Transcript Egil Jullumstrø

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
BARGE
CONTAINER
FISHING V
TANKER
HSV
FORDELING AV MOTSTANDSKOMPONENTER
Distribution of Resistance - Various vessels at 16 knots
120 %
% of total resistance [%]
1
%
2
2%
%
100 %
80 %
2%
7%
2%
1
%
0
3%
28 %
43 %
1%
6%
6%
1
0%
6%
Appendix
Base drag
85 %
60 %
70 %
89 %
Air
Viscous
Wave
40 %
62 %
55 %
20 %
22 %
21 %
16 %
0%
AHTS
Tanker
Fish
Vessel Type
PLV
Container
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
CONVENTIONAL, DUCTED WITH RUDDER
PUSHING
/DUCTED
NESTE GENERASJONS LØSNINGER - PROPULSJON
INTEGRATED PROPELLER / RUDDER
TWISTED RUDDER
HIGH LIFT DUCT
PROPULSJON
FLIPPER FINS
CONTRA
ROTATING
MEWIS DUCT
BOSS
CAP
FIN
PROPULSJON
SCHNEEKLUTH
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
Share
Average Average Freight Freight
of
vessel
vessel
work work freight
size in size in
2007 2012
work
dwt
dwt
2007
2007
2012
General Cargo
52 500
DWT
Emission
Change
Emission
Change
Capacity
Emission Change CO2 - CO2 in CO2 if
change
in CO2
Increase
change
due to
per
per
operated
due to
per ton
at equal
due to
change
ton
ton
at design
reduced
nm
speeds
larger
in
nm
nm
speed
sea
2007 2007vessels market 2007 2012
2007 speeds
2012
2012
shares
2012
gram CO2 per
ton nm
7.0
8.4
billion ton nm
ton
Dry Bulk
Share
of
freight
work
2012
68 600 16 000 20 000
39%
42%
81%
-12%
-8.5%
-19%
1%
4 600
5 300
2 400
2 300
6%
5%
2%
-14%
-4.6%
25.5
30.0
-18%
2%
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
OilTanker-mainly
crude > 80' dwt
OilTankers-mainly
product < 80'dwt
Chemicals
7 200
7 600
500
550
1%
1%
13%
0%
-1.8%
98.1
99.8
-2%
-2%
9 500 10 000
23%
21%
32%
-26%
-1.3%
6.3
8.0
-27%
1%
Container
LNG & LPG
RoPax
Totals Cargo
Vessels
176 500 183 500
9 800
13 300
1 700
2 000
4%
4%
36%
-21%
-9.7%
17.3
22.3
-29%
-9% (1)
15 800
18 000
1 900
2 300
5%
5%
45%
-15%
-4.2%
20.4
24.3
-19%
-1%
22 800
27 600
1 100
1 500
3%
3%
43%
-3%
-6.2%
30.7
33.4
-9%
3%
1 400
1 600
150
125
0.4%
0.3%
18%
-40%
-4.3%
177.5 252.8
-42%
30 800 41 000 48 000
100%
100%
50%
-16%
-5.5%
22 500
(1) 35 % increase in size (2) 25 % decrease of average speed
-4.5%
20.7
16.2
-25%
-18% (2)
Flåte 2007 – 2012 (IMO 2014 & IMO 2009 GHG Study)
Vessel type
Number Number Average Average
CO2 2007
Design Design Average Average
of
of
vessel
vessel
IMO 2009
Speed Speed Speed Speed
vessels vessels size in
size in
GHG2007
2012
2007
2012
2007
2012 dwt 2007 dwt 2012
Study
ton
Dry Bulk
General Cargo
Container
Reefer
RoRo & Vehicle
OilTanker-mainly crude > 80' dwt
OilTankers-mainly product < 80'dwt
Chemicals
LNG & LPG
RoPax
Totals Cargo Vessels
Ferry-Pax only
Cruise
Yacht
Offshore
Service
Fishing
Other
Totals Other Vessels
Totals All Vessels
7 523 10 395
17 280 16 486
4 398
5 132
1 226
1 090
2 410
2 585
1 569
1 991
5 390
5 404
3 868
4 935
1 368
1 612
2 784
2 867
47 816 52 497
3 019
3 152
489
520
1 162
1 750
5 204
6 480
17 808 18 064
23 643 22 130
1 169
3 008
52 494 55 104
100 310 107 601
52 500
4 600
34 200
5 400
7 200
176 500
9 800
15 800
22 800
1 400
22 500
100
3 200
80
1 600
490
240
1 100
480
11 000
CO2
2007
ton
knots knots knots
knots
ton
ton
68 600
14.1
14.8
12.2
11.5 170 000 179 000
5 300
12.1
12.5
10.0
9.3
93 000 100 000
41 600
20.3
21.3
16.3
14.6 241 000 206 000
5 700
16.2
16.2
16.3
13.4
19 000 20 500
7 600
16.3
16.3
15.0
15.0
42 000 56 000
183 500
15.5
15.7
13.8
11.9
91 000 106 000
13 300
12.3
12.4
10.6
9.4
54 000 44 000
18 000
13.4
13.6
12.1
11.1
53 000 58 000
27 600
14.9
15.6
13.1
12.9
38 000 32 000
1 600
17.9
16.6
13.8
10.7
61 000 46 000
30 800
14.1
14.6
12.0
11.1 862 000 847 500
170
23.5
22.6
18.7
13.8
17 000 19 200
3 700
17.0
17.2
12.5
12.0
19 000 34 000
170
17.1
16.5
12.6
10.7
2 500
3 300
1 700
13.4
13.8
9.7
8.0
20 000 36 000
540
12.0
12.0
8.7
7.5
52 000 53 600
180
11.8
11.5
9.7
7.4
63 000 86 100
60
11.3
12.7
8.7
7.3
10 500 15 300
530
12.9
12.9
10.0
8.1 184 000 247 500
15 300
13.5
13.7
10.9
9.5 1046 000 1095 000
CO2
2012
ton
166 000
70 000
205 000
18 000
56 000
80 000
45 000
55 000
50 000
32 000
777 000
12 000
35 500
3 500
28 000
34 000
51 500
7 500
172 000
949 000
Change
in CO2
2007 2012
%
-7%
-30%
-12%
-25%
2%
-5%
56%
-30%
-8%
-38%
4%
6%
-22%
-37%
-40%
-51%
-31%
-13%
ECA* - OMRÅDER
*Emission Control Areas
IKT OG OPTIMALISERING
Logistic model
Metocean data
Simulation model
Operational
profile
Vessel
performance
Vessel model
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