2021 yılında dünya çapında yaklaşık 11 milyar ton yük deniz yoluyla taşınıyor. Bu da tüm ticari malların neredeyse yüzde 90’ına karşılık geliyor. 1 milyon tondan fazla sera gazı üreten denizcilik sektörü, yılda küresel karbondioksit emisyonlarının yaklaşık yüzde 3’üne neden oluyor.
Ayrıca sülfür oksitler, nitrojen oksitler, uçucu organik bileşikler ve ozon tabakasını incelten maddeler gibi başka kirleticiler de bulunuyor. MARPOL Sözleşmesi tarafından Emisyon Kontrol Alanları (ECA) olarak tanımlanan kıyı bölgelerinde, bu kirleticiler giderek daha sıkı sınırlara tabi tutuluyor. Amonyak (NH3), bugüne kadar ağırlıklı olarak kullanılan ağır akaryakıta alternatif temiz yakıt arayışlarında ön plana çıkıyor. LPG ve LNG’nin aksine, yanma sırasında herhangi bir CO2 yaymıyor; ancak bu gaz hem insanlar ve hayvanlar için zehirli hem de çevre için son derece zararlı. Bu nedenle sıvı amonyağı yakıt olarak kullanmak için kullanılan teknoloji hava geçirmez olmalı ve maksimum operasyonel güvenliği garanti etmeli. LEWA’nın yüksek basınçlı diyaframlı pompaları bu gereksinimleri karşılıyor. Standart güvenlik mekanizmaları, onları aşırı çalışma koşulları altında bile NH3 gibi tehlikeli, toksik ve çevreye zararlı sıvılar için uygun hale getiriyor.
Sadece 2018 yılında denizcilik sektörü 1.056 milyon tonu CO2 olmak üzere toplam 1.076 milyon ton sera gazı emisyonuna neden oluyor. Bu, 2008 yılına kıyasla yaklaşık yüzde 90’lık bir artışı temsil ediyor. Sektörün değişmemesi halinde, önümüzdeki 25 yıl içinde bu seviyelerin 2008’dekinin yüzde 130’una kadar yükselmesi bekleniyor. Bu tahminleri iyileştirmek için Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) 2018 yılında denizcilik sektörünün karbondioksit emisyonlarını 2030 yılına kadar yüzde 40, 2050 yılına kadar ise toplamda yüzde 70 oranında azaltmayı hedefleyen bir sera gazı stratejisi geliştiriyor. MARPOL sözleşmesinde tanımlanan ve gelecekte daha da genişletilecek olan ECA’lara ek olarak, Yeni Gemiler için Enerji Verimliliği Tasarım Endeksi (EEDI) ve Gemi Enerji Verimliliği Yönetim Planı (SEEMP) yeni inşa edilen gemilerin enerji verimliliğini ve CO2 emisyonlarını düzenliyor. Öte yandan, 400 GT’nin üzerindeki eski modeller, 2023 yılından itibaren Mevcut Gemiler için Enerji Verimliliği Tasarım Endeksi’nin (EEXI) yeni düzenlemelerine uymak zorunda.
Sürdürülebilir bir denizcilik yakıtı olarak sıvı amonyak
Performansı artırırken emisyonları ve yakıt tüketimini azaltmak ve uygun maliyetli çalışma sağlamak amacıyla, iki zamanlı deniz dizel motorlarının çift yakıtlı varyantları birkaç yıldır piyasayı kontrol ediyor. Bunlar, saf deniz dizeli veya ağır fueloil kullanımından gaz kullanımına kadar kullanılan yakıtlar açısından yüksek derecede esneklik sağlıyor. Gaz tarafında, özellikle sıvılaştırılmış gaz tankerleri için uygun olan LNG ve LPG (propan/bütan) bugüne kadar ağırlıklı olarak kullanılıyor; ancak bunlar fosil gazlardır ve yanma sırasında genel olarak daha az kirletici açığa çıkarmalarına rağmen yine de önemli miktarda CO2 açığa çıkarıyor. LNG ayrıca ağırlıklı olarak iklime CO2’den yaklaşık 25 kat daha zararlı olan metandan (CH4) oluşuyor ve iki zamanlı deniz dizel motorlarında küçük miktarlar kaçınılmaz olarak kaçıyor. Bu nedenle, LNG ve LPG tamamen karbonsuz gemi tahrikine giden yolda sadece köprü teknolojiden meydana geliyor.
İlk kez 1943 yılında dizel kıtlığı nedeniyle alternatif bir yakıt olarak kullanılan amonyak, yanma sırasında partikül madde, azot oksit veya CO2 yaymıyor ve ozon tabakasını inceltme potansiyeli barındırmıyor. Şimdiye kadar azot (N2) ve hidrojenden (H2) büyük miktarda enerji gerektiren Haber-Bosch prosesi kullanılarak elde ediliyor. H2 şimdiye kadar fosil metan gazından ayrıştırıldığı için hidrojen üretimi çevresel açıdan özellikle kritik. Bununla birlikte, endüstriyel ölçekte yenilenebilir enerjiler kullanılarak elektroliz yoluyla sürdürülebilir H2 üretimine yönelik süreçlerin geliştirilmesiyle, NH3 artık temiz ve sürdürülebilir gemi tahrik sistemleri için cazip bir yakıt haline geliyor. Bu aynı zamanda, önemli bir soru olan WTW’ye de olumlu bir yanıt veriyor: Yeni yakıtları değerlendirirken, sadece gemi motorundaki yanma sürecini değil, aynı zamanda yakıt üretiminin tüm dengesini de dikkate almak çok önemlidir. Yeni süreçler sayesinde NH3 de cazip bir seçenek olabilir.
2023 yılının sonunda, dökme yük gemileri için dünyanın ilk amonyak projesi başlatıldı. Dört taraflı bir anlaşmayla Belçikalı dökme yük gemisi operatörü CMB.TECH, motor üreticisi WinGD’nin yanı sıra, CSSC Qingdao Beihai Shipbuilding (QBS) ve CSSC Engine Co’yu (CSE) NH3 ile çalışan ilk 8 210.000 DWT dökme yük gemisini üretmek üzere görevlendirdi. Bunların önümüzdeki 3 yıl içinde teslim edilmesi planlandı.
NH3 çift yakıtlı tahriklerde hermetik olarak sıkı pompa teknolojisi
Motor üreticisi MAN Energy Solutions da bu yakıtın 2030 yılına kadar çift yakıtlı iki zamanlı motorlar için toplam yakıt karışımının yaklaşık yüzde 40’ına hızla yükseleceğini öngörüyor. Bu umut verici tahminler göz önüne alındığında, bu uygulamaya yönelik deniz motorları henüz geliştirilme aşamasında olsa da, ilk amonyaklı kargo gemilerinin siparişinin çoktan verilmiş olması şaşırtıcı değil. LPG veya LNG ile karşılaştırıldığında NH3 yakıt olarak kendi zorluklarını ortaya koyuyor: Çok küçük miktarlarda bile olsa, kokulu gaz insanlar ve hayvanlar için oldukça zehirlidir ve atmosferde istenmeyen partikül madde oluşturmak için diğer hava kirleticilerle reaksiyona girer.
Bu nedenle NH3’ü gemi içinde güvenli ve güvenilir bir şekilde taşımak ve tam olarak motora enjekte etmek için arıza emniyetli, hava geçirmez pompa teknolojisi gerekiyor. Genellikle bu tür yüksek basınçlı uygulamalar için kullanılan geleneksel pistonlu pompalar, tasarımları nedeniyle piston contasında doğal bir sızıntıya sahip. Bu nedenle NH3 ile çift yakıtlı gemi tahrik sistemlerindeki yakıt gazı besleme sistemleri (FGSS) için yalnızca dinamik contalar olmadan tasarlanmış yüksek basınçlı diyaframlı pompalar düşünülebiliyor. Bu, emisyon olasılığını ortadan kaldıran hermetik olarak sıkı bir çalışma odası oluşturuyor.
LEWA tripleks diyaframlı pompalar
Maksimum çalışma güvenilirliğine sahip sağlam tasarımları sayesinde, düşük pülsasyonlu LEWA tripleks diyaframlı pompalar şimdiye kadar FGSS’de yakıt pompası olarak, özellikle LPG için kendilerini kanıtlıyor. Yaklaşık 85 Bar’lık gerekli basınçlar LEWA tripleks diyafram pompaları ile çok kolay bir şekilde gerçekleştirilebiliyor. Sahada uzun yıllardır kendini kanıtlamış olan M900 Serisi pompa başlıkları için bu değer, 500 Bar’a kadar uzanan olası performans spektrumunun alt aralığında bile yer alıyor. Yakıttaki partiküller veya yağ kalıntıları da sorunsuz bir şekilde taşınabiliyor. Diyaframlı pompalar sınırsız derecede kuru çalışma emniyetli olduğundan, FGSS’de başka arızalar meydana gelse bile maliyetli arızalar oluşmuyor. Ayrıca sistemler, mürettebat tarafından doğrudan gemide basit yöntemlerle bakım ve onarımı yapılabilecek şekilde tasarlanıyor.
Entegre izleme sistemine sahip patentli diyafram, diyafram hasar görse bile LEWA tripleks diyafram pompalarının hermetik olarak sızdırmaz kalmasını sağlıyor. Bu, aşırı çalışma koşullarında bile tehlikeli NH3’ün dışarı çıkmamasını garanti ediyor. LEWA Smart Monitoring ile entegre aşırı basınç koruması ve opsiyonel pompa izleme, yüksek çalışma güvenliği standartlarını tamamlıyor. Akıllı izleme sistemleri, dijitalleşme bu alanda da ilerlediğinden, önümüzdeki birkaç yıl içinde denizcilik endüstrisinde genel olarak daha önemli hale gelecek. NH3 uzun vadede temiz ve sürdürülebilir bir deniz yakıtı olduğundan, ilgili sürücüler önümüzdeki yıllarda otonom akıllı gemilerin geliştirilmesinde de rol oynayabilir.
Daha fazla bilgi için: www.lewa.com
