Gemilerdeki Atık Isının (Egzoz) Termoelektrik Jeneratörler İle Geri Kazanılması

Author:

Year-Number: 2022-1
Number of pages: 43-59
Mendeley EndNote Alıntı Yap

Abstract

Enerji verimliliği günden güne önemini artırarak devam etmektedir. Çevreye verilen zararın azaltılmasına yönelik kurallar ve yakıt fiyatlarındaki artış sebep gösterilmektedir. Gemilerde enerji giderleri göz önüne alındığında ilk olarak göze çarpan enerji kaybının yaklaşık %25’ini oluşturan egzoz gazları olmaktadır. İçten yanmalı bir motorda piston üzerinde oluşan ısıl gücün yaklaşık %70 lik kısmı soğutma ve egzoz gazları ile kaybedilmektedir. Bu sebeple egzoz gazı ile atılan enerjinin geri kazanım yöntemleri önemli olmaktadır. Yakıt masrafları gemideki giderlerin büyük kısmını oluşturmaktadır. Enerji kazanım yöntemleri ile yakıt tasarrrufu sağlanacağı gibi çevreye salınan zehirli gazların (CO2, NOx ve SOx) miktarında azalma görülecektir. Atık ısı geri dönüştürme sistemleri, alternatif enerji kaynakları olarak günümüzde yaygınlaşmaktadır. İçten yanmalı motorların egzozundan atılan atık ısı enerjisi termoelektrik jeneratörler kullanılarak geri dönüşüm sağlanabilmektedir. Gemilerde egzoz dan atılan ısının termoelektrik jeneratörler ile geri kazanılması yakıt tasarrufu sağlamak ve zararlı gaz salınımlarını azaltmak için alternatif yeşil enerji teknolojisi olmaktadır. 

 

Bu çalışmada Akasaka marka, 5 silindirli, 4900kW gücünde bir motorun atılan egzoz ısısının termoelektrik jeneratörleri ile geri kazanılması hedeflenmektedir. Model Alınan gemi ana makinasının çıkışında bulunan egzoz manifold borusu arasına dikdörtgen prizma Rhino Ceros CAD programı kullanılarak tasarlanıp eklenmiştir. Ansys Workbench analiz programı kullanılarak, prizma üzerine yerleştirilen termoelektrik jeneratörler ile atık ısıdan elektrik enerjisi üretme analizleri gerçekleştirilmiştir. 

 

Yapılan analizler sonucunda, tasarlanan dikdörtgen prizmanın dört yüzeyine yerleştirilecek 11520 adet termoelektrik jeneratör ile toplamda saatte 792,8 kW güç elde edilebildiği hesaplanmıştır. Gemi ana makina gücünün %16,17 sini oluşturmaktadır. 

Keywords

Abstract

Energy efficiency continues to increase its importance day by day. The rules for reducing the damage to the environment and the increase in fuel prices are shown as reasons. Considering the energy costs in ships, the first thing that stands out is the exhaust gases, which constitute approximately 25% of the energy loss. Approximately 70% of the thermal power generated on the piston in an internal combustion engine is lost by cooling and exhaust gases. For this reason, the recovery methods of the energy thrown by the exhaust gas are important. Fuel costs constitute the majority of the expenses on board. With energy recovery methods, fuel savings will be achieved and the amount of toxic gases (CO2, NOx and SOx) released to the environment will decrease. Waste heat recycling systems are becoming widespread today as alternative energy sources. Waste heat energy discharged from the exhaust of internal combustion engines can be recycled by using thermoelectric generators. Recovering the heat expelled from the exhaust on ships with thermoelectric generators is an alternative green energy technology to save fuel and reduce harmful gas emissions.

 

In this study, it is aimed to recover the exhaust heat of an Akasaka brand, 5-cylinder, 4900kW engine with thermoelectric generators. The rectangular prism was designed and added using the Rhino Ceros CAD program between the exhaust manifold pipe located at the exit of the modeled ship's main engine. By using the Ansys Workbench analysis program, analyzes of generating electrical energy from waste heat were carried out with thermoelectric generators placed on the prism.

 

As a result of the analyzes made, it has been calculated that a total of 792.8 kW of power per hour can be obtained with 11520 thermoelectric generators to be placed on the four surfaces of the designed rectangular prism. It constitutes 16.17% of the ship's main engine power.

Keywords