KMB D2V: Design and Verification of Control Systems for Safe and Energy-efficient Vessels with Hybrid Power Plants

Like dokumenter
Marin Prosjektering. IMT linjevalg 2012

Vindparktilkopling til offshore installasjonar

WÄRTSILÄ MARINE SOLUTION POWER CONVERSION INNOVATIVE LAV- OG NULLUTSLIPPSLØSNINGER OG UTFORDRINGER MED Å FÅ DISSE INN I MARKEDET.

Havrommet. 70 % av jordens overflate er hav. Ocean Space Centre. Møre Ocean lab Det Digitale Havrom. Norwegian University of Science and Technology

Sterk global konkurranse, raske teknologiskift og det grønne skiftet utfordrer dagens løsninger og produksjonsmetoder.

Wind-IRIS Vindturbin for forskning. Øystein Lund Bø

Capturing the value of new technology How technology Qualification supports innovation

Kongsberg Maritime. Opplæring / kursvirksomhet Ekstern og intern

Transnova Konferansen 2014

Samarbeid om forvalting av Havrommet. Per Magne Einang Senterleder Smart Maritime SFI Forum 2016

Energi- og miljø-optimalisering

Smart Grid aktiviteter og FoU

@battery_forum. Batteries in Ships. Landstrømsforum 12 April /05/ /05/2018 Maritime Battery Forum 1

NO X -chemistry modeling for coal/biomass CFD

Commercial Marine. Yrjar Garshol Vice President Marketing. Trusted to deliver excellence

What's in IT for me? Sted CAMPUS HELGELAND, MO I RANA Tid

KONGSBERG MARITIME AS Simulation & Training Tone-Merete Hansen Area Sales Manger

Landstrømforum Elektrifisering av skipsflåten - et innblikk fra leverandørindustrien Westcon Power & Automation AS. westcon.

Klimavennlige fartøy

Bruk av brenselceller til fremdrifts- og kraftforsyning i skip

Næringsutvikling/sysselsetting i Energibransjen, Medvirkningsuka klima og energi, ENERGI, TK/STFK, 13.november 2015

Clean North Sea Shipping

Forskningstema elektro

The TrAM-project Transport Advanced & Modular

Amoniakk karbonfritt drivstoff

Velkommen Rektor Geirmund Oltedal

NOOMAS Sertifisering. 13. september Heleid selskap i DNV GL-gruppen. 13. september 2016

TEST AREA TRONDHEIMSFJORDEN. Kay Fjørtoft, SINTEF Ocean

Rolls-Royce` globale strategi og maritimsatsingen

Nytt strømforbruk. Fra strøm til hydrogen, en ny lagringsmetode

Nyskaping. Kunnskap for en bedre verden

Tor Haakon Bakken. SINTEF Energi og NTNU

Fremtidsrettede prosjekter ved SMS

BATTERY STORAGE AND THEIR STATIONARY APPLICATIONS

CREATE Senter for forskningsdrevet innovasjon i havbruksteknologi. CREATE Merdmiljø workshop 4. november 2010

Høgskolen i Ålesund Avdeling for maritim teknologi og operasjoner. Bachelor Skipsteknisk Drift

PETROMAKS & Integrerte Operasjoner. Rådgiver Tor-Petter Johnsen, PETROMAKS

Presentasjon NFAS konferanse 4 oktober. Autonome systemer

A NEW REALITY. DNV GL Industry Outlook for Kjell Eriksson, Regional Manager Oil & Gas, Norway 02 Februar - Offshore Strategi Konferansen 2016,

Bevegelsesstyring ved Institutt for teknisk kybernetikk

EG-leder konferanse 2017

Erfaringer med kollisjoner på norsk sokkel og konsekvensene på regelverket

Den europeiske byggenæringen blir digital. hva skjer i Europa? Steen Sunesen Oslo,

SmartCities - Smarte byer gjør smarte valg. Nils Klippenberg Siemens AS

EU Energi, SET-plan. Beate Kristiansen, Spesialrådgiver/EU NCP Energi

Status for maritim miljøteknologi Marked og muligheter. Wärtsilä 28.Aug 2013 WÄRTSILÄ NORWAY ISø

TEMA-dag "Hydrogen. "Hydrogens rolle i framtidens energisystem" for utslippsfri transport" STFK, Statens Hus Trondheim 9.

Status for Hydrogenveien, - fordeler ved hydrogenbasert system

Hvis vi erstatter mennesket med automasjon, vil vi da redusere antall ulykker innen maritim shipping?

Drivstofføkonomiske fremdriftssystem

CYBER SECURITY AUTONOME SYSTEMER. Marie Moe, forskningsleder for Cyber Security,

Exercise 1: Phase Splitter DC Operation

Research on Low Carbon Emissions - Road Transport in Norway

Vannkraft Ren energi som verdens batteri

Carbon Capture, Utilisation and Storage

Confidence-based Data Management for Personal Area Sensor Nets

Grunnlag: 11 år med erfaring og tilbakemeldinger

Marintekniske studier ved høgskolen i Sørøst-Norge

Konstruksjonsstål for arktiske forhold krav til sveisbarhet og egenskaper. Norsk Korrosjonsteknisk forening Mons Hauge, Statoil

Pumpeturbiner og Tekniske Utfordringer

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Island Offshore Management

Complete tank expertise

Autonome glimt fra NTNU

EU: e-maritime og Vessels of the future

ITS Workshop HiÅ: Smart Samferdsel

Ole Isak Eira Masters student Arctic agriculture and environmental management. University of Tromsø Sami University College

IEC Hovedprinsipper og veiledning

SFI-Norman presents Lean Product Development (LPD) adapted to Norwegian companies in a model consisting of six main components.

Presentasjon for Verdal Formannskap


The building blocks of a biogas strategy

The regulation requires that everyone at NTNU shall have fire drills and fire prevention courses.

Onboard Training System (OTS)

" Hva er mulighetene fram mot 2040 for hydrogen?"

Public roadmap for information management, governance and exchange SINTEF

Refleksjoner om kunnskapsstrategi, regional rolle og utvikling

Strategi med kunden i fokus

BioCarb+ NFR KPN prosjekt MNOK. Enabling the biocarbon value chain for energy

Centre for environmental design of renewable energy CEDREN

The ZEB Research Centre and Pilot Buildings. Zero Emission Buildings fra forskning til praksis

Electricity Solutions and Distribution / 2011

IEA PVPS. Trond Moengen. Global co-operation towards sustainable deployment of photovoltaic power systems

Subsea FoU, batteridrevne ferjer og fiskefartøy - et samarbeid med NTNU og SINTEF. Jan Erik Lystad, Direktor Power Electronics, Siemens AS

Modeling Longitudinal Dyadic Data in the SEM Framework

TriCOM XL / L. Energy. Endurance. Performance.

A Study of Industrial, Component-Based Development, Ericsson

Norway Pumps & Pipes Fagseminar 1. oktober 2015

Samarbeid for å forbedre veg og. gjennom digitalisering

Risikokommunikasjon; fra analyse til handling

De riktige valgene. Arvid Hallén

Programseminar mars 2004

Næringsforeningen den 2. oktober 2018 Bjørn Munthe, CFO

UNIVERSITETET I OSLO

SINTEF ÅLESUND ROLLE I NYSKAPNING OG OMSTILLING

Status for digitalisering blant norske bedrifter; Sammenligning Norge og Tyskland

Avdeling for teknologi - HiBu

Rolls-Royce Opplæringssenter - en del av Norsk Maritimt Kompetansesenter

Managing Risk in Critical Railway Applications

ESTABLISHING A EUROPEAN HIGH POWER CHARGING NETWORK JAN HAUGEN IHLE, REGIONSDIREKTØR NORTHERN EUROPE, IONITY. IONITY Präsentation October 2018

Transkript:

1 KMB D2V: 2011-2017 Design and Verification of Control Systems for Safe and Energy-efficient Vessels with Hybrid Power Plants Associated AMOS Project Partners: Kongsberg Maritime, DNV GL and NTNU 2015-02-08

2 AMOS Research Areas 1. Autonomous offshore renewable energy 2. Offshore aquaculture 3. Autonomous unmanned vehicles and operations 4. Smarter, safer and greener marine vessels and operations

3 Project 6: Energy management and propulsion for greener operations of ships and offshore structures Project manager Prof. Tor Arne Johansen Department of Eng. Cybernetics AMOS How to develop hybrid power plants reducing energy consumption and emissions to a fraction of todays solutions?

4 Project 7: Autonomous Marine Operations in Extreme Seas, Violent Water-Structure Interactions, Deep Waters and Arctic Project manager Prof. Asgeir J. Sørensen Department of Marine Technology AMOS How to operate smarter, safer and greener at any weather condition and offshore site?

5 KMB D2V: 2011-2017 Design and Verification of Control Systems for Safe and Energy-efficient Vessels with Hybrid Power Plants Design and verification of complex systems by system simulations Analysis of transient and stationary dynamics on fuel consumption and gas emissions Optimal and fault-tolerant control of hybrid power systems on ships and rigs o o o Diesel- and LNG-driven gensets Energy storage using battery banks, flywheels, etc AC and DC systems Partners: Kongsberg Maritime, DNV GL, and NTNU o o Prof. Asgeir Sørensen (IMT Project manager) Profs. Roger Skjetne, Ingrid B. Utne, Eilif Pedersen (IMT) and Tor Arne Johansen (ITK) 6 ph.d. students Budget: NOK 18,76 Million

6 Modeling for Emission Management of Marine Hybrid Power Plants Develop a power plant simulation model for transient operation focusing on diesel and gas/duel fuel engines at multiple complexity levels for emission predictions Methods and strategies for Emission Management PhD-student Kevin Koosup Yum South Korea Supervisor Associate Professor Eilif Pedersen

7 Control of Hybrid Power Plants PhD Candidate: Michel Rejani Miyazaki Modelling, design and control of hybrid power plants, focusing on DC grids and energy storage devices. Outcomes Marine Power Simulator, with DC grids and energy storage modules Comparison between several energy storage control strategies, with HIL tests on the Hybrid lab at NTNU Supervisor: Asgeir J. Sørensen Co-supervisors: Eduardo A. Tannuri Eilif Pedersen Roger Skjetne Tor A. Johansen

8 Power Management Based on Model Predictive Control PhD Candidate: Torstein Ingebrigtsen Bø The electric power plant is a safety critical component during DP. Increasing redundancy increases the safety, but increase fuel consumption and emissions. By simulation, the safety and optimality can be evaluated. Simulation based methods will be explored for: Governors Automatic start and stop of generators Outcomes: Marine Power and Vessel Simulator Scenario Based Economic Model Predictive Control Simulation Based Unit Commitment Supervisor: Tor Arne Johansen Co-supervisors: Asgeir Sørensen & Roger Skjetne You can add pictures on the slide showing what you do

9 Nonlinear and Fault-tolerant Control of Electric Power Production in Arctic DP Vessels PhD Candidate: Andreas Reason Dahl Increased producer diversity (diesel, LNG, batteries, fuel cells) in marine power plants calls for new control methods. Load sharing by nonlinear coordinated control Fault-tolerant control on producer and plant level Outcomes: Model producers and plants Develop concepts and algorithms: load sharing fault-tolerant control Verify through simulations and in hybrid power lab Supervisor: Professor Skjetne, Roger Co-supervisor: Professor Sørensen, Asgeir Johan

10 A New Approach for Handling Risk in Dynamic Position Systems for Marine Vessels PhD Candidate: Børge Rokseth The scope of this project is to develop new methods based on dynamic models for on-line handling and control of risk associated to drift-off and drive-off for dynamically positioned vessels. This does comprise On-line hazard identification techniques On-line identification of possible worst case failures On-line analysis of consequences of worst case failures Outcomes: The outcomes of this will be a general frame work for on-line risk handling for advanced dynamic systems where the causality and interconnections between subsystems and components cannot easily be perceived by the human brain. Supervisor: Professor Ingrid Bouwer Utne Co-supervisors: Associate Professor Eilif Pedersen Professor Asgeir J. Sørensen

11 Hybrid power simulator

12 Hvorfor simulere hele systemet?

13 Overordnede krav Sanntidssimulering eller detaljsimulering Integrasjon mellom kontrollsystemene i skipet Gjennomgående detaljgrad Feilhåndtering Modularitet Skalerbarhet Brukervennelighet Utvikling Konfigurasjon Sluttbruker

14

15

16 Bruksområder Feilsimulering Optimalisering av drift Optimalisering av design Power plant Komponenter

17 Multidomene Hydrodynamikk Kontrollsystemer Mekanikk Elektronikk Termodynamikk

18 DP DP: PID Observer: Passive Observer

19 Miljøkrefter Havstrøm: saktevarierende Vind: kast- og saktevarierende middelvind Bølger: irregulær sjø, første og andre ordens bølgekrefter

20 Thrustallokasjon Ulineært optimaliseringsproblem Effektbegrensninger fra power management system for bus og thrustere Allokerer effekt til thrustere Roterende thrustere Singularitet unngåelse

21 Thruster Turtallsregulert Motormodell, for effektbegrensninger 4-kvadranters propellmodell Ingen bølgeinnteraksjoner Glatting av refferansesignal Fluktuerende last (±1 %)

22 Elektriske systemet Stasjonær Frekvens og effektfordeling

23 Dieselmotor modell Mean value engine model Strømningsbegrensninger og oppslagstabeller for sylinderprosesser 20x real-time

24 Simulerings Case 1 Drilling rig 6 genset på 9.1 MW 3 tavler koblet i ring 6 thrustere på 4.2 MW Signifikant bølgehøyde: 5 m

25 DP: posisjon

26 Frekvens og power

27 Test av dieselmotor modeller: Mean value modell mot forenklet modell

28 Laststeg, uten begrenser

29 Test av dieselmotor modell

30 Laststeg, med begrenser

31 Case: nødbatteri ved tap av generator Fast load reduction ved tap av generator. Frekvens faller og kan gi (delvis) blackout. Kan batterier bli brukt?

32 Frekvens

33 Power

34 Oppsummering Hydrodynamikk Kontrollsystemer Mekanikk Elektronikk Termodynamikk