Världens transportbehov väntas fördubblas till år 2050 och det ställer stora krav på sjöfarten som står för uppskattningsvis 90% av godstransporterna. Utsläppen av växthusgaser måste mer än halveras och det innebär att fartygens energieffektivitet måste kunna förutses på ett bra sätt. I sin licentiatavhandling presenterar Fabian Tillig från Chalmers institution Mekanik och maritima vetenskaper en ny modell för hur man holistiskt bedömer ett fartygs energieffektivitet.

I modellen har ett starkt fokus lagts på skeppets hydrodynamik och hur framdrivningssystemet beter sig i olika havs- och väderförhållanden. Modellen är utformad från skeppsbyggarens synvinkel med målet att ge tillförlitliga förutsägelser om energieffektivitet under design och drift av fartyg.

Ett fartyg består av många komponenter som är sammankopplade och interagerar med varandra. Men studier visar att det är viktig att simulera hela energisystemet istället för enbart enskilda komponenter för att kunna nå energieffektivitet. Fabian Tilligs generiska modell består av flera empiriska och semi-empiriska metoder som förutsäger prestandan för varje komponent. För att täcka luckor där empiriska metoder inte var tillräckliga utvecklades numeriska propeller- och skrovserier. På så sätt kan hela systemet simuleras.

Modellen har applicerats på två referensfartyg, ett RoRo- och ett tankfartyg under fyra faser i fartygens designprocess.

• När endast fartygsdimensionerna var kända.
• När skrovdesignen var färdig
• När resultaten från modellprov i lugnt vatten var tillgängliga
• När den fullständiga fartygsdesignen var färdig

När Fabian Tilligs generiska modell används i den första fasen, utan modellförsök och med väldigt begränsad information om fartyget är standardavvikelsen av bränsleuppskattningen jämför med den verkliga förbrukningen inom 14 procent. Med mer information och med resultaten från modellproven minskas standardavvikelsen till 4 procent.

Den generiska modellen kan tillämpas på ett brett spektrum av energieffektivitetsproblem, oberoende om endast huvuddimensionerna är kända eller all data och modellförsök är tillgänliga. Därmed kan modellen användas i alla stadier, från väldigt tidig design till drift av fartyg.

Fabian Tillig fortsätter nu sitt arbete med utveckla modellen ytterligare så att den blir säkrare i sina förutsägelser, dessutom ska fler komponenter integreras i modellen så att den kan ge en mer holistiskt prognos av bränsleförbrukning. Forskningen handleds av professor Jonas Ringsberg, proprefekt och avdelningschef för Marin teknik på Institutionen för mekanik och maritima vetenskaper.

Related content: 

A Generic Model for Simulation of the Energy Performance of Ships - from Early Design to Operational Conditions