Geri Dön

Determination of the carbon emissions of antarctic expeditionary research vessels

Antarktik sefer araştırma gemilerinin karbon emisyonlarının belirlenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 730212
  2. Yazar: EFECAN ÖZCAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BURCU ÖZSOY, DR. OSMAN OKUR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Denizcilik, Gemi Mühendisliği, Marine, Marine Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Deniz Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 85

Özet

İklim değişikliğinin neden olduğu küresel ısınma nedeniyle kutup bölgelerindeki buzulların erimesi birçok çevre sorununa yol açmaktadır. İklim araştırmalarını güçlendirmek ve Dünya'yı daha iyi anlamak için bilim insanları kutup bölgelerinde araştırmalar yürütmektedir. Özellikle Antarktika'daki araştırmalar, iklim değişikliğini anlamak ve önlem almak için çok önemlidir. Antarktika, yeryüzünde yerli nüfusun bulunmadığı tek kıtadır. 20. yüzyıla kadar hiçbir insan faaliyetinin olmaması, burada elde edilen verilerin antropojenik kirliliğin belirlenmesinde referans değer olarak kabul edilmesini sağlamaktadır. 1991'de Madrid'de imzalanan ve 1998'de yürürlüğe giren Antarktika Antlaşması'ndaki Çevre Koruma Protokolü, Antarktika'yı Antarktika çevresinin korunması için barış ve bilim için doğal bir rezerv olarak belirtir. Kutup bölgelerinde lojistik, bu bölgenin anakaradan uzak olması ve iklim koşullarının çok sert olması nedeniyle oldukça zordur. Tüm bunlar göz önüne alındığında Antarktika yaz mevsimi genellikle seferlerin, ikmal operasyonlarının ve geçici işlerin planlandığı dönemdir. Bu seferler ve operasyonlar sırasında ulaşım genellikle hava ve deniz yoluyla veya bunların iç içe geçtiği bir kombine ulaşım modeliyle gerçekleşmektedir. 1959'da Antarktika Antlaşması'nın imzalanmasından sonra, Antarktika tamamen bilim insanlarına ayrılmış bir kıta haline geldi. Yarım asırdan uzun bir süredir bölgede faaliyet gösteren birçok ülkenin araştırmalarına destek olan araştırma istasyonları ve sezonluk istasyonlar bilimsel faaliyetlerine günümüzde de devam etmektedir. Bölgeye sefer yapan araştırma gemileri, Güney Okyanusunda ve Antarktika kıyılarındaki faaliyetleriyle karbon emisyonlarını arttırmaktadır. Antarktika seferlerinden kaynaklanan emisyonları tahmin etmek için iki senaryo hazırlanmıştır. İlk senaryoda, Antarktika seferi yalnızca Avrupa'dan Antarktika'ya bir araştırma gemisi kullanılarak gerçekleştirilir. İkinci senaryoda, Antarktika seferi, Avrupa'dan Şili'ye hava yoluyla ulaşılarak ve ardından araştırma gemisine binilerek gerçekleştirilir. Her iki senaryoda da aynı gemiler kullanılır ve aynı bölgede eşit sürelerde araştırma yapılır. Karbon emisyonlarının tespit edilmesi için Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) ve Avrupa İzleme ve Değerlendirme Programı / Avrupa Çevre Ajansı (EMEP/EEA) emisyon faktör envanterlerinde yer alan yakıtların karbon emisyon faktörleri kullanılmıştır. Emisyon miktarı hesaplanırken istatistiksel yöntemden faydalanılmıştır. Senaryoların aşamaları harflerle kodlanarak emisyon hesaplarını kolaylaştırması hedeflenmiştir. İlk senaryoda, A harfli kod, Avrupa'dan Antarktika'ya açık deniz seyrini, B harfli kod Antarktika kıyılarında buzul seyri, C harfli kod ise 30 gün boyunca demirde veya driftte araştırma yapılan safha anlamlarında kullanılmıştır. İkinci senaryoda ise, D harfli kod Avrupa'dan Şili'ye uçuşu, E harfli kod Şili'den Antarktika'ya açık deniz yolculuğu anlamlarına gelecek şekilde kodlanmıştır. B ve C kodları ilk senaryo ile aynı anlamdaki kodlama olarak hesaba katılmıştır. Dolayısıyla, ilk senaryo için toplam emisyon, A, B ve C kodlarının toplamı ve ikinci senaryo için toplam emisyon, D, E, B ve C kodlarının toplamı olarak emisyonlar belirlenmiştir. Senaryolardaki emisyonlar her aşama için ayrı ayrı hesaplanmış ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Senaryolar, fazlarına göre karbondioksit ve diğer gazlar olarak kategorize edilerek değerlendirilmiştir. İlk senaryoda 2143 ton CO2 salınırken, ikinci senaryoda bu değer 1218 ton olarak hesaplanmıştır. Diğer sera gazları ilk senaryoda 54 ton salınırken, ikinci senaryoda yalnızca 26 ton olarak hesaplanmıştır. Bu nedenle, ikinci senaryo en çevre dostu Antarktik seferi olarak tespit edilmiştir. Bu senaryoda hem karbon hem de azot türevli gazlar en aza indirilmiştir. Karbon emisyonlarını azaltmanın temel prensibi yakıt tüketimini azaltmaktır. Fosil yakıtlar ne kadar az tüketilirse, o kadar az karbondioksit üretilir. Rota optimizasyonu ile mesafeler ve seyahat süreleri kısaltılabilirse karbon emisyonlarında azalma olacaktır. Örneğin Antarktika kıtasına yakın ülkelerden seferler başlatılırsa seyir mesafesi kısalacağı için yakıt tasarrufu sağlanacaktır. Bunun faydası, ikinci senaryoda havayolu entegrasyonunda elde edilen değerlerle gösterilmiştir. Antarktika seferlerinde araştırma gemilerinin seyir süreleri arttıkça karbon salınımı da artmaktadır. Araştırma gemisi, seferin tüm aşamalarında kullanılan tek araç olduğundan, en fazla CO2 emisyonu ilk senaryoda salınmıştır. İkinci senaryoda ise havayolu entegrasyonu ile emisyonlarda gözle görülür bir azalma olduğu belirlenmiştir. Bu bilgiler ışığında, birinci senaryoda seyir süresinin ikinci senaryoya göre çok daha uzun olması nedeniyle, emisyonların seferin lojistik kısmında daha çok olduğu ve en yüksek değere birinci senaryoda ulaşıldığı belirlenmiştir. En yüksek emisyon meydana gelen sefer aşamasının, yakıtın enerji ve ısınma ihtiyacı için kullanıldığı demirde ya da drift yaparak sahada beklendiği araştırma safhası olduğu belirlenmiştir. Rota optimizasyonu ve ekonomik sürat uygulamarı ile yakıt ve salınım oranları dökme yük, konteyner ve tanker gemilerinde azaldığı literatürdeki çalışmalarda mevcuttur. Tezde üretilen senaryolar neticesinde yapılan hesaplamalar, Antarktika'ya sefer yapan araştırma gemileri için de benzer sonuç verdiğini göstermiştir. Aynı şekilde literatürde ticari gemilerin limanlarda ve iç sularda beklemelerinde meydana gelen çevre etkisi Antarktika'ya sefer yapan araştırma gemisi için senaryolarda yapılan hesaplamalarla karşılaştırıldığında benzer sonuca ulaşılmıştır. Tüm bu sonuçlar literatürdeki çalışmalarla uyuşmaktadır. Antarktika seferlerinin çevre üzerindeki olumsuz etkilerini en aza indirmek için en temel yöntem yakıt tüketimini azaltmak olacaktır. Bunun için bölgesel koşullara ve bilimsel çalışmaların ihtiyaçlarına uygun olarak en az emisyona neden olan araştırma gemileri tercih edilmelidir. Ayrıca rota optimizasyonları ve düşük hızlı uygulamalarla emisyon oranlarında azalma sağlanabilir. Bölgenin soğuk iklimi göz önüne alındığında, araştırma safhasında ısıtma için gereken enerji de yakıt tüketimini artıracak bir faktör olarak görülmektedir. Sistemdeki baca gazları ile atılan atık ısıyı yeniden kullanabilen kojenerasyon teknolojileri, emisyonları ve yakıt tüketimini azaltabilecek yöntemler arasındadır. Azot ve kükürt türevi gazların salınımını azaltmak için gemi makinesine ek filtreleme teknolojileri yerleştirilebilir. Alternatif yakıt kullanan gemiler azot ve kükürt emisyonlarını neredeyse sıfırlayacak ve karbon içeriği azalacağı için karbon emisyonlarını da önemli ölçüde azaltacaktır. Hibrit araştırma gemilerinin kullanımının Antarktika koşullarına dayanması sağlanabilirse, tüm emisyonlar büyük ölçüde sıfıra indirilebilir. Bu tezde belirtilmese de otonom gemiler Güney Okyanusu'ndaki tehlikeli bölgelerde uzaktan kumanda ile veri toplamak için kullanılabilir. Tez kapsamında hazırlanan senaryolarla yapılan hesaplamalar, Antarktika seferleri yapan araştırma gemilerine örnek teşkil etmektedir. Bu çalışmada elde edilen sonucun gelecekte bölgeye yapılacak yeni seferlerde farklı lojistik yöntemlerin uygulanmasını teşvik edeceği düşünülmektedir.

Özet (Çeviri)

The vast majority of studies carried out in Antarctica are provided by research vessels. However, data on the environmental impact of carbon emissions from research vessels are limited. In this study, it is aimed to develop two different scenarios with statistical methods, to determine the emissions of ships conducting scientific expeditions in Antarctica and to propose different methods to reduce the emissions. After calculating the fuel consumption of the research ship and aircraft according to these scenarios, the emission amounts of pollutant gases were estimated for each scenario using the emission factors in the Atmospheric Emission Inventory Guidebook of European Monitoring and Evaluation Program / European Environment Agency (EMEP/EEA) and carbon emission factors in resolution 212(63) of International Maritime Organization (IMO) Marine Environment Protection Committee (MEPC). In the first scenario, emissions were calculated assuming that scientific expeditions were only made by sea from Europe to the West the Antarctic Peninsula. In the second scenario, the calculation is made by assuming that the same region is used in an integrated way by air and sea transportation. A total of 2143 tons of CO2 emissions were calculated in the first scenario where only the sea route is used. The carbon emissions due to open sea voyage, staying at anchor and ice navigation were calculated as 60%, 38% and 2%, respectively. In the second scenario, where the expedition is integrated with the airline, 1218 tons of CO2 emissions were calculated, the emission due to staying at anchor, flight, open sea voyage and ice navigation were found as 66%, 21%, 10% and 3% of, respectively. The calculations showed that the use of a research vessel along with the airline can reduce emissions by 57% in this study. In conclusion, this study shows that the effects of carbon emissions on the Antarctic environment can be reduced if countries that are not geographically close to Antarctica use air and sea transportation together, instead of sending research vessels directly for Antarctic expeditions.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    389276

    Gemi kaynaklı atıkları alan bir atık kabul tesisinde karbon ayak izinin belirlenmesi

    Determination of the carbon footprint of a port reception facility for ship generated waste

    ADNAN SERKAN TORÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OSMAN ATİLLA ARIKAN

  2. Tez No

    853448

    Beton santraline ait karbon emülsiyonun belirlenmesi: Uşak ili örneği

    Determination of carbon emulsion of concrete batching plant: The case of Uşak province

    UMUT ÇÜMEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    İnşaat MühendisliğiUşak Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN SARIKAYA

  3. Tez No

    854150

    Makine yedek parça imalatı yapan bir tesisin karbon ayak izinin belirlenmesi ve azaltımının değerlendirilmesi

    Determination of carbon footprint and assessment of its reduction in a factory that produces machine spare parts

    HİLAL KENDİR DUMAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Çevre MühendisliğiGiresun Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FULYA AYDIN TEMEL

  4. Tez No

    849014

    Geleneksel elazığ mutfağı yemeklerinin besin değerlerinin incelenmesi ve karbon ayak izinin tespit edilmesi

    Investigation of nutritional values of traditional elazig cuisine meals and determination of carbon footprint

    ENES URAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Beslenme ve DiyetetikAydın Adnan Menderes Üniversitesi

    Beslenme ve Diyetetik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DİDE KILIÇALP KILINÇ

  5. Tez No

    780556

    Lise öğrencilerinin karbon ayak izinin hesaplanması ve lise bazında kurumsal karbon ayak izinin tespiti

    Calculation of the carbon footprint of highschool students and determination of the institutional carbon footprint on the basis of high school

    PINAR RÜYA ULUDAĞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Çevre MühendisliğiGiresun Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BAŞAK TAŞELİ

Geri Dön