisyon düzenlemeleri geçerlidir.
Deniz dizeli – gaz motoru – yakıt hücresi
Yeni yakıt hücreleri hidrojen, doğal gaz, metanol veya sentetik yakıtlarla çalışıyor. Bu, mevcut enerji sistemlerinin de kademeli olarak dönüştürülebileceği anlamına gelir.
Her şeyden önce, ağır petrol gemilerinin dizel motorlarının yerini gaz motorları alıyor. Bu, neredeyse hiç kurum partikülünün üretilmediği anlamına gelir. NAUTILUS konsorsiyumunun koordinatörü DLR Teknik Termodinamik Enstitüsü’nden Dr. Syed Asif Ansar, “Bir geçiş döneminde, yeni yakıt hücresi sistemi ve gaz motorlu geleneksel gemi agregaları aynı anda faaliyette olacak” diye açıklıyor. “Yakıt hücresi sistemi, gaz motorlarıyla aynı yakıtı kullanabilir. Sonuç olarak, mevcut enerji sistemlerinin çok sayıda bileşeni kullanılmaya devam edebilir. Birçok durumda bu daha ucuz ve uygulanması teknik olarak daha kolay.”
Yakıt hücresi konsepti kargo gemilerine ve sabit endüstriyel alanlara da aktarılabilir. NAUTILUS projesi bu nedenle emisyonsuz nakliyeye yönelik bir başka adımdır.
Daha az kurum ve CO2
NAUTILUS göstericisinin 90 kilovatlık bir elektrik çıkışına sahip olduğu söyleniyor. Geleneksel gemi jeneratörleriyle karşılaştırıldığında, göstericinin yaklaşık yüzde 50 daha az karbondioksit ve yüzde 99’a kadar daha az kurum yaydığı söyleniyor.
Yakıt hücrelerine ek olarak, tepe yükleri tamponlamak için piller kullanılır. DLR Teknik Termodinamik Enstitüsü, devreleri birbirine bağlamak için yeni konseptler geliştiriyor. Amaç, sistemi mümkün olduğunca enerji ve alan verimli hale getirmektir. “Yakıt esnekliğine sahip yüksek performanslı hücrelerle yüzde 65’lik elektrik verimliliği elde edebiliyoruz. Ortaya çıkan atık ısı, başka bir noktada enerji sistemine geri beslenir. Bu sayede kullanılan enerjinin yüzde 85’inden fazlası kullanılabilir” diye vurguluyor Ansar.
Gerçek ve dijital test işlemi
Araştırmacılar, NAUTILUS göstericisini gerçekçi koşullar altında test etmek istiyor. Bunu yapmak için bir yolcu gemisinin yolculuklarını, manevralarını, yük değişikliklerini ve “otel operasyonunu” simüle ederler. “Jeneratör sistemini bir gemide gerçek bir entegrasyonda olduğu gibi doğrulayacağız. Bu, yakıt deposundan güç tüketicisine kadar tüm süreç zincirini içerir. Bu, tedarik sistemini deniz güvenliği, gelecekteki düzenlemeler ve beklenen hizmet ömrü açısından değerlendirmemizi sağlıyor” diyor Ansar.
Bu amaçla NAUTILUS ekibi, jeneratör sisteminin bir “dijital ikizini” oluşturur. Bu hesaplama modeli ile 5 ila 60 megavat arasında çıkışa sahip tam entegre gemi enerji sistemleri simüle edilecektir. Bu, 1.000 ila 5.000 yolcu kapasiteli gemilerin güç gereksinimlerine karşılık gelir. Bu tür bilgisayar simülasyonları ile kurulu sistemler değerlendirilerek daha verimli hale getirilebilir.
NAUTILUS göstericisinin ilk test çalıştırmalarından sonra, bir sonraki adım şimdiden planlandı: İkinci bir proje aşamasında, DLR Teknik Termodinamik Enstitüsü ve DLR Deniz Enerji Sistemleri Enstitüsü, NAUTILUS sistemini gerçek bir ortamda ortaklaşa test edecek.
Küresel nakliye, sera gazı emisyonlarına önemli ölçüde katkıda bulunur. Ayrıca kükürt dioksitler, nitrojen oksitler ve is parçacıkları da vardır. Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) bu nedenle gemi emisyonları için sınır değerleri düşürmüştür. 2008 yılına kıyasla, karbondioksit emisyon limiti 2030’dan itibaren yüzde 40 ve 2050’den itibaren yüzde 70 oranında azaltılacak.
Yolcu gemileri özellikle etkilenir. Bir limanda, kara izinli molalarda yük gemilerine göre daha uzun süre kalıyorlar. Bunun sonucunda da çevreyi kurum ve egzoz gazlarıyla kirletirler. Ek olarak, limanlarda genellikle denizdekinden daha katı emisyon düzenlemeleri geçerlidir.
Deniz dizeli – gaz motoru – yakıt hücresi
Yeni yakıt hücreleri hidrojen, doğal gaz, metanol veya sentetik yakıtlarla çalışıyor. Bu, mevcut enerji sistemlerinin de kademeli olarak dönüştürülebileceği anlamına gelir.
Her şeyden önce, ağır petrol gemilerinin dizel motorlarının yerini gaz motorları alıyor. Bu, neredeyse hiç kurum partikülünün üretilmediği anlamına gelir. NAUTILUS konsorsiyumunun koordinatörü DLR Teknik Termodinamik Enstitüsü’nden Dr. Syed Asif Ansar, “Bir geçiş döneminde, yeni yakıt hücresi sistemi ve gaz motorlu geleneksel gemi agregaları aynı anda faaliyette olacak” diye açıklıyor. “Yakıt hücresi sistemi, gaz motorlarıyla aynı yakıtı kullanabilir. Sonuç olarak, mevcut enerji sistemlerinin çok sayıda bileşeni kullanılmaya devam edebilir. Birçok durumda bu daha ucuz ve uygulanması teknik olarak daha kolay.”
Yakıt hücresi konsepti kargo gemilerine ve sabit endüstriyel alanlara da aktarılabilir. NAUTILUS projesi bu nedenle emisyonsuz nakliyeye yönelik bir başka adımdır.
Daha az kurum ve CO2
NAUTILUS göstericisinin 90 kilovatlık bir elektrik çıkışına sahip olduğu söyleniyor. Geleneksel gemi jeneratörleriyle karşılaştırıldığında, göstericinin yaklaşık yüzde 50 daha az karbondioksit ve yüzde 99’a kadar daha az kurum yaydığı söyleniyor.
Yakıt hücrelerine ek olarak, tepe yükleri tamponlamak için piller kullanılır. DLR Teknik Termodinamik Enstitüsü, devreleri birbirine bağlamak için yeni konseptler geliştiriyor. Amaç, sistemi mümkün olduğunca enerji ve alan verimli hale getirmektir. “Yakıt esnekliğine sahip yüksek performanslı hücrelerle yüzde 65’lik elektrik verimliliği elde edebiliyoruz. Ortaya çıkan atık ısı, başka bir noktada enerji sistemine geri beslenir. Bu sayede kullanılan enerjinin yüzde 85’inden fazlası kullanılabilir” diye vurguluyor Ansar.
Gerçek ve dijital test işlemi
Araştırmacılar, NAUTILUS göstericisini gerçekçi koşullar altında test etmek istiyor. Bunu yapmak için bir yolcu gemisinin yolculuklarını, manevralarını, yük değişikliklerini ve “otel operasyonunu” simüle ederler. “Jeneratör sistemini bir gemide gerçek bir entegrasyonda olduğu gibi doğrulayacağız. Bu, yakıt deposundan güç tüketicisine kadar tüm süreç zincirini içerir. Bu, tedarik sistemini deniz güvenliği, gelecekteki düzenlemeler ve beklenen hizmet ömrü açısından değerlendirmemizi sağlıyor” diyor Ansar.
Bu amaçla NAUTILUS ekibi, jeneratör sisteminin bir “dijital ikizini” oluşturur. Bu hesaplama modeli ile 5 ila 60 megavat arasında çıkışa sahip tam entegre gemi enerji sistemleri simüle edilecektir. Bu, 1.000 ila 5.000 yolcu kapasiteli gemilerin güç gereksinimlerine karşılık gelir. Bu tür bilgisayar simülasyonları ile kurulu sistemler değerlendirilerek daha verimli hale getirilebilir.
NAUTILUS göstericisinin ilk test çalıştırmalarından sonra, bir sonraki adım şimdiden planlandı: İkinci bir proje aşamasında, DLR Teknik Termodinamik Enstitüsü ve DLR Deniz Enerji Sistemleri Enstitüsü, NAUTILUS sistemini gerçek bir ortamda ortaklaşa test edecek.