Geri Dön

LNG powered cruıse shıp's co2 emıssıons and cıı calculatıon comparatıve analysıs

Doğalgaz ile çalışan yolcu gemilerinin karbondioksit salınımı ve karbon yoğunluk göstergesi hesaplamasının karşılaştırmalı analizi

PDF İndir

  1. Tez No: 933248
  2. Yazar: ELİF TÜRKMEN UĞUR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. YASİN ARSLANOĞLU, DR. ÖĞR. ÜYESİ TAYFUN UYANIK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Deniz Bilimleri, Denizcilik, Marine Science, Marine
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  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: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 77

Özet

Deniz taşımacılığı, küresel ticaretin %80-90'ını kolaylaştıran ve uluslararası ekonominin temel taşlarından biri olan kritik bir sektördür. Ekonomik önemi olmasına rağmen, deniz taşımacılığı sera gazı emisyonlarına önemli ölçüde katkıda bulunarak iklim değişikliğini kötüleştiriyor. Denizcilik sektörü, küresel CO2 emisyonlarının yaklaşık %2,5'inden sorumludur ve bu da onu çevresel bozulmanın önemli bir katkıcısı haline getirir. Buna karşılık, Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO), daha yeşil denizcilik uygulamalarını teşvik etmek amacıyla, Enerji Verimliliği Tasarım Endeksi (EEDI) ve Karbon Yoğunluğu Göstergesi (CII) gibi gemi emisyonlarını azaltmayı hedefleyen düzenlemeler getirmiştir. Bu çalışma, sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) ile çalışan kruvaziyer gemilerinin, ağır fuel yağı (HFO) ve deniz gaz yağı (MGO) gibi geleneksel yakıtları kullanan gemilere kıyasla çevresel etkisini araştırmaktadır. Araştırma bulguları, LNG ile çalışan kruvaziyer gemilerin fosil yakıtlı muadillerine göre önemli çevresel avantajlar sunduğunu göstermektedir. Özellikle, LNG, CO2 emisyonlarında %20-30 oranında bir azalma sağlarken, kullanımı kükürt oksit (SOx) emisyonlarının neredeyse %100 oranında ortadan kalkmasını ve azot oksit (NOx) emisyonlarında %85 oranında bir azalma sağlamaktadır. Ayrıca, LNG'nin temiz yanma süreci enerji verimliliğini artırır ve işletme maliyetlerini düşürür. LNG'ye geçiş, faydalı olmasına rağmen, yüksek başlangıç yatırım maliyetleri ve özel altyapı ihtiyacı gibi zorluklar sunmaktadır. Ayrıca, yanma sırasında yanmamış metanın salınmasıyla ilgili metan kayması endişeleri, devam eden araştırma ve geliştirme konuları arasında yer almaktadır. Bu karşılaştırmalı analizde, benzer teknik özelliklere ve operasyonel rotalara sahip iki kruvaziyer gemisi incelendi. Çalışma, 2024 yılı itibarıyla bir LNG ile çalışan kruvaziyer gemisinin yıllık CO2 emisyonunu 92,756 ton olarak hesapladı, oysa fosil yakıtla çalışan bir kruvaziyer gemisinin 136,495 ton emisyon yaptığı bulundu. Bu bulgular, LNG kullanımına bağlı olarak önemli bir karbon ayak izi azaltımını vurgulamaktadır. Ayrıca, Karbon Yoğunluğu Göstergesi (CII) değerlendirmesi, LNG ile çalışan geminin 2026 yılına kadar Sınıf A derecesini koruduğunu, fosil yakıtla çalışan geminin ise 2024 yılı itibarıyla Sınıf E'ye düştüğünü ve bu durumun acil bir iyileştirme planı gerektirdiğini ortaya koydu. Düzenleyici kurumlar emisyon standartlarını sıkılaştırmaya devam ettikçe, konvansiyonel yakıtla çalışan gemilerin işletmecileri uyumu sağlamak için artan mali ve operasyonel zorluklarla karşılaşacaklardır. LNG'nin çevresel faydaları, geleneksel deniz yakıtlarına göre daha az sera gazı emisyonu üreten üstün yanma özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Ayrıca, LNG partikül maddesi (PM) üretmez, bu da hava kalitesi için, özellikle liman şehirlerinde, büyük bir endişe kaynağıdır. SOx emisyonlarının olmaması, LNG'nin IMO 2020 düzenlemelerine uygun olmasını sağlar ve yüksek kükürt yakıtları kullanan gemiler için gereken pahalı egzoz gazı temizleme sistemlerinin (scrubber) gereksinimini ortadan kaldırır. Sonuç olarak, LNG ile çalışan gemiler daha düşük düzenleyici maliyetlerle ve geliştirilmiş çevresel performansla çalışabilirler. LNG'ye geçiş, belirgin çevresel ve düzenleyici avantajlar sunarken, aynı zamanda birkaç zorluğu da beraberinde getiriyor. LNG ikmal tesisleri için gereken altyapı, geleneksel deniz yakıtları için olan kadar yaygın değildir, bu da yakıt ikmali için stratejik planlama gerektirir. Ayrıca, LNG uyumlu motorlar ve depolama sistemleri için başlangıçta yapılan sermaye yatırımı oldukça yüksektir. Ancak, yakıt ve uyum maliyetlerinde uzun vadeli tasarruflar ile çevresel sürdürülebilirliğin birleşimi, LNG'yi denizcilik endüstrisi için cazip bir seçenek haline getiriyor. Gemi sahipleri, operasyonel gereksinimler, rota uygunluğu ve küresel tedarik zinciri gelişmeleri temelinde LNG benimsemenin ekonomik uygulanabilirliğini dikkatlice değerlendirmelidir. Bu çalışma ayrıca, IMO tarafından taşımacılık başına karbon emisyonlarını değerlendirmek ve düzenlemek için tanıtılan bir ölçüt olan CII'nin önemini vurgulamaktadır. İki analiz edilen gemiden elde edilen sonuçlar, LNG'nin CII derecelerini iyileştirmedeki etkinliğini göstererek, düzenleyici uyumluluğu ve operasyonel sürdürülebilirliği sağlamaktadır. Kabul edilebilir CII eşiklerini karşılamayan gemiler, düzeltici eylem planları uygulamak zorundadır, bu da artan maliyetler ve potansiyel operasyonel kısıtlamalara yol açabilir. Enerji verimli teknolojilere ve daha temiz yakıt alternatiflerine proaktif olarak yatırım yapan şirketler, gelecekteki çevresel düzenlemelere uyum sağlama konusunda rekabet avantajına sahip olacaklardır. Ayrıca, hidrojen, amonyak ve biyoyakıtlar gibi alternatif düşük karbonlu yakıtlar, denizcilik endüstrisi için potansiyel gelecekteki çözümler olarak önem kazanmaktadır. LNG, etkili bir geçiş yakıtı olarak hizmet ederken, gelecek nesil enerji kaynakları üzerine yapılan araştırmalar, deniz taşımacılığında uzun vadeli sürdürülebilirliğe ulaşmak için kritik öneme sahiptir. Hibrit tahrik sistemlerinin, yakıt hücresi teknolojisinin ve karbon yakalama mekanizmalarının geliştirilmesi, sektördeki emisyon azaltma çabalarını daha da artıracaktır. Sonuç olarak, LNG'nin deniz yakıtı olarak benimsenmesi, daha sürdürülebilir bir denizcilik endüstrisine doğru önemli bir adım temsil etmektedir. Emisyonlardaki azalma, iyileşmiş CII derecelendirmeleri ve düzenleyici uyum, LNG'yi geleneksel fosil yakıtlara kıyasla uygulanabilir bir alternatif olarak konumlandırmaktadır. Ancak, endüstri yaygın LNG benimsenmesini sağlamak için altyapı ve finansal zorlukların üstesinden gelmelidir. Gelecek araştırmalar, hidrojen ve amonyak bazlı yakıtlar gibi ortaya çıkan teknolojilere odaklanmalıdır; bu yakıtlar, daha büyük çevresel faydalar sağlayabilir. Genel olarak, bu çalışma, deniz taşımacılığında daha yeşil ve sürdürülebilir bir geleceğe geçişte LNG'nin köprü yakıtı olarak potansiyelini vurgulamaktadır. İleri görüşlü politikalar uygulayarak ve daha temiz enerji çözümlerine yatırım yaparak, denizcilik sektörü çevresel etkisini azaltabilirken uzun vadeli operasyonel sürdürülebilirliği de sağlayabilir.

Özet (Çeviri)

Maritime shipping is a crucial sector that facilitates 80-90% of global trade and serves as a cornerstone of the international economy. Despite its economic significance, maritime transport contributes substantially to greenhouse gas emissions, exacerbating climate change. The shipping industry is responsible for approximately 2.5% of global CO2 emissions, making it a major contributor to environmental degradation. In response, the International Maritime Organization (IMO) has implemented regulations aimed at reducing emissions from ships, including the Energy Efficiency Design Index (EEDI) and the Carbon Intensity Indicator (CII), to encourage greener maritime practices. This study investigates the environmental impact of cruise ships powered by Liquefied Natural Gas (LNG) in comparison to those using traditional fuels such as Heavy Fuel Oil (HFO) and Marine Gas Oil (MGO). Research findings indicate that LNG-powered cruise ships offer significant environmental advantages over their fossil-fuel counterparts. Specifically, LNG achieves a 20-30% reduction in CO2 emissions, while its use eliminates nearly 100% of sulfur oxide (SOx) emissions and results in an 85% reduction in nitrogen oxide (NOx) emissions. Moreover, LNG's clean combustion process enhances energy efficiency and lowers operational costs. The transition to LNG, while beneficial, presents challenges such as high initial investment costs and the need for specialized infrastructure. Additionally, concerns related to methane slip—the release of unburned methane during combustion—remain a subject of ongoing research and development. In this comparative analysis, two cruise ships with similar technical specifications and operational routes were examined. The study calculated the annual CO2 emissions for an LNG-powered cruise ship at 92,756 tons by 2024, whereas a fossil-fuel-powered cruise ship was found to emit 136,495 tons. These findings underscore the substantial carbon footprint reduction associated with LNG usage. Additionally, the Carbon Intensity Indicator (CII) assessment revealed that the LNG-powered ship maintains a Class A rating until 2026, whereas the fossil-fuel-powered ship falls into Class E as early as 2024, necessitating an immediate improvement plan. As regulatory bodies continue to tighten emission standards, operators of conventional fuel-powered ships will face increasing financial and operational challenges to maintain compliance. The environmental benefits of LNG stem from its superior combustion characteristics, which produce fewer greenhouse gas emissions than conventional marine fuels. Furthermore, LNG does not produce particulate matter (PM), which is a major concern for air quality, particularly in port cities. The absence of SOx emissions makes LNG compliant with IMO 2020 regulations, eliminating the need for expensive exhaust gas cleaning systems (scrubbers) required for ships operating on high-sulfur fuels. As a result, LNG-powered ships can operate with lower regulatory costs and improved environmental performance. While the transition to LNG presents clear environmental and regulatory advantages, it also entails several challenges. The infrastructure required for LNG bunkering is not as widely available as that for conventional marine fuels, necessitating strategic planning for refueling. Additionally, the initial capital investment for LNG-compatible engines and storage systems is considerably high. However, long-term savings on fuel and compliance costs, coupled with environmental sustainability, make LNG an attractive option for the maritime industry. Shipowners must carefully evaluate the economic feasibility of LNG adoption based on operational requirements, route availability, and global supply chain developments. This study also highlights the importance of CII, a metric introduced by the IMO to assess and regulate carbon emissions per transport work. The results from the two analyzed ships demonstrate the effectiveness of LNG in improving CII ratings, thereby ensuring regulatory compliance and operational sustainability. Ships that fail to meet acceptable CII thresholds must implement corrective action plans, which can lead to increased costs and potential operational constraints. Companies that proactively invest in energy-efficient technologies and cleaner fuel alternatives will have a competitive advantage in meeting future environmental regulations. Furthermore, alternative low-carbon fuels such as hydrogen, ammonia, and biofuels are gaining traction as potential future solutions for the shipping industry. While LNG serves as an effective transitional fuel, research into next-generation energy sources is critical to achieving long-term sustainability in maritime transportation. The development of hybrid propulsion systems, fuel cell technology, and carbon capture mechanisms will further enhance emission reduction efforts in the sector. In conclusion, the adoption of LNG as a marine fuel represents a significant step toward a more sustainable maritime industry. The reduction in emissions, improved CII ratings, and regulatory compliance position LNG as a viable alternative to traditional fossil fuels. However, the industry must overcome infrastructural and financial challenges to facilitate widespread LNG adoption. Future research should focus on emerging technologies such as hydrogen and ammonia-based fuels, which may offer even greater environmental benefits. Overall, this study underscores LNG's potential as a bridge fuel in the transition toward a greener, more sustainable future in maritime transportation. By implementing forward-thinking policies and investing in cleaner energy solutions, the shipping industry can mitigate its environmental impact while ensuring long-term operational viability.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    946420

    Alternatif yakıtlarla tahrik edilen gemilerde makine dairesi personelin risk ve emniyet farkındalığının değerlendirmesi LNG örneği

    Assessment of engine room personnel's risk and safety awareness on ships fueled by alternative fuels: The case of LNG

    AYSEL ÇAMCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Denizcilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Denizcilik Çalışmaları Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ FIRAT BOLAT

  2. Tez No

    938309

    Deniz tipi karbon tutum sistemlerinin incelenmesi

    Investigation of marine type carbon capture system

    ENGİN GÜLER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SELMA ERGİN

  3. Tez No

    940845

    Açık deniz römorkör ve destek gemileri işletmeciliğinin stratejikyönetim modellemesi

    Strategic management modeling for offshore tugboat and supportvessel operations

    ALİ BURÇİN EKE

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Denizcilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZCAN ARSLAN

  4. Tez No

    394548

    Alternatif gemi yakıtı LNG; net bugünkü değer yöntemiyle değerlendirilmesi

    LNG as an alternative ship fuel; evaluation by the method of net present value

    DUYGU YILDIRIM PEKŞEN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Denizcilikİstanbul Üniversitesi

    Deniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜLER ALKAN

  5. Tez No

    169039

    Altı silindirli benzin yakıtlı bir motorda güç istenmeyen durumlarda, iki silindirin devre dışı kalması halinin deneysel incelenerek, simülasyon yoluyla değerlendirilmesi

    The experimental research and evaluation by the way of simulation techniques of 6 cylinder fuels powered engine under the condition of two cylinders being non-operative when max power is not required

    TUNCER KORUVATAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Makine MühendisliğiBalıkesir Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. NACİ OTMANBÖLÜK

Geri Dön