MARITIM TRANSPORT UTVIKLINGSTREKK MILJØ- OG ENERGIEFFEKTIV SKIPSFART SJØOFFISERSKONFERANSEN OKTOBER 2014 Norsk Marinteknisk Forskningsinstitutt
INTRODUKSJON INVITASJON : "PÅ LAND UTVIKLER VI BEDRE FLYT PÅ HAVET" TITTEL PÅ INVITASJONEN ER BARE DELVIS RIKTIG, EN KORREKT TITTEL KUNNE VÆRE: "BEDRE FLYT PÅ HAVET UTVIKLES TIL SJØS OG PÅ LAND, GJENNOM FULL SKALA FORSØK, LABORATORIEFORSØK, NUMERISKE ANALYSER OG TEORIUTVIKLING". DET ER SJELDEN AT EN PRESENTASJON SOM DENNE KAN FREMFØRES TIL EN SÅ DEDIKERT FORSAMLING, DA DERE REPRESENTERER SPISSKOMPETANSEN AV DEN AKTIVE NORSKE SJØFARTEN. TAKK FOR INVITASJONEN, DET ER Å HÅPE AT DENNE PRESENTASJONEN KAN GENERERE INNSPILL I FORHOLD TIL YTTERLIGERE UTVIKLING FOR EFFEKTIV, SIKKER OG MILJØVENNLIG SKIPSFART. EN BEDRE SAMHANDLING MELLOM SJØ OG LAND VIL STYRKE KONKURRANSEEVNEN FOR NORSK SKIPSFART.
HVA OG HVEM ER MARINTEK MARINTEK UTFØRER FOU FOR BEDRIFTER OG OFFENTLIG FORVALTNING INNENFOR MARITIM VIRKSOMHET. MARINTEK HAR HOVEDKONTOR I TRONDHEIM, AVD. KONTORER I OSLO, BERGEN, HOUSTON OG RIO DE JANEIRO. ANTALL ANSATTE, 2014 230 60% VITENSKAPELIG PERSONELL, 28 % INGENIØRER OG TEKNISK PERSONELL. MARINTEK HAR ET AKTIVT, TETT SAMARBEID MED NTNU.
MARINTEK - SATSEOMRÅDER
PRESENTASJON OVERSIKT AKTIVITETER INNENFOR TEMAET "SMART MARITIME" FORSKNINGSPROGRAMMER SKIPSDESIGN PROPULSJON MILJØVENNLIG MARINT MASKINERI EFFEKTIV OPERASJON IKT OG OPTIMALISERING TRENDER I MARKEDET SAMARBEID MED NÆRINGEN
MARINTEKs ROLLE OG VISJON, SKIPSTEKNOLOGI FOU HOVEDAKTIVITET VERIFIKASJONSSENTER FOR FARTØY- OG OFFSHOREKONSTRUKSJONER KOMPETANSESENTER FOR DEN NORSKE MARITIME KLYNGE MARIN HYDRODYNAMIKK MED FOKUS PÅ OPERASJON I ALLE TENKELIGE OPERASJONSFORHOLD MARINT MASKINERI MED FOKUS PÅ ENERGIEFFEKTIVITET OPERASJONSANALYSER I KOMBINASJON MED IKT KOMBINERE TEORI, LABORATORIE- OG FULL SKALA UNDERSØKELSER FOR Å DRIVE FREM NY TEKNOLOGI
FORSKNINGSPROGRAMMER, NASJONALE OG INTERNASJONALE SKIPSDESIGN SHOPERA Energy Efficient Ship Design (EU-prosjekt) UTC RR University Technolgy Center (10 års samarbeidsprosjekt med Rolls-Royce) PROPULSJON PROPSCALE Full Scale Performance Prediction For Efficient Ship Design (IPN- NFR) EEDSS Energy Efficiency in Deep Sea Shipping (IPN-NFR) OPERASJON EMIP 1 & 2 Energy Management in Practice (IPN NFR) SIMVAL- Simulation model validation of shiphandling by sea trials and model tests (IPN NFR) VIPROMA- WBS 10 - Holistic functionality for 'future cost-effective vessels' WBS 20 - Ship performance in seaway WBS 30 - Ship energy systems consumption simulation WBS 40 - Sea transport and ship capacity simulation OPERASJON/ IKT MUNIN Autonomous Ship Operation MARENOR Performance of Satellite-based navigation and radio communication ALOG Arctic Logistics
SKIPSDESIGN, MÅLSETTING DESIGNE FOR LAVEST MULIG MOTSTAND DESIGNE FOR OPTIMALE PROPULSJONSFORHOLD DESIGNE FOR BEST MULIG MANØVRERINGSEVNE DESIGNE FOR MINST MULIG PÅVIRKNING FRA YTRE KREFTER TA HENSYN TIL STØYFORHOLD TA HENSYN TIL FORURENSING OG MILJØ DESIGNE FOR BEST MULIGE SJØEGENSKAPER DESIGNE INNENFOR RELEVANTE REGLER OG KLASSIFIKASJON
MOTSTAND PÅ SKIP
MOTSTAND PÅ SKIP TOTALMOTSTAND KRAV TIL FREMDRIFT MOTORYTELSE FORBRUK FOR Å ANALYSERE MÅ MOTSTAND BRYTES NED I ENKELTE FAKTORER. DET ER MANGE MÅTER Å GJØRE DETTE PÅ: MARINTEK HAR EN STANDARD PROSEDYRE FOR ANALYSE AV MOTSTAND. MOTSTANDSFAKTORENE ER FORSKJELLIGE FRA SKIPSTYPE TIL SKIPSTYPE.
MOTSTAND PÅ SKIP
MOTSTAND PÅ SKIP Innvirkning av hver komponent varierer fra skipstype til skipstype AHTS TANKER FISHING V CONTAINER BARGE HSV
% of total resistance [%] FORDELING AV MOTSTANDSKOMPONENTER Distribution of Resistance - Various vessels at 16 knots 120 % 100 % 2 % 7 % 2 % 21 % 1 % 3 01 % 6 6 % 01 % 6 80 % 60 % 40 % 20 % 0 % 28 % 43 % 85 % 70 % 89 % 62 % 55 % 21 % 22 % 16 % AHTS Tanker Fish PLV Container Vessel Type Appendix Base drag Air Viscous Wave
FRIKSJONSMOTSTAND Friksjonsmotstand kan også deles inn i flere komponenter Ingen gode og nøyaktige beregningsmetoder for viskøse krefter på skipsgeometri Må ta hensyn til grensesjikt og strømningsregime for hver case. Bestemt av form, størrelse, hastighet og grensesjikttykkelse. Kombinasjon av modelltester og beregninger er verktøy her Ruhet vil være en del av friksjonsmotstand. Utgangspunktet (nymalt skip) er best, produsert ruhet på skrog er viktig Utsetting av begroning (like viktig som at utgangspunktet er godt) Test på en flat og rett plate er idealisert tilfelle Friksjonskrefter avhengig av grensesjikt (hastigheter og tykkelse) Vil være forskjellig fra plate og skrog. Volumet på skroget vil virke inn på hastigheter grensesjikt friksjonskraft Endring av strømningsforhold kan igjen påvirke trykkbildet Alt henger sammen med alt. Må testes på de ulike skrogtypene for å kunne si noe om totalbildet
BØLGEMOTSTAND /RESTMOTSTAND BØLGEMOTSTAND AVHENGER AV: FARTS/LENGDEFORHOLD (Fn) VANNDYP / TOPOGRAFI VÆRFORHOLD / RETNING SKROG OG SKROGINTERAKSJON Fn = V/ (g V = Skipshastighet L = Skipslengde g = Tyngdeakselerasjon L)1/2 h (m) 0.0115 0.009 0.0065 0.004 0.0015-0.001-0.0035 Fn = 0.2 h (m) 0.044 0.034 0.024 0.014 0.004-0.006-0.016-0.026-0.036-0.046-0.056 h (m) 0.1 0.06 0.02-0.02-0.06-0.1-0.14-0.18-0.22 Fn = 0.5 Fn = 0.8
SKROGUTVIKLING -FOKUS LAV SKROGMOTSTAND I STILLE VANN OG BØLGER LAVT FARTSTAP I BØLGER LAV VINDMOTSTAND STRØMLINJEFORME OVERBYGG / OVERVANNSUTSTYR LAV APPENDIKSMOTSTAND LAV RUHET PÅ SKROG LITEN BEGROING PÅ SKROG OVER TID UNNGÅ Å FRAKTE BALLASTVANN UNNGÅ STABILITETSPROBLEM GJENNOM FORMSTABILITET
NESTE GENERASJONS FARTØYTYPER MONOSKROG
NESTE GENERASJONS FARTØYTYPER KATAMARANER SEMI SWATH DESIGN
NESTE GENERASJONS FARTØYTYPER TRIMARANER STABILITET/ SLANKE SKROG
NESTE GENERASJONS FARTØYTYPER MULTISKROG PENTAMARAN
NESTE GENERASJONS FARTØYTYPER LUFTPUTE /LUFTSMØRING SES /ACV / 80-100 % BÆRING PÅ LUFTPUTE
NESTE GENERASJONS FARTØYER FOILASSISTERTE FARTØY FULL FOILBÆRING DELVIS FOILBÆRING FOIL KONTROLLSYSTEMER
NESTE GENERASJONS FARTØYER - DESIGNMETODIKK INNFØRE LØSNINGER SOM IVARETAR AKTUELLE OPERASJONSFORHOLD, VÆRFORHOLD / RUTING / HASTIGHET / EFFEKTIVITET. UTVIKLE "SLOW-SPEED TEKNIKK PÅ NYE DESIGN BRUKE EEDI* KRITERIA I UTVIKLING AV TRANSPORTTEKNISKE LØSNINGER DESIGNE SKROG FOR OPERASJON I BØLGER, IKKE BASERE NYE DESIGN BARE PÅ OPPFØRSEL I STILLE VANN (SOM HAR VÆRT VANLIG TIL NÅ) JOBBE MOT DE LANGSIKTIGE MÅLENE FOR UTSLIPP OG ENERGIBRUK NEDFELT I MARITIM 21: *EEDI Energy Efficient Design Index
PROPULSJON - FORSKNINGSAKTIVITETER PROPSCALE FULL SCALE PERFORMANCE PREDICTION FOR ENERGY EFFICIENT SHIP DESIGN
PROPULSJON - PROPSCALE AHTS -TWIN SHAFT/DUCTED PROPS/RUDDERS PSV- TWIN POD CONV. SINGLE SGREW SHIP
PROPULSION - PROPSCALE PULLING PUSHING CRP TWIN CRP PUSHING /DUCTED CONVENTIONAL, DUCTED WITH RUDDER
NESTE GENERASJONS LØSNINGER - PROPULSJON INTEGRATED PROPELLER / RUDDER TWISTED RUDDER HIGH LIFT DUCT
PROPULSJON FLIPPER FINS CONTRA ROTATING MEWIS DUCT BOSS CAP FIN
PROPULSJON SCHNEE- KLUTH DUCT RUDDER FINS r VORTEX GENERATOR ge
EFFEKTIV OPERASJON PÅGÅENDE OG KOMMENDE PROSJEKTER FORBEDRE SPEED LOG FORBEDRE VÆRVARSLING (FORECAST NOT HINDCAST) FORBEDRE LOKAL BØLGEVARSLING NYTT DIESELMASKINERI VOC SCRUBBERTEKNOLOGI HYBRIDISERING
TILTAK ENERGIØKONOMISERING
TILTAK -ENERGIØKONOMISERING
Nøkkeltall Flåtestruktur og operasjon 2007-2012 (IMO 2014 GHG study) Vessel type Average vessel size in dwt 2007 Average vessel size in dwt 2012 Freight work 2007 Freight work 2012 Share of freight work 2007 Share of freight work 2012 DWT Capacity Increase at equal speeds 2007-2012 Emission change due to reduced sea speeds Emission change due to larger vessels Emission Change due to change in market shares CO2 - per ton nm 2007 CO2 - per ton nm 2012 Change in CO2 per ton nm 2007-2012 Change in CO2 if operated at design speed 2007-2012 gram CO2 per ton billion ton nm ton nm Dry Bulk 52 500 68 600 16 000 20 000 39% 42% 81% -12% -8.5% 7.0 8.4-19% 1% General Cargo 4 600 5 300 2 400 2 300 6% 5% 2% -14% -4.6% 25.5 30.0-18% 2% Container 34 200 41 600 7 500 9 000 18% 19% 42% -20% -6.3% 18.4 23.0-25% 3% Reefer 5 400 5 700 250 225 0.6% 0.5% -6% -32% -1.8% 60.2 80.4-34% -2% RoRo 7 200 7 600 500 550 1% 1% 13% 0% -1.8% 98.1 99.8-2% -2% OilTanker-mainly crude > 80' dwt 176 500 183 500 9 500 10 000 23% 21% 32% -26% -1.3% 6.3 8.0-27% 1% OilTankers-mainly product < 80'dwt 9 800 13 300 1 700 2 000 4% 4% 36% -21% -9.7% 17.3 22.3-29% -9% (1) Chemicals 15 800 18 000 1 900 2 300 5% 5% 45% -15% -4.2% 20.4 24.3-19% -1% LNG & LPG 22 800 27 600 1 100 1 500 3% 3% 43% -3% -6.2% 30.7 33.4-9% 3% RoPax 1 400 1 600 150 125 0.4% 0.3% 18% -40% -4.3% 177.5 252.8-42% -18% (2) Totals Cargo Vessels 22 500 30 800 41 000 48 000 100% 100% 50% -16% -5.5% -4.5% 20.7 16.2-25% (1) 35 % increase in size (2) 25 % decrease of average speed
Flåte 2007 2012 (IMO 2014 & IMO 2009 GHG Study) Vessel type Number of vessels 2007 Number of vessels 2012 Average vessel size in dwt 2007 Average vessel size in dwt 2012 Design Speed 2007 Design Speed 2012 Average Speed 2007 Average Speed 2012 CO2 2007 IMO 2009 GHG- Study CO2 2007 CO2 2012 Change in CO2 2007-2012 ton ton knots knots knots knots ton ton ton % Dry Bulk 7 523 10 395 52 500 68 600 14.1 14.8 12.2 11.5 170 000 179 000 166 000-7% General Cargo 17 280 16 486 4 600 5 300 12.1 12.5 10.0 9.3 93 000 100 000 70 000-30% Container 4 398 5 132 34 200 41 600 20.3 21.3 16.3 14.6 241 000 206 000 205 000 Reefer 1 226 1 090 5 400 5 700 16.2 16.2 16.3 13.4 19 000 20 500 18 000-12% RoRo & Vehicle 2 410 2 585 7 200 7 600 16.3 16.3 15.0 15.0 42 000 56 000 56 000 OilTanker-mainly crude > 80' dwt 1 569 1 991 176 500 183 500 15.5 15.7 13.8 11.9 91 000 106 000 80 000-25% OilTankers-mainly product < 80'dwt 5 390 5 404 9 800 13 300 12.3 12.4 10.6 9.4 54 000 44 000 45 000 2% Chemicals 3 868 4 935 15 800 18 000 13.4 13.6 12.1 11.1 53 000 58 000 55 000-5% LNG & LPG 1 368 1 612 22 800 27 600 14.9 15.6 13.1 12.9 38 000 32 000 50 000 56% RoPax 2 784 2 867 1 400 1 600 17.9 16.6 13.8 10.7 61 000 46 000 32 000-30% Totals Cargo Vessels 47 816 52 497 22 500 30 800 14.1 14.6 12.0 11.1 862 000 847 500 777 000-8% Ferry-Pax only 3 019 3 152 100 170 23.5 22.6 18.7 13.8 17 000 19 200 12 000-38% Cruise 489 520 3 200 3 700 17.0 17.2 12.5 12.0 19 000 34 000 35 500 4% Yacht 1 162 1 750 80 170 17.1 16.5 12.6 10.7 2 500 3 300 3 500 6% Offshore 5 204 6 480 1 600 1 700 13.4 13.8 9.7 8.0 20 000 36 000 28 000-22% Service 17 808 18 064 490 540 12.0 12.0 8.7 7.5 52 000 53 600 34 000-37% Fishing 23 643 22 130 240 180 11.8 11.5 9.7 7.4 63 000 86 100 51 500-40% Other 1 169 3 008 1 100 60 11.3 12.7 8.7 7.3 10 500 15 300 7 500-51% Totals Other Vessels 52 494 55 104 480 530 12.9 12.9 10.0 8.1 184 000 247 500 172 000-31% Totals All Vessels 100 310 107 601 11 000 15 300 13.5 13.7 10.9 9.5 1046 000 1095 000 949 000-13%
ECA* - OMRÅDER *Emission Control Areas
IKT OG OPTIMALISERING Logistic model Metocean data Vessel model Simulation model Operational profile Vessel performance
IKT OG OPERASJON
IKT OG OPERASJON
OPPSUMMERING MARINTEK'S TJENESTER HVA ER VIKTIG FOR ENERGIØKONOMISERING SAMSPILL MELLOM FLERE AKTØRER MÅ TIL VI MÅ LIGGE I FRONT AV UTVIKLING FOR Å FÅ TIL DETTE MÅ DET SAMARBEIDES PÅ LAND/ TIL SJØS DET BLIR IKKE NOE GODT SAMARBEID UTEN AKTIV MEDVIRKNING FRA DERE, NORSKE SJØOFFISERER ER OG BLIR VIKTIGERE ENN NOEN GANG
TAKK FOR OPPMERKSOMHETEN