Gemiler için yeni bir elektrik enerjisi yönetim sisteminin akıllı şebek altyapısına uygun olarak geliştirilmesi

Abstract

Denizcilik sektörü temsilcileri uluslararası sözleşmelerin karşılanması, enerji maliyetlerinin azaltılması ve çevresel problemlerin en aza indirgenmesi için gemilerde alternatif enerji kaynaklarının kullanımına yönelik çalışmalar yapmaktadırlar. Bu çalışmalar daha ekonomik ve daha temiz enerji kaynaklarının kullanılabileceği yeni nesil gemi ve yeşil liman kavramları için önemli bir adımdır. Geleceğin elektrik şebekesi olarak isimlendirilen “Akıllı Şebeke” sistemi ise gemi, liman ve şehir etkileşimi için yüksek bir öneme sahiptir. Özellikle gemiler, limanda iken akıllı şebeke altyapısını kullanarak ulusal elektrik şebekesine daha etkin bir şekilde bağlanabilecek ve ihtiyaç duyduğu elektrik enerjisini daha verimli bir şekilde temin edebilecektir. Gemilerin alternatif enerji kaynaklarını etkin bir şekilde kullanabilmesi ve akıllı şebeke sistemi ile uyumlu bir şekilde çalışabilmesi için ise bir enerji yönetim sistemine sahip olması gerekmektedir. Tez çalışmasında, alternatif enerji kaynaklarına ve akıllı şebeke altyapısına sahip gemiler için yeni bir “Gemi Elektrik Enerjisi Yönetim Sistemi” önerilmiştir. Ayrıca, önerilen sistem için iki farklı “Gemi Elektrik Enerjisi Yönetim Algoritması” geliştirilmiştir. Gemi elektrik enerjisi yönetim sistemi için geliştirilen algoritmalar MATLAB programı ile test edilmiştir. Gemi için ihtiyaç duyulan veriler “M/V İnce Hamburg” isimli yük gemisinde çeşitli ölçüm ve analizler yapılarak elde edilmiştir. Liman ve ulusal elektrik şebekesi için ihtiyaç duyulan veriler ise literatürden temin edilmiştir. Çalışmada, farklı bölgelerde yer alan Amerika Birleşik Devletleri, Almanya, Türkiye Cumhuriyeti, Çin Halk Cumhuriyeti ve Avustralya limanları dikkate alınmıştır. Önerilen sistemin enerji tasarruf potansiyelini belirlemek için benzetim çalışması yapılmıştır. Benzetim çalışmasında, önerilen sistem enerji maliyetleri ve CO2, NOx, SO2, PM emisyon salımları açısından geleneksel gemi sistemi ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca enerji yönetim sistemi bileşenlerinin kuruluş maliyetleri dikkate alınarak sistemin ekonomik analizi yapılmıştır. Bu çalışma ile geminin limanda iken gemi personelinin belirlediği kriterler çerçevesinde gemi için en uygun enerji kaynağının seçilebilmesi ve devreye alınabilmesi hedeflenmiştir. Ayrıca, gemilerin akıllı şebeke kavramında elektrikli taşıtlar ve akıllı evler gibi ayrı bir çalışma konusu olarak literatürdeki yerini alması amaçlanmıştır. Sonuç olarak önerilen elektrik enerjisi yönetim sisteminin gemi sahiplerine finansal ve çevresel açıdan önemli faydalar sağlayacağı görülmektedir. Bu sistemin yeni nesil gemi ve liman tasarımları için örnek bir model olacağı öngörülmektedir. Çalışmanın, denizcilik sektörünün sürdürülebilirliğine ve gelişimine katkı sunması beklenmektedir.