Impact of fouling on vessel energy efficiency

Abstract

Gemi inşa ve lojistik alanları gemi inşa endüstrisinin son kullanıcısı olduğu için birbirine bağımlıdır. Bu ikisi bir bütün olarak denizcilik sektörü olarak adlandırılabilir. Emisyon ile ilgili düzenlemeler dünyanın dört bir yanına yayılmaya başlayarak, denizcilikle ilgili en büyük zorluklardan biri haline gelmiştir. Dünya ticaretinde taşınan yükün yaklaşık 90% oranı suyolları üzerinden taşınmakta ve dünyada su üstü taşımacılığında gerçekleştirilen uluslararası ticaret oranı giderek yükselmektedir. Kargo ve mesafe başına gemiler tarafından taşınan kirletici (emisyon) değerleri dikkate alındığında, kara ve hava taşımacılığına göre deniz yoluyla taşınma en temiz yoludur. Bununla birlikte, gemi başına emisyon değerleri oldukça yüksektir. Genel olarak dizel motorlarla çalışan gemilerden egzoz gazlarında NOx, SOx, CO2 vb. kirleticiler asit yağmuruna, ozon tabakasının incelmesine ve sağlık sorunlarına bağlı olarak çevre üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Örneğin, dünyanın en büyük 15 konteyner gemisinin yıllık emisyon değeri, dünyadaki tüm otomobillerin, (yaklaşık 760 milyon araç) yaydığı emisyon değerine eşittir. Denizcilik endüstrisi, özellikle mevcut gemilerle ilgili olarak enerji kullanımı azaltma ve emisyon kontrolü açısından büyük potansiyele sahiptir. Gemilerde enerji verimliliği ve emisyon azaltımlarının farkındalığı; gemilerde alternatif enerji kaynaklarının araştırılması; seyir mesafeleri ve altyapıları müsaade ettiği ölçüde gemi elektrifikasyonu yapmak; ve gemilerin temel performansını optimize etmek bu endüstrideki özellikli zorluklardır. Bu zorluklardan ikisi, bu çalışmada bir tasarım ve bir operasyonel iyileştirme yöntemi ile ele alınacaktır. Bunlar gemi elektriği tahrik sistemi tasarımıdır, diğeri ise, tortu birikiminin veya zıttı tekne temizliğinin enerji verimine ve geminin tortu birikimi ile düşen performansına olan etkisidir. Bu çalışmada tortu birikiminin gemi enerji verimliliği üzerindeki etkisini sürekli izleme ile değerlendirebilmek için Eğri Uydurma ve Eğimden Arındırılmış Dalgalanma Analizi yöntemleri ile bataryalı hibrit bir geminin otomasyon verileri analiz edilmiştir.

Shipbuilding and shipping areas are highly technically dependent to each other since shipping is the end user of shipbuilding industry that are suppliers of them. We can call these two as maritime business as a whole. One of the biggest specific challenge of maritime arrived as regulations about emission has begun to spread all over the world. Approximately 90% of the cargo carried in world trade is based on waterborne transport, and the volume of international waterborne trade is rapidly increasing day by day. Taking into account the pollutant (emission) values carried by the vessels, cargo and the distance, it is the cleanest way to transport by sea, compared to land and air transport. However, the emission values per vessel are quite high. Generally, NOx, SOx, CO2 and other pollutants are emitted in the exhaust gases from vessels driven by diesel engines. These pollutants have an adverse impact on the environment due to acid rain, thinning of the ozone layer and health problems. For example, the annual emission value of the world's 15 largest container ships is equal to the emission value of all cars on the world, approximately 760 million cars. Maritime industry has enormous potential in terms of decline in energy usage and emission supervision with respect to existing ships especially. The specific challenges are to introduce energy efficiency and minimize emissions; to make research on alternative energy sources; to conduct vessel electrification, where sailing displacements and infrastructures permit it; and to optimize the basic performance of vessels. Two of these challenges will be addressed in this work via one design and one operational improvement methods. These are vessel electrification in other words ship electric propulsion design and the other one is impact of fouling or opposite hull cleaning which enables efficiency and increase the performance of vessel. In this study, a battery hybrid electric ship automation data are analyzed using Curve Fitting and Detrended Fluctuation Analysis in order to interpret the impact of fouling on ship energy performance degradation and efficiency by continuous monitoring.