- Gemi ve Deniz Teknolojisi
- Issue: 220
- Bir Koster için Yardımcı Güç Kaynağı Olarak Katı Oksit Yakıt Pilinin Termodinamik, Ekonomik ve Çevre...
Bir Koster için Yardımcı Güç Kaynağı Olarak Katı Oksit Yakıt Pilinin Termodinamik, Ekonomik ve Çevresel Analizi
Authors : Engin GÜLER, Selma ERGİN, Barış BARLAS
Pages : 86-107
Doi:10.54926/gdt.979252
View : 10 | Download : 4
Publication Date : 2021-12-31
Article Type : Research
Abstract :Çevre ve dünya iklimleri açısından karbondioksit (CO2) emisyonlarının azaltılması oldukça önemli olup Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) de son yıllarda uluslararası denizcilik faaliyetlerinden kaynaklanan sera gazı emisyonlarının sınırlandırılması yönünde çalışmalarını hızlandırmıştır. Gemilerden salınan CO2 emisyonlarının azaltılması için bugüne kadar çok çeşitli yöntemler ve teknolojiler önerilmiştir. Bu teknolojilerden birisi olan yakıt pilleri kullanılan yakıta bağlı olarak CO2 emisyonlarını sıfıra kadar düşürebilmektedir. Bu çalışmada bir koster için yardımcı güç kaynağı olarak katı oksit yakıt pili (SOFC) kullanımının elektrokimyasal ve termodinamik olarak modellenmesi ve Aspen HYSYS yazılımında simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Alternatif CO2 emisyon azaltma yöntemleri ile fizibilite ve maliyet açısından daha etkin bir karşılaştırma yapabilmek için birim CO2 azaltma maliyeti üzerinden sistemin ekonomik analizi gerçekleştirilmiştir. Ekonomik analiz, çalışmada kullanılan geminin referans yardımcı güç sisteminin bu çalışmada önerilen SOFC güç sistemi ile değiştirilmesinden kaynaklanan maliyet artışı ve azaltılan CO2 emisyon miktarı değerlerinden yola çıkılarak yapılmıştır. Kurulan model üzerinden yakıt pilinin farklı çalışma sıcaklıkları ve akım yoğunluklarının sistemin maliyeti üzerine etkileri incelenmiştir. Ayrıca gemiler için yapılan çalışmalarda ilk defa yakıt pili kimyasal bozulmasının pil potansiyeli düşüşündeki etkisi bu çalışmada dikkate alınmıştır. Yapılan parametrik çalışma sonucunda incelenen koşullarda akım yoğunluğunun seçimi birim CO2 azaltma maliyetini %10.0’a, sıcaklığın seçimi ise birim CO2 azaltma maliyetini %26.1’e kadar azaltmıştır. Maliyeti minimize eden çalışma koşullarında sistemin kimyasal bozulma öncesi %51.1 gibi yüksek bir termal verime ve 302.2 USD/ton CO2 azaltma maliyetine sahip olduğu hesaplanmıştır. Belirlenen koşulda SOFC güç sisteminin toplam maliyetinin %65’ini kullanılan yakıt olan hidrojenin oluşturduğu görülmüştür. Kimyasal bozulma etkisiyle verim yakıt pili ömrü sonunda ortalama %43.6 olarak elde edilmiş olup bu verim referans yardımcı güç sisteminden %20.7 daha fazladır. Referans koşullardaki gemiye göre CO2 emisyonları çalışmada önerilen yardımcı güç sistemi ile %24.3 kadar azalmıştır.Keywords : Katı oksit yakıt pili, gemi yardımcı güç sistemleri, temiz enerji, gemi emisyonları, CO2 emisyonları