SDU vil finde energibesparelser i samspillet mellem skibets systemer
Et nyt forskningsprojekt på SDU skal hjælpe rederier med at vælge energiforbedringer til eksisterende skibe. Ved at kortlægge hele skibets energisystem vil forskerne undersøge og kvantificere, hvordan ændringer i blandt andet pumper, køling og varmegenvinding påvirker det samlede brændstofforbrug.
En pumpe, der bruger mindre strøm, kan virke som en oplagt vej til et mere energieffektivt skib. Men ændrer man pumpens drift, kan det også påvirke kølevandets temperatur, motorens effektivitet og den spildvarme, der kan udnyttes andre steder ombord.
Derfor skal energibesparelser vurderes på tværs af hele skibet. Det er udgangspunktet for forskningsprojektet STERN, hvor SDU sammen med maritime samarbejdspartnere vil udvikle en modelleringsramme til at kortlægge skibes energistrømme og undersøge mulighederne for at forbedre energieffektiviteten.
– Den bedste løsning for en enkelt komponent er ikke nødvendigvis den bedste løsning for hele skibet. Systemerne påvirker hinanden, og det skal vi tage højde for, når vi vurderer mulighederne for at spare energi, siger Baris Burak Kanbur og Marie Lützen fra SDU Mechanical Engineering på Institut for Mekanik og Elektronik.
Eksemplet er ikke et resultat fra det kommende projekt, men viser, hvorfor forskerne vil undersøge samspillet mellem komponenterne. Når kølevandet ændrer temperatur, kan det påvirke både motorens brændstofforbrug og mulighederne for at genbruge varme. Pumpens strømforbrug er dermed kun én del af det samlede regnestykke.
– Energiforbedringer bliver ofte vurderet for eksempelvis en pumpe, et kølesystem eller et anlæg til varmegenvinding hver for sig. Med STERN vil vi skabe et mere realistisk grundlag for at vurdere, hvad ændringerne betyder for skibets samlede energiforbrug, siger Baris Burak Kanbur.
Det er væsentligt, fordi energibehovet ændrer sig, alt efter om skibet sejler, manøvrerer eller ligger i havn. En forbedring skal derfor vurderes i forhold til den måde, skibet faktisk bliver brugt på.
Målet er at give rederier et bedre grundlag for at udvælge ombygninger og opgraderinger af eksisterende skibe. Modelleringsrammen skal gøre det muligt at sammenligne forskellige løsninger og identificere dem, som bør undersøges nærmere teknisk og økonomisk.
Udstyrsleverandører skal tilsvarende kunne vurdere, hvordan deres pumper, kølesystemer og teknologier til varmegenvinding påvirker hele skibets ydeevne.
– Vi vil gøre det mere gennemsigtigt, hvor energien går tabt, hvilke energistrømme der kan udnyttes, og hvilke forbedringer der er relevante at arbejde videre med. På længere sigt kan modelleringsrammen danne grundlag for mere avancerede værktøjer til at understøtte beslutninger og analysere hele flåder, siger Baris Burak Kanbur.
Han henviser desuden til branchevurderinger, hvor energiforbedringer under egnede forhold kan reducere brændstofforbrug og udledninger med op til omkring 15–20 procent.
Tallene er ikke et løfte om, hvad STERN vil opnå. Projektets opgave bliver netop at undersøge, hvor meget af potentialet der realistisk kan indfries på de udvalgte skibe, når samspillet mellem systemerne regnes med.
STERN gennemføres i 2027–2028 med støtte fra Den Danske Maritime Fond. Samarbejdet omfatter SDU, Fredericia Maskinmesterskole, Hafnia, DESMI og ShippingLab. Projektgruppen inviterer også andre aktører fra den danske maritime sektor til at bidrage undervejs.
– Vi vil udvikle modelleringsrammen i tæt samarbejde med branchen, så den både bliver videnskabeligt solid og anvendelig i praksis, siger Baris Burak Kanbur.
Derfor skal energibesparelser vurderes på tværs af hele skibet. Det er udgangspunktet for forskningsprojektet STERN, hvor SDU sammen med maritime samarbejdspartnere vil udvikle en modelleringsramme til at kortlægge skibes energistrømme og undersøge mulighederne for at forbedre energieffektiviteten.
– Den bedste løsning for en enkelt komponent er ikke nødvendigvis den bedste løsning for hele skibet. Systemerne påvirker hinanden, og det skal vi tage højde for, når vi vurderer mulighederne for at spare energi, siger Baris Burak Kanbur og Marie Lützen fra SDU Mechanical Engineering på Institut for Mekanik og Elektronik.
En pumpe kan påvirke hele energiregnskabet
Et eksempel fra forberedelsen af projektet illustrerer forskellen. Her svarede en reduktion af en kølevandspumpes kapacitet til en brændstofbesparelse på omkring 0,25 procent. En ændring af kølevandsdriften på systemniveau gav omtrent dobbelt så stor en gevinst.Eksemplet er ikke et resultat fra det kommende projekt, men viser, hvorfor forskerne vil undersøge samspillet mellem komponenterne. Når kølevandet ændrer temperatur, kan det påvirke både motorens brændstofforbrug og mulighederne for at genbruge varme. Pumpens strømforbrug er dermed kun én del af det samlede regnestykke.
– Energiforbedringer bliver ofte vurderet for eksempelvis en pumpe, et kølesystem eller et anlæg til varmegenvinding hver for sig. Med STERN vil vi skabe et mere realistisk grundlag for at vurdere, hvad ændringerne betyder for skibets samlede energiforbrug, siger Baris Burak Kanbur.
Skal hjælpe rederier med at vælge forbedringer
Forskerne vil udvikle en detaljeret modelleringsramme baseret på termodynamik, læren om energi og dens omsætning. Den skal kortlægge, hvor energi produceres, bruges, tabes og potentielt kan genvindes under forskellige driftsforhold.Det er væsentligt, fordi energibehovet ændrer sig, alt efter om skibet sejler, manøvrerer eller ligger i havn. En forbedring skal derfor vurderes i forhold til den måde, skibet faktisk bliver brugt på.
Målet er at give rederier et bedre grundlag for at udvælge ombygninger og opgraderinger af eksisterende skibe. Modelleringsrammen skal gøre det muligt at sammenligne forskellige løsninger og identificere dem, som bør undersøges nærmere teknisk og økonomisk.
Udstyrsleverandører skal tilsvarende kunne vurdere, hvordan deres pumper, kølesystemer og teknologier til varmegenvinding påvirker hele skibets ydeevne.
– Vi vil gøre det mere gennemsigtigt, hvor energien går tabt, hvilke energistrømme der kan udnyttes, og hvilke forbedringer der er relevante at arbejde videre med. På længere sigt kan modelleringsrammen danne grundlag for mere avancerede værktøjer til at understøtte beslutninger og analysere hele flåder, siger Baris Burak Kanbur.
Besparelserne afhænger af det enkelte skib
Hvor store besparelser projektet kan pege på, skal analyserne af de udvalgte skibe og deres driftsmønstre vise. Ifølge Baris Burak Kanbur peger eksisterende maritime studier på, at enkelte energiforbedringer ofte kan give besparelser på nogle få procent, mens velvalgte kombinationer potentielt kan give tocifrede forbedringer.Han henviser desuden til branchevurderinger, hvor energiforbedringer under egnede forhold kan reducere brændstofforbrug og udledninger med op til omkring 15–20 procent.
Tallene er ikke et løfte om, hvad STERN vil opnå. Projektets opgave bliver netop at undersøge, hvor meget af potentialet der realistisk kan indfries på de udvalgte skibe, når samspillet mellem systemerne regnes med.
STERN gennemføres i 2027–2028 med støtte fra Den Danske Maritime Fond. Samarbejdet omfatter SDU, Fredericia Maskinmesterskole, Hafnia, DESMI og ShippingLab. Projektgruppen inviterer også andre aktører fra den danske maritime sektor til at bidrage undervejs.
– Vi vil udvikle modelleringsrammen i tæt samarbejde med branchen, så den både bliver videnskabeligt solid og anvendelig i praksis, siger Baris Burak Kanbur.