LNG Yakıtlı Gemiler

[turkmedia]

Makinelerinde güç elde edip pervane tahrikinde bunu kullanan, kısacası yakıt olarak LNG yakıtını kullanan gemilere LNG Yakıtlı Gemi adı verilmektedir. Bir çok Avrupa ülkesi farklı nedenlerden dolayı belirli amaçlı gemilerinde yakıt olarak LNG’ye doğru hızla ilerlemektedirler. Öncelikle bunun nedenlerini inceleyerek konuya giriş yapabiliriz.

LNG Yakıtlı Gemilerin Önemi​

Bir güç kaynağı ve yakıt olarak LNG kullanan gemiler ile ilgili yapılan çalışmalar günümüzden de öncesine dayanmaktadır. Halihazırda dünya ticaret ağının %80’lerine varan oranları elinde tutan denizcilik sektörü de belirli başlı konularda dünya sorunlarından en büyük etkiye sahip sorumlu tutulmaktadır. Sorunların en başarılı ve insanlığa en etkili çözümü sağlaması adına da sektördekiler farklı akaryakıt arayışına girmişlerdir. ABD’de yapılan bir çalışmaya göre denizcilik endüstrisinin, yakıt yatırımlarının yeniden gözden geçirilmesi için 3 farklı neden olduğundan bahsetmişlerdir.

Emisyon Etkisi​

Bu nedenlerden birincisi ve en çok üzerinde durulan konu şüphesiz gemilerden kaynaklanan emisyonların çevreye olan zararlı etkilerinin azaltılmasıdır. Bununla ilgili olarak gerek bölgesel gerekse IMO gibi uluslararası örgütler ellerindeki imkanları en verimli şekilde kullanarak emisyon azaltımı konusunda çalışmalarını yapmaktadırlar.

IMO’nun MARPOL Annex VI’sı tamamen bunun için çıkarılmış kurallardır. Sadece örgütsel anlamda da değil, bu konuda emisyona neden olan makinelerin üreticileri de bu bağlamda gerekli ar-ge çalışmalarını halen devam ettiriyor olup günümüzde çok daha düşük emisyon üreten makinelerini piyasaya sürmektedirler. Bunu yaparken hem mevcut yakıtlar ile düşük emisyon üreten makineler, hem de LNG gibi alternatif yakıtları da tüketebilen dual-fuel (çift yakıtlı) diyebileceğimiz makineleri üreterek bunu sağlayabilmektedirler.

Ekonomi Etkisi​

Nedenlerden ikincisi de tamamen ekonomik durumlar ile alakalıdır. Şüphesiz ki petrol fiyatları arz ve taleplere göre belirlenmektedir. Önümüzdeki yıllarda petrol fiyatları tam olarak kestirilemezken, bazı benzeşimlerin uygulandığı durumlara göre yaklaşık olarak karşılaştırmalı tablolar bulunmaktadır. Aşağıdaki tablo da incelendiği zaman 1995-2014 yılları arasında Roterdam limanında farklı tipte yakıtların zamana göre fiyatlarındaki değişimlerin nasıl olduğu konusunda bilgi verecektir.

Yapılan Araştırmalar​

Son neden olarak da Uluslararası Enerji Ajansının (IEA) LNG’yi deniz yakıtı olarak kabul edilebilmesi için veya reddedilmesine neden olabilecek bazı niteliksel çalışmalardır. LNG yakıtına ait bazı özellikler de yakıtın gemilerde yakıt olarak kullanılmasına engel oluşturabilir.


LNG yakıtının önemini çok daha detaylı anlayabilmek için, yakıtın fiziksel özellikleri konusuda detaylı bilgi sahibi olunması aslında konu ile ilgili akla gelebilecek olan bir çok sorunun yanıtlanmasını da sağlayacaktır.

LNG Yakıtının Özellikleri​

Aşağıdaki LNG Yakıt Özellik tablosu incelendiği zaman LNG yakıtı içerisinde bir sülfür veya kül kalıntısı bulunmadığı kolaylıkla görülebilecektir. Ayrıca LNG yakıtlı gemiler nedenli emisyon ile konvansiyonel marine diesel oil’den kaynaklanan emisyonlarla ilgili MAN Diesel firması tarafından yapılan çalışma sonucunda da, LNG yakıtı kullanılan gemideki emisyon düşümü yine aşağıdaki tabloda açıkça görülebilmektedir. İçerisinde farklı atıkların bulunmadığı LNG yakıtının, bir ana makineden güç üretilmek üzere kullanımı neticesinde emisyonlarda da düşüşler olduğu görülebilecektir.

LNG Yakıtının Özellikleri
İçeriğinin neredeyse tamamının yakıt olarak da kullanılabilen metandan oluşması çok büyük bir artı olarak algılanabilir. LNG yakıtının en önemli özelliklerinden birisi sıvı fazında depolanabilip taşınabilme özelliği bulunmasıdır. LNG tanımındaki sıvılaştırılmış kelimesi, doğal gazın -162 derece’de sıvılaştırılabilme özelliğinden gelmektedir. Bu tarz maddelere kayrojenik maddeler adı verilmektedir. Gaz halindeki doğal gaz, hacminin 600 misli sıkıştırılarak sıvı konumuna geçebilmekte ve bu sayede depolanabilmesi ve taşınabilmesini kolaylaştırmaktadır.

Doğal gaz içerisinde diğer yakıtlarda olduğu gibi sülfür ve diğer ağır metallerin olmamasının en büyük etkenlerinden birisi de, gazın sıvılaştırılması esnasında tabi tutulduğu işlemler neticesinde temizlenmesidir. Isıl değerleri bakımından kıyaslama yapılacak olursa motorin ve fuel oil’e göre daha az verimli olduğu konusu bilinmelidir.

LNG’nin Gemilerde Yakıt Olarak Kullanılması​

LNG’nin gemilerde yakıt olarak kullanılması, büyük LNG tankerlerinde meydana gelen kaynama (boil-off) gazının yakıt olarak kullanılabilmesi ile ilgili çalışmaların geliştirilmesi ile başlamıştır. İlk örneklerini 1980’lerde gördüğümüz sistemin 1988-1996 yılları arasında, LNG yakıtlı gemi makine tipleri bölümünde de bahsi geçen farklı tiplerde yakıtı da yakabilme kapasitesine sahip olan makineleri ürettiği bilinmektedir.

LNG’nin, tesislerde sabit bir saha uygulamalarına enerji üretim ve ısı üretim tesislerinde rastlamaktayız. (CO-GEN)

İlk LNG Yakıtlı Gemiler​

Denizcilik alanındaki ilk uygulama ise 2000 yılında yapılan,LNG’yi makinelerinde yakıt olarak ilk defa kullanan ve araç taşıyan MF Glutra isimli bir feribot prototipiydi. İlk prototip uygulamalarına istinaden sektörde bu yakıtı kullanan gemilere karşı bakış açısının da değişmesi ile beraber, 2003 yılından itibaren artık sadece feribotlar değil, ticaret yapan gemilere uygulanmak üzere bir çok ticari Pazar, küçük ölçekli LNG yakıtlı gemiler projelerine dahil olmaya başladılar.

LNG projelerine geçiş sürecinde 2011 yılında gözle görülür bir artışın yaşandığı dikkat çekmektedir. Bunun ana sebepleri incelendiği zaman aşağıdaki faktörlerin, LNG’ye talepteki nedenleri açıklamaya yetmektedir;

• Yeni regülasyonlarla belirlenen katı emisyon kontrol bölgeleri,
• Hızla artan yakıt maliyetleri,
• Geliştirilmekte olan düşük hızlı makine teknolojisi,
• Yeni gemiler ve mevcut gemilere yapılan güçlendirme/iyileştirme çalışmaları

LNG Yakıtlı Gemi Makine Tipleri​

LNG yakıtının karakteristik özelliklerinden dolayı, lng yakıtlı gemiler için yanma kalitesinin konvansiyonel gemi dizel makineleri gibi olmayacağından bahsetmiştik. Bu duruma paralel olarak, LNG yakıtlı gemilerde yakıtın en verimli şekilde kullanılabilmesi için hem yanma/ateşleme sistemlerinde, hem de malzemenin bileşenlerinde değişiklik yapılması gerekliliği meydana gelmiştir. Tüm bu değişiklikler yapıldıktan sonra, çalışma tiplerine göre LNG yakıtını kullanabilen 3 farklı makine tipi olduğu ortaya çıkmıştır. Bunlar;

• Saf gaz motoru veya Lean burn spark ignited engine (LBSI)
• Low pressure dual fuel engine (LPDF)
• High pressure dual fuel engine (HPDF)

Buji Ateşlemeli Gemi Makineleri​

Buji ateşlemeli (spark-ignited) olan makine tipi, sadece gaz formundaki yakıtı yakma özelliğine sahiptir. Tek yakıtlı veya karbüratörlü makineler ismi de verilen bu tip makinelerin ilk kullanım alanlarının enerji üretimi amacı ile kurulan kara tesislerinde yüksek güç üretmeye odaklı, düşük emisyon ortaya çıkaran tesislerin oluşumunda kullanıldıkları bilinmektedir.

Buji Ateşlemeli (Spark Ignited) Dizel Motorlar
Sistemin düzenli olarak yakıt takviyesine ihtiyacı olacağından dolayı denizcilik uygulamalarında kullanımı kısa mesafe menzile sahip feribot hatlarında uygun olmaktadır. Zaten sistemin gemi makinesi olarak kullanılabilmesi için de yapısal olarak bir takım değişiklikler yapılmalıdır.

Düşük Basınçlı Çift Yakıtlı Makineler​

Gaz ile çalışan bir diğer makine tipi düşük basınçla çalışan çift yakıtlı makinelerdir. (LPDF) Bu makineler, çalışma karakteristikleri bakımından buji ateşlemeli makinelere benzer özellikler göstermektedirler. Her iki tip makine de “Otto Çevrimi” prensibine göre çalışmaktadır. Yakıt olarak kullanılan gaz basıncı 4 zamanlı makinelerde 4-6 bar aralığında, 2 zamanlı makinelerde de 10 bar civarındadır. Bundan dolayı makineye verilecek olan yakıt ister basınçlı depolama tankından direk olarak veya bir kompresör yardımı ile makineye aktarılabilir.

Yüksek Basınçlı Çift Yakıtlı Makineler​

Gaz ile çalışan bir diğer makine tipi düşük basınçla çalışan çift yakıtlı makinelerdir. (LPDF) Bu makineler, çalışma karakteristikleri bakımından buji ateşlemeli makinelere benzer özellikler göstermektedirler. Her iki tip makine de “Otto Çevrimi” prensibine göre çalışmaktadır. Yakıt olarak kullanılan gaz basıncı 4 zamanlı makinelerde 4-6 bar aralığında, 2 zamanlı makinelerde de 10 bar civarındadır. Bundan dolayı makineye verilecek olan yakıt ister basınçlı depolama tankından direk olarak veya bir kompresör yardımı ile makineye aktarılabilir.