Kentsel deniz taşımacılığında PV tabanlı enerji sistemlerinin elektrikli tahrik yapısına entegrasyonu: Sirkeci Harem feribot örneği
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SÜLEYMAN CİHAN DOĞAN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Ramazan Ayaz
Eş Danışman: Kenan Yiğit
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Küresel ticaretin büyük bir kısmı, maliyet avantajı sağlaması, yüksek tonajlı yüklerin tek seferde taşınmasına imkân tanıması ve dünyanın yüzey alanının yaklaşık %75'inin denizlerle kaplı olması nedeniyle denizyolu taşımacılığı aracılığıyla gerçekleştirilmektedir. Denizcilik sektöründeki enerji ihtiyacı ise günümüzde ağırlıklı olarak dizel yağ ve fuel-oil gibi fosil yakıtlarla karşılanmaktadır. Ancak, sera gazı salımı ve hava kirliliği ile ilgili uluslararası regülasyonların giderek sıkılaştırılması, fosil yakıt rezervlerinin azalması ve yakıt maliyetlerindeki artış, gemi işletmecilerini daha çevreci ve sürdürülebilir enerji kaynaklarına yönelmeye zorlamaktadır. Batarya sistemi fosil yakıtın karşısında 0 emisyon salınımı, gürültü kirliliğinin azaltılması gibi avantajlar ile ön plana çıkmaktadır. Batarya sistemlerinin gemi üzerinde sınırlı ağırlık ve hacim ile depolanabileceği ve fosil yakıtlar gibi transfer ile aktarılamaması taşımacılıktaki mesafeyi sınırlayacaktır. Bu kapsamda uzun yol çalışan tanker, kuru yük veya yolcu gemileri yerine şehir içi kısa hatlarda çalışan, enerji sarfiyatı daha düşük olan feribotları elektrifikasyonda avantajlı kılmaktadır. Ayrıca İstanbul Boğazı gibi şehir ve yaşam alanı ile iç içe olan denizlerdeki gemilerde elektrifikasyon karbon salınımını da azaltacağı için toplum sağlığını da pozitif etkileyecektir. Klasik tahrik sistemlerinde makineye dişli kutusu ile bağlı pervane grubu bulunur. Elektrikli tahrik sistemine geçmek için pervanelerin sökülüp yeni tahrik sistemi montajı yapılması gerekir veya makine yerine elektrik motoru bağlanmalıdır. Ancak Sirkeci-Harem hattında çalışan Dizel-Elektrik tahrik yapısına sahip feribotlar elektrik motoru + Voith tahrik sistemine sahip olduğu için makineler ile mekanik bağlantıya sahip değildir. Generatör setinde üretilen enerji frekans konvertörü aracılığıyla motora aktarılır. Motor ise Voith sistemini tahrik eder. Generatör setinin güç kaynağı olarak kullanıldığı bu platform tahrik sistemi açısından elektrifikasyona uygun altyapıya sahiptir. Tahrik sistemi, çalışma rotası ve hizmet verdiği bölge dikkate alındığında, Sirkeci–Harem hattında faaliyet gösteren dizel-elektrik tahrikli feribotun, elektrifikasyon açısından uygun altyapı ve avantajlı bir operasyonel güzergâha sahip olduğu görülmüştür. Dizel-Elektrik feribotun generator seti detaylı olarak incelenmiş olup ağırlık ve hacim verileri hesaplanarak sistemin fiziksel karakteristikleri ortaya konmuştur. Bununla birlikte feribotun çalışma rotası, sefer süreleri, tüketicileri ve güç ihtiyacı gibi operasyonel parametreler analiz edilmiştir. Olası acil durum koşullarında da feribotun operasyonel sürekliliğini sağlayacak bir senaryo oluşturulmuş; bu senaryo temel alınarak gerekli enerji kapasitesi belirlenmiş ve uygun batarya konfigürasyonu tasarlanmıştır. Batarya grubunun şarjı için ise insan gücüne ihtiyaç duymayan, kaza ve maliyet kalemlerini azaltacak otonom teleskopik şarj istasyonu alan açısından daha uygun olan Harem limanında planlanmıştır. Batarya grubunun yalnızca şebeke üzerinden şarj edilmesi, hem karbon salınımını artıracağı hem de enerji maliyetlerini yükselteceği için, Harem Limanı'nda yer alan otopark alanı değerlendirilmiş ve bu alana araçların gölgesinde bekleyebileceği şekilde fotovoltaik (PV) panel yerleşimi önerilmiştir. Panel yerleşimi, mevcut saha koşulları dikkate alınarak gerçek ölçülerle planlanmış ve sistemin panel sayısı ile yönelim bilgileri kullanılarak simülasyon ortamında modellenmiştir. Geliştirilen bu model aracılığıyla yıllık üretim değerleri ve sistem performansına ilişkin çıktılar elde edilerek, PV sisteminin batarya şarj sürecine katkısı analiz edilmiştir. Sonuç olarak, yapılan çalışma kapsamında Sirkeci–Harem hattında işletilen dizel-elektrik tahrikli bir feribotun tamamen elektrikli tahrik sistemine dönüştürülmesi teknik, ekonomik ve çevresel açılardan kapsamlı biçimde değerlendirilmiştir. Mevcut tahrik yapısının elektrifikasyona uygunluğu, batarya sistemi ile gerekli enerji ihtiyacının karşılanabilirliği ve hızlı şarj altyapısının liman bölgesine entegrasyonunun uygulanabilirliği ortaya konmuştur. Senaryo sonuçları, elektrikli tahrik sistemine dönüşümün dizel tahrikli mevcut yapıya kıyasla emisyonları önemli ölçüde azalttığını, operasyonel maliyetleri düşürdüğünü ve uzun vadede sürdürülebilir bir işletme yapısı sunduğunu göstermiştir. Harem Limanı'nda konumlandırılması önerilen PV sistemi ile batarya şarj sürecine yenilenebilir enerji katkısı sağlanmış; böylece hem şebeke bağımlılığı hem de gaz salınmı azaltılması amaçlanmıştır. PV sisteminden elde edilen yıllık enerji üretim verilerinin batarya şarj altyapısına destek sunduğunu göstermektedir. Tüm bu değerlendirmeler göz önüne alındığında, feribotun elektrikli tahrik sistemine dönüştürülmesi ile düşük gaz salınımı, sessiz ve titreşimsiz çalışma, azalan operasyonel maliyet ve finansal giderler ön görülmektedir.