View Project

Norwegian AI Directory

Innovative ship speed and power optimization by the aid of sea current predictions


Description:

Norske styresmakter har eit mål om å gjere Noreg til verdsleiande i miljøvennleg transport til havs. Prosjektet InnoCurrent sitt mål har vore å bidra til å nå dette målet. Eit kvart skip under seglas, enten det er til havs eller innaskjers, vil vere påverka av miljøkrefter som vind, bølgjer og overflatestraum. Dette er viktige variablar som påverkar skipet si fart, framdriftsenergi og dermed også utslepp av avgassar. I kystnære farvatn og i norske fjordar er vanlegvis dei lokale straumforholda den viktigaste ukjende krafta som påverkar skipets framdrift. Prosjektet InnoCurrent ser på den isolerte effekten straumforholda i sjøen har på skipets framdrift og forbruk. Målet er å kunne utnytte det potensiale som er i energien i straumen i havet i eit verktøy for ruteplanlegging for å spare drivstoff og dermed også redusere utslepp. Eit viktig mål med prosjektet er å overvake og forstå samanhengen mellom skipets fart og drivstoff-forbruk. Det fylgjande rekneeksempel demonstrerer potensiale i å kunne utnytte energien i straumen til å redusere tilført effekt og dermed også utslepp frå eit skip. Lasteskipet M/S Kvitbjørn går i utgangspunktet med ei fart på 15 knop. Dersom skipet kjem inn i ein medstraum på 1 knop, kan tilført effekt til framdriftsmotoren reduserast med om lag 400 kW. Denne reduksjonen svarar til utslepp frå om lag 100 bilar, rekna i C02-utslepp i gram per kilometer. Ved hjelp av loggedata frå Kvitbjørn har vi studert seglingsmønsteret og identifisert område langs Norskekysten der skipet opererer i med- og motstraum. Eksempelvis ser vi at for nordgåande seglas mellom Trondheim og Bodø kan skipet gå ytre skipslei trass i at det er meir eksponert for vind og bølgjer. Det andre alternativet er å gå leia innaskjers som er noko lengre, men mindre utsett for bølgjer og vind. I den ytre skipsleia går skipet i medstraum i større delar av seglas, medan middelstraumen er om lag null for den indre leia. I to tilfelle vi har analysert er akkumulert effekt for seglasen i ytre lei om lag 10 prosent lågare enn for indre lei. Resultata viser at val av rute kan vere viktig for tidsbruken og drivstoff-forbruket for skipet for ein gitt seglas. Sidan lokale straumforhold er viktig for drivstoff-forbruket, er det naudsynt med pålitelige oseanografiske data for å kunne planlegge ei energioptimal rute. Meteorologisk institutt har ein berekningsmodell (NorKyst800) som dagleg gir prognoser for overflatestraum. Ved hjelp av straumdata frå Meteorologisk sin berekningsmodell har vi studert døgnvariasjonar i middelstraumen langs reelle ruter for Kvitbjørn. Resultat frå analysane viser at det er store døgnvariasjonar relatert til straumforholda langs ruta. For ei reell seglingsrute mellom Trondheim og Bodø, spesifisert til å vare 19 timar, vart det berekna om lag 7 prosent skilnad i tilført effekt avhengig av kva tid på døgnet seglasen startar. Døgnvariasjonane kan hovudsakleg relaterast til tidvatn, men også ver og vindforhold kan påverke straumforholda. Avreisetidspunktet for ein seglas kan dermed vere avgjerande for kva straumforhold skipet vil operere i, og vil dermed også kunne påverke drivstoff-forbruk og utslepp for fartøyet under ein seglas. Eit avansert måleinstrument (Acoustic Doppler Current Profiler) vart installert i skroget på cargoskipet Kvitbjørn i starten av prosjektet. Kvitbjørn opererer langs heile Norskekysten og målet var å samanlikne straummålingar frå instrumentet mot straumprognosar frå NorKyst800-modellen langs seglingsruta til Kvitbjørn. Instrumentet var i forkant av prosjektet testa med gode resultat frå andre skip i rutetrafikk, men dessverre har det ikkje lukkast å samle inn datasett med tilstrekkeleg god kvalitet frå instrumentet på Kvitbjørn. Dette skyldast i stor grad støy og luftbobler frå skipets bevegelse i sjøgang som uroar signala frå instrumentet. Ved bruk av straumprognosar frå ein oseanografiske modell i planlegging av energioptimale seglasar er det viktig å kunne seie noko om nøyaktigheita av prognosane. I prosjektet har vi gjort ei kvalitativ samanlikning av estimert straum frå loggedata frå Kvitbjørn av fart gjennom vatn og fart over grunn mot straumprognosar frå Norkyst800 langs seglingsruta til Kvitbjørn med god korrelasjon. Ei samanlikning av måledata mot modelldata langs ei seglingsrute vil kunne bidra til å rette opp systematiske avvik i modellen og forbetre straumprognosane frå modellen. Straumdata frå NorKyst800-modellen er også samanlikna mot stasjonære målebøyer i Breisundet på Sunnmøre med gode resultat. I Breisundet vert det utført kontinuerlege målingar av meteorologiske og oseanografiske data finansiert av Statens Vegvesen i forbindelse med ferjefri E39. Gjennom studie av skipsdata og modellert straumdata har vi auke vår kunnskap om straumforholda skipet operer i. Kunnskapen tileigna gjennom InnoCurrent vil kunne danne grunnlag for vidare arbeid medå utvikle verktøy til ruteplanlegging og tilpassing av fart for best mogleg energieffektiv framdrift.


Project leader: Birgit Kjoss Lynge

Started: 2018

Ends: 2021

Category: Næringsliv

Sector: Næringsliv

Budget: 5212545

Institution: KONGSBERG MARITIME AS

Address: NA