Research Article

Bir Koster için Yardımcı Güç Kaynağı Olarak Katı Oksit Yakıt Pilinin Termodinamik, Ekonomik ve Çevresel Analizi

Number: 220 December 31, 2021
EN TR

Bir Koster için Yardımcı Güç Kaynağı Olarak Katı Oksit Yakıt Pilinin Termodinamik, Ekonomik ve Çevresel Analizi

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

References

  1. Ahn, J., Park, S.H., Noh, Y., Choi, B. Il, Ryu, J., Chang, D. ve Brendstrup, K.L.M. (2018). Performance and availability of a marine generator-solid oxide fuel cell-gas turbine hybrid system in a very large ethane carrier. Journal of Power Sources, 399, 199–206.
  2. Aijjou, A., Raihani, A., Mohammedia, E. De ve Grid, S. (2019). Study on container ship energy consumption. Paper presented at the 8th Energy and Sustainability conference, Coimbra, Portugal, July 3-5, 2019
  3. Anyenya, G.A. (2017). Solid-Oxide Fuel Cells for Unconventional Oil and Gas Production, Colorado School of Mines, Mechanical Engineering, Doctor of Philosophy.
  4. Armi, C.D., Micheli, D. ve Taccani, R. (2021). Comparison of different plant layouts and fuel storage solutions for fuel cells utilization on a small ferry. International Journal of Hydrogen Energy, 46(26), 13878-13897.
  5. Aspentech Inc, (2015). Aspen HYSYS V8.8.
  6. Baldi, F., Moret, S., Tammi, K. ve Maréchal, F. (2020). The role of solid oxide fuel cells in future ship energy systems. Energy, 194.
  7. Bassam, A.M., Phillips, A.B., Turnock, S.R. ve Wilson, P.A. (2017). Development of a multi-scheme energy management strategy for a hybrid fuel cell driven passenger ship. International Journal of Hydrogen Energy, 42(1), 623–635.
  8. Birol, F. (2019). The Future of Hydrogen: Seizing Today’s Opportunities, IEA Report prepared for the G20.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Engineering

Journal Section

Research Article

Publication Date

December 31, 2021

Submission Date

August 5, 2021

Acceptance Date

December 2, 2021

Published in Issue

Year 2021 Number: 220

APA
Güler, E., Ergin, S., & Barlas, B. (2021). Bir Koster için Yardımcı Güç Kaynağı Olarak Katı Oksit Yakıt Pilinin Termodinamik, Ekonomik ve Çevresel Analizi. Gemi Ve Deniz Teknolojisi, 220, 86-107. https://doi.org/10.54926/gdt.979252
AMA
1.Güler E, Ergin S, Barlas B. Bir Koster için Yardımcı Güç Kaynağı Olarak Katı Oksit Yakıt Pilinin Termodinamik, Ekonomik ve Çevresel Analizi. GDT. 2021;(220):86-107. doi:10.54926/gdt.979252
Chicago
Güler, Engin, Selma Ergin, and Barış Barlas. 2021. “Bir Koster Için Yardımcı Güç Kaynağı Olarak Katı Oksit Yakıt Pilinin Termodinamik, Ekonomik Ve Çevresel Analizi”. Gemi Ve Deniz Teknolojisi, nos. 220: 86-107. https://doi.org/10.54926/gdt.979252.
EndNote
Güler E, Ergin S, Barlas B (December 1, 2021) Bir Koster için Yardımcı Güç Kaynağı Olarak Katı Oksit Yakıt Pilinin Termodinamik, Ekonomik ve Çevresel Analizi. Gemi ve Deniz Teknolojisi 220 86–107.
IEEE
[1]E. Güler, S. Ergin, and B. Barlas, “Bir Koster için Yardımcı Güç Kaynağı Olarak Katı Oksit Yakıt Pilinin Termodinamik, Ekonomik ve Çevresel Analizi”, GDT, no. 220, pp. 86–107, Dec. 2021, doi: 10.54926/gdt.979252.
ISNAD
Güler, Engin - Ergin, Selma - Barlas, Barış. “Bir Koster Için Yardımcı Güç Kaynağı Olarak Katı Oksit Yakıt Pilinin Termodinamik, Ekonomik Ve Çevresel Analizi”. Gemi ve Deniz Teknolojisi. 220 (December 1, 2021): 86-107. https://doi.org/10.54926/gdt.979252.
JAMA
1.Güler E, Ergin S, Barlas B. Bir Koster için Yardımcı Güç Kaynağı Olarak Katı Oksit Yakıt Pilinin Termodinamik, Ekonomik ve Çevresel Analizi. GDT. 2021;:86–107.
MLA
Güler, Engin, et al. “Bir Koster Için Yardımcı Güç Kaynağı Olarak Katı Oksit Yakıt Pilinin Termodinamik, Ekonomik Ve Çevresel Analizi”. Gemi Ve Deniz Teknolojisi, no. 220, Dec. 2021, pp. 86-107, doi:10.54926/gdt.979252.
Vancouver
1.Engin Güler, Selma Ergin, Barış Barlas. Bir Koster için Yardımcı Güç Kaynağı Olarak Katı Oksit Yakıt Pilinin Termodinamik, Ekonomik ve Çevresel Analizi. GDT. 2021 Dec. 1;(220):86-107. doi:10.54926/gdt.979252