Prosjektnummer
901806
Utvikle og implementere Permanent magnet (PM)-motor med elektrisk drift uten gir for hekktråler, samt utvikle skrog for to propellere i twinskeg med optimal effektivitet for aktuell driftsprofil – ELVIS
Gjennom internasjonale avtaler har Norge forpliktet seg til å kutte klimagasser for fiskeflåten med 40 % i perioden 2005 til 2030.
For den havgående fiskeflåten med lange turer finnes det ikke reelle alternative energibærere enda som kan erstatte dagens marin dieselolje baserte maskineri og en nullutslippsløsning er derfor noe frem i tid. Teknologien er i rask utvikling, og det er nødvendig å følge med på hvilke løsninger som kan være relevant for havfiskeflåten både for mekaniske og elektriske systemer. Med, dette prosjektet ønsker man å dokumentere effekten av å benytte den siste tilgjengelige teknologi innen permanent magnet (PM)-propulsjon, elektrifisering, avanserte hydrodynamiske optimaliseringsverktøy og varmegjenvinningssystem med det formål å redusere energibehov og redusere installert ytelse. Dette vil gjøre det enklere i fremtiden å inkludere alternative energi kilder som biofuel, methanol, amoniakk, hydrogen osv., enten gjennom forbrenningsmotorer eller brenselscelle når de får et kostnadsnivå og pålitelighet som kan aksepteres.
Prosjektet vil bygge videre på en del av de observasjonene som ble gjort i prosjektene “Fremtidens tråler” (FHF-331012) og “Neste generasjon energieffektive trålere” (FHF-900673).
For den havgående fiskeflåten med lange turer finnes det ikke reelle alternative energibærere enda som kan erstatte dagens marin dieselolje baserte maskineri og en nullutslippsløsning er derfor noe frem i tid. Teknologien er i rask utvikling, og det er nødvendig å følge med på hvilke løsninger som kan være relevant for havfiskeflåten både for mekaniske og elektriske systemer. Med, dette prosjektet ønsker man å dokumentere effekten av å benytte den siste tilgjengelige teknologi innen permanent magnet (PM)-propulsjon, elektrifisering, avanserte hydrodynamiske optimaliseringsverktøy og varmegjenvinningssystem med det formål å redusere energibehov og redusere installert ytelse. Dette vil gjøre det enklere i fremtiden å inkludere alternative energi kilder som biofuel, methanol, amoniakk, hydrogen osv., enten gjennom forbrenningsmotorer eller brenselscelle når de får et kostnadsnivå og pålitelighet som kan aksepteres.
Prosjektet vil bygge videre på en del av de observasjonene som ble gjort i prosjektene “Fremtidens tråler” (FHF-331012) og “Neste generasjon energieffektive trålere” (FHF-900673).
Hovedmål
Å dokumentere effekten av utstrakt elektrifisering og bruk av Permanent magnet-teknologi. Målet er redusert installert effekt og en reduksjon i klimautslipp (CO₂) på 20 % eller mer i forhold til dagens løsninger (2021) gjennom flere tiltak.
Delmål
• Å dokumentere effekten som et forbedret elektrosystem og propulsjonssystem basert på siste tilgjengelige teknologi vil ha på klimautslipp.
• Å optimalisere propelldesign og skrogdesign tilpasset ny driftsprofil og propulsjonssystem.
• Å utarbeide driftsprofil tilpasset reduksjon i klimautslipp, men som fortsatt vil ivareta forsvarlig fangst av tilgjengelige kvoter.
• Å dokumentere mulig reduksjon i fartøyets størrelse og installert ytelse som følge av de nye løsningene utviklet gjennom prosjektet.
• Å verifisere de innledende analysene gjennom fullskala målinger på fartøy etter at det kommer i drift.
Å dokumentere effekten av utstrakt elektrifisering og bruk av Permanent magnet-teknologi. Målet er redusert installert effekt og en reduksjon i klimautslipp (CO₂) på 20 % eller mer i forhold til dagens løsninger (2021) gjennom flere tiltak.
Delmål
• Å dokumentere effekten som et forbedret elektrosystem og propulsjonssystem basert på siste tilgjengelige teknologi vil ha på klimautslipp.
• Å optimalisere propelldesign og skrogdesign tilpasset ny driftsprofil og propulsjonssystem.
• Å utarbeide driftsprofil tilpasset reduksjon i klimautslipp, men som fortsatt vil ivareta forsvarlig fangst av tilgjengelige kvoter.
• Å dokumentere mulig reduksjon i fartøyets størrelse og installert ytelse som følge av de nye løsningene utviklet gjennom prosjektet.
• Å verifisere de innledende analysene gjennom fullskala målinger på fartøy etter at det kommer i drift.
Nytteverdien ved å oppnå prosjektets mål vil være at næringen kan forsvare en fornying av trålerflåten og oppnå store miljøgevinster også ved å benytte MDO/biofuel som hovedenergibærer. Dette vil komme reder, verft, utstyrsleverandører og norsk fiskerinæring til nytte.
Punktvis forventes følgende:
1. Løsningen vil bidra til reduserte driftskostnader og økt lønnsomhet.
2. Effektiviteten kan indirekte bli forbedret på grunn av lavere støynivå, bedre egenskaper i dårlig vær og frigjøring av plass som konsekvens av mindre installert ytelse.
3. HMS om bord i fartøyene vil bli forbedret på grunn av redusert støynivå fra propellere og maskineri.
4. Hovedformålet med prosjektet er å oppnå betydelig miljøeffekter som følge av redusert effektbehov i alle driftskondisjoner og gjøre næringen bedre i stand til å møte de internasjonale forpliktelsene på klimautslipp og være forberedt for nye grønne løsninger.
Punktvis forventes følgende:
1. Løsningen vil bidra til reduserte driftskostnader og økt lønnsomhet.
2. Effektiviteten kan indirekte bli forbedret på grunn av lavere støynivå, bedre egenskaper i dårlig vær og frigjøring av plass som konsekvens av mindre installert ytelse.
3. HMS om bord i fartøyene vil bli forbedret på grunn av redusert støynivå fra propellere og maskineri.
4. Hovedformålet med prosjektet er å oppnå betydelig miljøeffekter som følge av redusert effektbehov i alle driftskondisjoner og gjøre næringen bedre i stand til å møte de internasjonale forpliktelsene på klimautslipp og være forberedt for nye grønne løsninger.
Prosjektet vil kreve multidisiplinære utviklingsaktiviteter for å sikre at besparelser oppnås både på enkeltelementer, men også for hele skipskonseptet på systemnivå.
Det planlagte arbeidet gjøres med sikte på å tilegne seg ny kunnskap og ferdigheter som kan føre til betydelig forbedring av eksisterende produkter og tjenester samt medvirke til utvikling av nye produkter. Dette omfatter tilpassing av komponenter til sammensatte systemer og validering gjennom prototyping og fullskala verifisering.
Utviklingsaktiviteter
1. Hydrodynamikk
Konklusjoner fra prosjektet “Fremtidens tråler” (FHF-331012) og “Neste generasjon energi effektive trålere” (FHF-900673) var at en to-propell-løsning var betydelig energibesparende ved tråling og operasjoner i dårlig vær og at dette er den løsningen det er ønske om å forbedre ytterligere ved hjelp av nye analysemetoder. Prosjektet vil legge vekt på optimalisering av arbeidsforhold for propell slik at total virkningsgrad, støy, wake (medstrøm i akterskipet, særlig aktuelt i propellplanet), etc. blir best mulig. Dette er tenkt gjennom avansert CFD-analyser (computational fluid dynamics er en numerisk beregnings metode som eksempelvis kan beregne medstrøm i akterskipet) og mulitiparameter-optimaliseringsrutiner med og uten simulering av arbeidende propell.
Ulike beregningsmetoder vil bli belyst gjennom prosjektet med det formål å finne tidseffektive beregningsprosedyrer som vil komme alle nye fartøydesign til nytte.
I tillegg til optimaliseringen i akterskipet vil forskipsutforming også optimaliseres for redusert motstand og forbedret operabilitet/brukbarhet og fartstap i bølger, dette ved hjelp av avanserte simuleringer.
2. Modellforsøk
Utviklingsarbeidet for skrog og propulsjon som er utført i konseptfasen ved hjelp av analyseverktøy vil bli verifisert ved hjelp av modellforsøk i stille vann. SINTEF Ocean vil bli valgt som samarbeidspartner.
3. Elektriske system
Her vil siste generasjon elektrisk systemløsning evalueres med det formål å oppnå minimale elektriske tap og maksimal utnytting av regenerative effekter. Energy management-systemet må inkludere funksjonaliteter tilpasset fartøyets operasjonsprofil.
Prosjektdeltakere har gode erfaringer med bruk av Permanent magnet (PM)-teknologi for vinsj og thruster-systemer og vil gjennom dette prosjektet ta dette videre og inkludere fremdriftssystemer for tråler. Det forventes at dette vil gi vesentlige fordeler og muligheter for optimalisering av hele det elektriske systemet og fremdriftssystemet.
4. Propulsjon
En PM (Permanent magnet)-propulsjonsløsning vil gi full frihet på propellerturtall og åpner for en løsning med to relativt store propellere med lav kw/m2. Dette vil utnyttes maksimalt og det vil gjøres analyser som verifiserer best mulig propelldesign basert på den nye driftsprofilen.
5. Maskinerisystem
De nye elektriske løsningene vil kunne endre filosofien rundt maskinroms-layout, og dette vil utnyttes til å forberede for fremtidig grønne drivstoff og brenselscelleinstallasjoner, alternativt til å redusere fartøystørrelsen som følge av redusert installert ytelse.
6. Operasjonell profil
Rederiet ser muligheter til å endre tradisjonell driftsprofil for å redusere klimagassutslipp, dette kan blant annet være ved å planlegge driften slik at en kan redusere hastighet i transit eller fiskeoperasjoner. Fiskeriet vil også medføre en del lavlastoperasjoner som fartøyets systemer må designes for og derved bidra til redusert effektbehov og derved lavere utslipp av CO₂. Dette vil danne basis for alt annet optimaliseringsarbeid.
7. Fullskala utprøving og verifisering av konseptet
Det er intensjon om å bygge et fartøy med løsninger som vil være gjenstand for optimalisering og analyser, som i neste omgang vil gi en unik mulighet for fullskala verifikasjon av konseptet gjennom:
1. utprøving, testing og justering av nye løsninger
2. verifikasjon av skrogets egenskaper ved prøveturer og i fiskeri
3. verifikasjon av propulsjonssystemet i relevante driftsoperasjoner
4. verifikasjon av det elektriske systemet og kontrollsystemene for å sikre optimal parametersetting og verifisere mot analysene gjort på konseptstadiet
Prosjektorganisering
Utviklingsarbeidet i de ulike arbeidspakkene vil bli gjennomført med fagekspertise tilhørende i de ulike avdelingene i organisasjonen.
Prosjektpartnere vil være Kongsberg Maritime AS og Nordøytrål AS. For Kongsberg Maritime betyr det hovedsakelig ressurser tilhørende i avdelingene Ship Design, Propulsion & Engines og Energy. Nordøytrål vil involvere tekniske inspektører og mannskap.
Resultatene vil formidles gjennom tekniske artikler, kundespesifikke presentasjoner, nettsidene til deltagere, LinkedIn, Fiskeribladet, relevante maritime konferanser og FHF-arrangementer.