Scrubber sistemli ve scrubber'sız gemilerin cıı, eexı ve yakıt maliyet performanslarının karşılaştırılması: Bir tanker filosu üzerine uygulama
Comparison of cii, eexi, and fuel cost performance of vessels with and without scrubber systems: An application on a tanker fleet
- Tez No: 1017913
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ESMA UFLAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Denizcilik, Marine
- Anahtar Kelimeler: Enerji verimliliği, Karbon emisyonu, Kükürt, Marpol 73/78, Tanker piyasası, Uluslararası Denizcilik Örgütü, Yakıt maliyeti, Yakıt yönetimi, Energy efficiency, Carbon emission, Sulfur, Marpol 73/78, Tanker market, International Maritime Organization, Fuel cost, Fuel management
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Deniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Deniz Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Deniz taşımacılığı, sürdürülebilirlik ve enerji verimliliğine yönelik artan gereklilikler nedeniyle yakın dönemde köklü bir dönüşüm sürecine girmiştir. Özellikle Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) tarafından yayımlanan düzenlemeler, gemilerin teknik tasarımdan operasyonel performansa ve yakıt stratejilerine kadar uzanan geniş bir yelpazede yeni zorunluluklar ortaya koymuştur. IMO 2020 küresel kükürt limiti, gemi yakıtlarında izin verilen maksimum kükürt oranını %3,5'ten %0,5'e düşürerek yakıt kullanımı için önemli bir değişime yol açmıştır. Böylece, Mevcut Gemiler İçin Enerji Verimliliği İndeksi (EEXI) ile mevcut gemilerin teknik enerji verimliliğini zorunlu standartlara bağlamış; Karbon Yoğunluk Göstergesi (CII) ile de gemilerin yıllık operasyonel karbon yoğunluğunu ölçerek performansa dayalı bir derecelendirme sistemi oluşturmuştur. Bu gelişmeler sonucunda gemi işletmeciliğinde yakıt kullanımı, teknik, operasyonel ve ekonomik açıdan birbiriyle entegre hale gelmiştir. Bu çalışma ile, söz konusu dönüşümün gemi işletmeciliği üzerindeki etkilerini değerlendirmek amacıyla gerçek veriler kullanılarak“Scrubber Sistemli ve Scrubber'sız Gemilerin CII, EEXI ve Yakıt Maliyet Performanslarının Karşılaştırılması: Bir Tanker Filosu Üzerine Uygulama”başlığı altında kapsamlı şekilde araştırılmıştır. Bu çalışmanın temel amacı, farklı yakıt türlerinin gerçek operasyonel koşullar altında enerji verimliliği ve yıllık karbon performansı açısından ortaya koyduğu sonuçları analiz etmektir. Literatürde çoğu zaman yalnızca yakıt fiyat farkı odaklı varsayımsal analizler bulunmasına karşın, bu çalışma doğrudan Türkiye merkezli bir tanker filosunun 2025 yılına ait gerçek operasyon verilerini kullanarak hem bilimsel hem de sektörel açıdan daha güvenilir bir değerlendirme sunmaktadır. Araştırma kapsamında analiz edilen filo, 6.000 ile 157.000 DWT arasında değişen toplam 17 gemiden oluşmaktadır. Filodaki gemiler asfalt tankerleri, yağ/kimyasal tankerleri ve iki adet büyük tonajlı ham petrol tankerini içermektedir. Beş gemide Egzoz Gazı Temizleme Sistemi (EGCS) bulunmakta, diğerlerinde ise düşük sülfürlü yakıt tüketilmektedir. Filo yapısının bu çeşitliliği, farklı tonaj ve seferlere sahip gemilerin yakıt tüketimi, enerji verimliliği ve emisyon performansı açısından karşılaştırılmasını olanaklı hale getirmiştir. Çalışmada kullanılan veri seti: gemilerin yıllık kat ettiği mesafeleri, seyirde ve limanda tüketilen yakıt miktarlarını, kargo ısıtma için tüketilen enerjiyi, yardımcı makine ve kazan tüketimlerini, scrubber çalışma tiplerini, CII hesaplamalarına temel oluşturan karbondioksit (CO₂) emisyon çıktılarının tamamını ve EEXI teknik detaylarını içermektedir. Scrubber sistemleri, yüksek sülfürlü yakıtı limitlere uyumlu hale getirerek gemilerin HSFO kullanımını sürdürebilmesine olanak sağlamaktadır. HSFO'nun Çok Düşük Kükürtlü Yakıt (VLSFO) ve (Deniz Gaz Yağı) MGO'ya göre daha düşük fiyatlı olması, özellikle yakıt fiyat farkının yüksek olduğu dönemlerde scrubberlı gemilerin yıllık yakıt maliyetlerinde belirgin bir düşüş sağlamaktadır. Çalışmanın bulguları, HSFO ve VLSFO/MGO fiyat farkının 250–300 USD/mt seviyesinin üzerine çıktığı dönemlerde scrubberlı gemilerin yıllık işletme maliyetlerinde büyük tasarruf elde ettiğini göstermektedir. Buna karşılık scrubber'ın enerji yükü, sodyum hidroksit (NaOH), flopam, koagülan ve diğer kimyasalların tüketimi, yıkama suyu arıtımı ve çamur bertarafı gibi ek işletme giderleri ile bakım onarım gereklilikleri, fiyat farkının düşük olduğu dönemlerde scrubber'ın ekonomik avantajını kısıtlamaktadır. CII analizi, scrubber sistemlerinin karbon yoğunluğu açısından doğrudan bir olumsuzluk yaratmadığını göstermektedir. Fakat CO₂ hesabında kullanılan karbon dönüşüm katsayıları yakıt tipine değil, yakıtın karbon içeriğine bağlıdır ve HSFO ile VLSFO/MGO arasında karbon faktörü açısından büyük bir fark bulunmamaktadır. Bununla birlikte, scrubber sistemlerinde pompa, fan ve su arıtma ünitelerinin yarattığı ek yardımcı makine yükü, karbon emisyonunu artırarak CII performansını olumsuz etkileyebilmektedir. Asfalt tankerlerinde bulunan kargo ısıtması gereksinimleri, kazan tüketimlerinin toplam tüketim içindeki payını artırmaktadır. Bu tip gemilerde liman ve demir sürelerinde tüketilen yakıttan dolayı taşıma işi artmadığı için CII üzerinde daha olumsuz bir etki oluşturmaktadır. Dolayısıyla scrubber'lı gemilerin CII performansı, yalnızca ekipman enerji yüküne değil, aynı zamanda seferin uzunluğuna, geminin süratine, yükleme-tahliye sürelerine ve yıllık operasyon yoğunluğuna bağlıdır. EEXI incelemelerinde filonun büyük bölümünün güç sınırlandırılması (EPL) uygulamasıyla uyum sağladığı tespit edilmiştir. EEXI, tasarım parametrelerine dayalı olarak hesaplandığı için operasyonel verilerden etkilenmemektedir. Bu sebepten scrubber varlığı EEXI üzerinde doğrudan bir dezavantaj yaratmamaktadır. Bununla birlikte, büyük tonajlı tankerlerde scrubber sisteminin egzoz devresinde oluşturduğu geri basınç gibi ikincil etkilerin geminin sürat ve enerji tüketiminde farklılıklar oluşturabileceği gözlenmiştir. EEXI uyumunun sağlanabilmesi amacıyla bazı gemilerde uygulanan sürat kısıtlamaları, scrubber sisteminin ilave güç gereksinimi nedeniyle EEXI değeri üzerinde olumsuz etki yaratabilmektedir. Çalışmada kullanılan yakıt maliyet modeli, klasik yakıt tüketimi hesaplamalarının ötesine geçerek yardımcı makine yüklerini, scrubber işletme giderlerini ve operasyonel enerji gerekliliklerini maliyetleri ile birleştirmektedir. Model, kargo ısıtma yükü yüksek olan gemilerde kazan tüketiminin toplam tüketimin önemli bir bölümü oluşturduğunu, bu nedenle asfalt tankerlerinde yakıt tipinden bağımsız olarak maliyetlerde büyük bir etkisinin olduğunu göstermektedir. Ayrıca scrubber pompalarının sürekli çalışması zorunlu olduğundan, yardımcı makine tüketimi scrubber'sız gemilere göre daha yüksektir. Bu durum maliyet analizlerinde scrubber tasarrufunun net karşılığının doğru hesaplanması açısından kritik bir öneme sahiptir. Filonun teknik, operasyonel ve ekonomik çıktıları üç ana başlık altında değerlendirilmiştir. Düşük yakıt fiyat farkı durumunda scrubber avantajı belirgin ölçüde azalmakta, maliyetler scrubber'sız gemilerle yakın seviyeye gelmektedir. Yüksek yakıt fiyat farkı durumunda scrubber'lı gemiler ekonomik olarak güçlü bir üstünlük sağlayarak karlılığı artırmaktadır. CII limitlerinin sıkılaştığı durumda ise scrubberın ek enerji yükü nedeniyle bazı gemilerde CII notunun düşme riski artmaktadır. Sonuç olarak, bu çalışma, scrubber sistemli ve scrubber'sız gemilerinin performansını teknik, operasyonel ve ekonomik açılardan bütüncül bir çerçevede değerlendiren kapsamlı bir uygulama çalışması sunmaktadır. Bulgular, yakıt kullanımının yalnızca ekonomik değil, aynı zamanda teknik ve operasyonel verimlilik faktörleriyle doğrudan ilişkili olduğunu göstermektedir. Scrubber'ın ekonomik avantajı özellikle yüksek fiyat farkının olduğu zamanlarda çok güçlü olmakla birlikte, CII uyumu açısından risklidir. Buna karşılık scrubber'sız gemiler daha düşük yardımcı makine yükü ve daha düzenli bir CII göstergesi sunmakla birlikte, yüksek yakıt fiyat farklarının yaşandığı zamanlarda maliyet açısından dezavantajlı hale gelebilmektedir. Bu nedenle gemi filolarında en mantıklı yaklaşım, koşul bazlı yakıt stratejilerinin geliştirilmesi, CII merkezli operasyon optimizasyonunun uygulanması ve gemilerin taşıma kapasitesi ve sefer bölgesi özelliklerine göre farklılaştırılmış filo yönetim seçimlerinin yapılmasıdır. Çalışmanın sonuçları hem literatüre katkı sağlamakta hem de sektör paydaşlarına değişen düzenlemeler ve market koşulları altında daha öngörülebilir ve sürdürülebilir kararlar alabilmeleri için yardımcı olmaktadır.
Özet (Çeviri)
Maritime transportation has entered a major transformation phase in recent years due to increasing requirements related to sustainability and energy efficiency. Regulations issued by the IMO have introduced new obligations affecting a wide range of areas, from ship technical design to operational performance and fuel strategies. The IMO 2020 global sulphur cap reduced the maximum allowable sulphur content in marine fuels from 3.5% to 0.5%, leading to a significant change in fuel usage practices. Through the EEXI, the technical energy efficiency of existing ships has been tied to mandatory standards, while the CII introduced a performance based rating system by measuring ships' annual operational carbon intensity. As a result of these developments, fuel usage in ship operations has become closely integrated with technical, operational, and economic considerations. Within this framework, this study evaluates the impact of this transformation on ship operations by using real operational data under the title“Comparison of CII, EEXI and Fuel Cost Performance of Vessels With and Without Scrubber Systems: An Application on a Tanker Fleet.”The main objective of the study is to analyse how different fuel types perform in terms of energy efficiency and annual carbon performance under real operating conditions. While many studies in the literature are based on theoretical assumptions focusing mainly on fuel price differences, this study provides a more reliable assessment from both a scientific and industry perspective by using real operational data from a Turkiye based tanker fleet for the year 2025. The analysed fleet consists of 17 vessels ranging from 6,000 to 157,000 DWT, including asphalt/bitumen tankers, oil/chemical tankers, and two large crude oil tankers. Five vessels are equipped with EGCS, while the remaining vessels operate on low sulphur fuels. This diversity in fleet structure allows a direct comparison of fuel consumption, energy efficiency, and emission performance across different ship sizes and trading patterns. The dataset used in the study includes annual sailing distances, fuel consumption at sea and in port, energy consumption for cargo heating, auxiliary engine and boiler consumption, scrubber operating modes, full CO₂ emission data used in CII calculations, and detailed EEXI technical parameters. Scrubber systems allow vessels to continue using HSFO while remaining compliant with sulphur emission limits. Since HSFO is generally cheaper than VLSFO and MGO, scrubber fitted ships can achieve significant fuel cost savings, particularly during periods of high fuel price spreads. The results show that when the price difference between HSFO and VLSFO/MGO exceeds approximately 250–300 USD/mt, scrubber fitted vessels achieve substantial reductions in annual operating costs. However, the economic advantage of scrubbers is reduced during periods of low price spreads due to additional operating costs such as energy consumption, NaOH, flocculants, coagulants and other chemicals, wash water treatment, sludge disposal, and increased maintenance requirements. The CII analysis indicates that scrubber systems do not directly create a disadvantage in terms of carbon intensity. CO₂ conversion factors used in CII calculations depend on the carbon content of the fuel rather than the fuel type itself, and there is no significant difference in carbon factors between HSFO and VLSFO/MGO. Nevertheless, the additional auxiliary power demand caused by scrubber pumps, fans, and water treatment systems can increase total emissions and negatively affect CII performance. In asphalt/bitumen tankers, cargo heating requirements significantly increase boiler consumption. Since fuel consumed during port stays and anchorage does not generate transport work, this leads to a more negative impact on CII performance. Therefore, the CII performance of scrubber fitted vessels depends not only on equipment related energy loads but also on voyage length, ship speed, port time, and overall annual operational intensity. EEXI assessments show that most vessels in the fleet achieved compliance through EPL. As EEXI is calculated based on design parameters, it is not directly affected by operational data, and the presence of a scrubber does not in itself create a direct disadvantage for EEXI compliance. However, secondary effects such as additional exhaust back-pressure caused by scrubber systems—particularly on large tankers—may lead to changes in ship speed and energy consumption. In some cases, speed limitations applied to meet EEXI requirements, combined with the additional power demand of scrubber systems, may indirectly affect EEXI performance. The fuel cost model developed in this study goes beyond conventional fuel consumption calculations by integrating auxiliary engine loads, scrubber operating costs, and operational energy requirements into a comprehensive cost framework. The model shows that in vessels with high cargo heating demand, boiler consumption represents a significant share of total fuel consumption, making fuel type less influential on overall costs in asphalt/bitumen tankers. Additionally, continuous operation of scrubber pumps leads to higher auxiliary engine consumption compared to non scrubber vessels. This factor is critical for accurately assessing the net economic benefit of scrubber systems. The fleet's technical, operational, and economic performance was evaluated under three main scenarios. In the low fuel price spread scenario, the economic advantage of scrubbers decreases and operating costs converge with those of non scrubber vessels. In the high price spread scenario, scrubber fitted vessels gain a strong economic advantage and improve profitability. Under stricter CII scenarios, however, the additional energy demand of scrubbers increases the risk of lower CII ratings for certain vessels. In conclusion, this study presents a comprehensive evaluation of scrubber fitted and non scrubber ships from a technical, operational, and economic perspective. The findings show that fuel strategy decisions are not purely economic but are closely linked to technical characteristics and operational efficiency. While scrubbers provide strong economic benefits during periods of high fuel price spreads, they may introduce risks from a CII compliance perspective. Non scrubber vessels, on the other hand, offer lower auxiliary power demand and more stable CII performance, but become economically disadvantaged when fuel price spreads increase. Therefore, the most rational approach for fleet management is to develop scenario based fuel strategies, apply CII focused operational optimisation, and adopt differentiated fleet management policies based on vessel size, cargo type, and trading areas. The results contribute both to academic research and to industry practice by supporting more predictable and sustainable decision making under evolving regulatory and market conditions.
Benzer Tezler
- Tekstil sektörü ram bacası uçucu organik bileşiklerinin kaynak ve kontrol yöntemlerinin araştırılması
Investigation of source and control methods of volatile organic compounds in textile chimney
YELİZ TAHİROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Çevre MühendisliğiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LOKMAN HAKAN TECER
- Çöp sızıntı suyundan üretilen biyogazdan hidrojen sülfürün biyolojik ve kimyasal yöntemlerle giderilmesi
Removal of hydrogen sulfide from last gas and biogas products by biological and chemical methods
YEMLİHA OSMAN KILINÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyoteknolojiÇukurova ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN GÜLNAZ
- Gemiler için çözücü bazlı karbon tutma sistemlerinin incelenmesi
An investigation on the solvent based carbon capture systems for ships
ENGİN GÜLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Gemı̇ ana makı̇nelerı̇nde yapılan modı̇fı̇kasyonların enerjı̇ verı̇mlı̇lı̇ğı̇ne olan etkı̇sı̇
Impact of modifications and upgrades on marine main engines energy efficiency
RESUL ŞANAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASİN ARSLANOĞLU
- Removal of volatile organic sulfur compounds (VOSCs) emissions from different sources via anoxic bio-scrubber
Farkli kaynaklardan oluşan uçucu organik kükürt bileşikleri (VOSC'ler) emisyonlarının anoksik biyo-scrubber vasıtasıyla giderilmesi
RASHA KHALID SABRI MHEMID
Doktora
İngilizce
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR ALP