FleetMon Araştırmada: Denizcilik Filosunda Yakıt Olarak Yeşil Amonyağın Tekno-Ekonomik Fizibilitesi

FleetMon'da şeffaflık ve daha çevreci denizcilik en önemli hedeflerimizden ikisidir. Bu nedenle öğrencileri, üniversiteleri ve kurumları denizcilik araştırma projelerinde AIS verileriyle destekliyoruz. İşbirliği ortaklarımız arasında 120'den fazla üniversite yer alıyor - bunlardan biri de Oxford Üniversitesi. Mühendislik Bölümü'nden MEng öğrencisi Daniel Bundred 2022 yılında bizimle temasa geçti ve küresel denizciliğin karbondan arındırılması konulu projesi için AIS verilerini talep etti.

Yeşil Amonyağın Dökme Yük Taşıyıcıları ve Reefer Gemileri için Yakıt Olarak Kullanılabilirliğinin Araştırılması

IMO, 2050 yılına kadar CO2 emisyon yoğunluğunda %70'lik bir azalma hedeflemiştir; bu da ancak şu anda kullanılan ağır akaryakıttan (HFO) daha az pervane emisyonuna sahip bir yakıt kullanılarak başarılabilir. Su, hava ve yenilenebilir elektrikten üretilen yeşil amonyak bu hedefi karşılama potansiyeline sahiptir ve bataryalar ve diğer yeşil yakıtlarla karşılaştırıldığında uygun enerji yoğunluğu ve maliyeti nedeniyle HFO'nun yerini alabilecek potansiyel yakıtlar arasında kısa listeye alınmıştır. Buna rağmen, amonyak makine dairesi ve yakıt deposu için geçmişte HFO için gerekenden daha fazla alan gerekmektedir. Bunun yanı sıra, amonyakla çalışan bir güç aktarma organı inşa etmenin ekstra maliyetleri vardır ve çalışma sırasında yeşil amonyak, sağlanan enerji birimi başına HFO'dan daha pahalıydı. 

AIS Verilerinin Kullanımı tarafından FleetMon

FleetMon tarafından sağlanan AIS verileri kullanılarak, Ultra Büyük Konteyner Gemileri, küçük dökme yük gemileri ve LNG taşıyıcıları da dahil olmak üzere çeşitli gemiler için bir yıllık çalışma modellenmiştir. Model, geminin motor özelliklerini ve 2019 yılı için saatlik çözünürlükte sağlanan rota verilerini girmektedir. Bu veriler, geminin deri sürtünmesi gibi dirençli kuvvetlerin üstesinden gelmesi için gereken gücü modelleyerek geminin yakıt tüketimini hesaplamak için kullanılır. Yıl boyunca tüketilen enerji, yakıt tüketimini hesaplamak ve yakıt tanklarını boyutlandırmak ve böylece kargo kapasitesini tahmin etmek için en yoğun enerji gerektiren seferleri hesaplamak için kullanılmıştır. Ekonomik gelir de modellenmiştir, böylece her geminin toplam ömür boyu karı değerlendirilmiş ve HFO taban çizgisi ile karşılaştırılmıştır. Yeşil amonyak fiyatlarının önümüzdeki 30 yıl içinde önemli ölçüde düşmesi beklendiğinden (ve fosil yakıtların maliyeti 2022'de arttığından), geminin ömrü boyunca değişen yakıt fiyatlarının ve navlun oranlarının etkisini araştırmak için başka bir model geliştirilmiştir. Bu model, operatörün değişen ekonomik koşullara verdiği tepkiyi, geminin o yılki çalışma hızını kârı maksimize edecek şekilde optimize ederek içeriyor.

Sonuçlar

Sonuçlar, amonyağın bir denizcilik yakıtı olarak teknik fizibilitesini doğrulamakta ve kargo kapasitesi tüm gemiler için %5'ten daha az azalmaktadır. Bu durum, farklı gemiler arasında gözlemlenen boyut, ortalama yolculuk uzunluğu, çalışma hızı ve yardımcı güç talebindeki değişkenliğe rağmen gerçekleşmiştir. Sonuçlar, yeşil amonyağın denizcilik yakıtı olarak kullanılmasının önündeki ana engelin maliyet olduğunu vurgulamaktadır.

Bir amonyak motorunu çalıştırmak için gereken ekstra ekipman ve yakıt depolama için gereken ekstra malzeme nedeniyle sermaye maliyetlerinin daha yüksek olduğu görülmüştür. Yakıt maliyetlerinin yüksek olduğu zamanlarda gemiler daha düşük hızlarda çalışarak, geminin ömrü boyunca daha pahalı bir yakıtla ilişkili ekstra işletme maliyetlerini azaltabilmiştir. Ancak bu ekstra maliyetler, yeşil amonyağın sıfır karbonlu bir yakıt olarak kullanılmasının önünde hala önemli bir engel teşkil ediyor.

Genel olarak, yeşil amonyakla çalışan gemiler, eşdeğer bir HFO ile çalışan geminin elde edeceği toplam ömür boyu kârın %30 ila 80'i aralığında kâr elde etmiştir. Bu nedenle yatırımcıları sıfır karbonlu gemileri desteklemeye teşvik etmek için bazı ekonomik önlemler alınması gerekecektir.

Çalışma ayrıca yeşil amonyağın bir denizcilik yakıtı olarak kullanılmasının önemli bir emisyon azaltımına yol açabileceğini doğrulamıştır. Yeşil amonyakla çalışan gemiler, geleneksel gemilere kıyasla yaşam boyu kapsam 2 emisyonlarını %94,8-96,7 aralığında azaltmıştır ki bu da IMO'nun emisyon yoğunluğunun azaltılmasına yönelik 2030 hedefini karşılamak için yeterlidir.

Yine de araştırma, amonyakla çalışan ICE'lerin N2O emisyonlarını daha iyi anlamak için gelecekte yapılacak çalışmaların önemini vurgulamaktadır. Çalışma, amonyakla çalışan gemilerden kaynaklanan sera gazı emisyonlarının çoğunun N2O emisyonundan kaynaklanabileceğini tahmin etmektedir ve bu rakamdaki belirsizlik, bir denizcilik yakıtı olarak yeşil amonyağın küresel ısınma potansiyelindeki (GWP) azalmada önemli bir belirsizliğe yol açmaktadır.

Aşağıdaki tablo, amonyakla çalışan geminin elde ettiği göreceli NPV ve orijinal (HFO ile çalışan) gemiye göre emisyonlardaki azalma ile birlikte dikkate alınan sekiz gemiyi göstermektedir. Modelde kullanılan tahmini yeşil amonyak fiyatları aralığına karşılık gelen amonyak yakıtlı gemilerin NPV'si için bir aralık verilmiştir.

Yazar: Daniel Bundred, Danışman: Prof. Rene Banares-Alcantara, Oxford Üniversitesi

Siz de bir tez yazma sürecinde misiniz veya üniversiteniz denizcilik verilerine ihtiyaç duyan bir araştırma projesi üzerinde mi çalışıyor? Bize bir soruşturma gönderebilirsiniz. Sizden haber almak için sabırsızlanıyoruz!