Machinery Systems Clean, safe and efficient – how? Hovedprofil Marint maskineri Hovedprofil Marint maskineri Hva karakteriserer marint maskineri?   Marint maskineri omfatter design, installasjon og operasjon av alt maskineri og mekanisk utstyr for produksjon av effekt og operasjon av sentrale systemer ombord i skip og plattformer, over og under vann. Energieffektivitet, miljøvennlige løsninger og systemanalyser er sentrale temaer innen profilen. Hovedprofilansvarlig: Eilif Pedersen Machinery Systems Clean, safe and efficient – how?

Hovedprofil Marint maskineri Tyngdepunkter:   Maskinerisystemer - Energiøkonomisiering og miljø - Systemdesign- , integrasjon og styring/regulering - Mekanisk, hydraulisk og elektrisk utstyr ombord - Modellering og simulering som analysemetode - Alternative kraftprodusenter (Gas Engines, Fuel Cells,..) Hovedmaskineri  / forbrenningsmotorer - Lavt forbruk / integrasjon av ny teknologi - Drivstoff typer, økonomi og utslipp, avgassrensing - Utvikling og testing av nye teknologier og komponenter - Måling og verifikasjon av utslipp

Future trends for machinery systems ? Hovedprofil Marint maskineri Future trends for machinery systems ? Increasingly more complex machinery designs – systems/components Increased focus on efficient system designs New clean machinery system designs – new paradigm? New combined power system designs New technology is considered and tested Increased level of electrification of machinery systems? Higher level of system integration More intelligent automatic control More sophisticated power/energy management Solutions exists to a large extent – how to integrate and test? …. and bring to marked , i.e. mature technology?

Hovedprofil Marint maskineri Fuel ? Price Shortage Quality

Hovedprofil Marint maskineri Driving forces: Estimated emissions from shipping: 2-4 % of the global CO2 emissions 10-15 % of the global NOX emissions 4-6 % of the global SOX emissions reductions required ! International legislations (IMO) NOx: IMO Tier II applies to new engines from 2011 IMO Tier III applies to new engines from 2015 inside ECA Whats next ? SOx: 0.1% sulphur in SECA in 2015 0.5% sulphur WW in 2020 A major technology shift is necessary !!

Hovedprofil Marint maskineri

Hovedprofil Marint maskineri

Pluss : NEW TECHNOLOGY INTEGRATION Hovedprofil Marint maskineri Pluss : NEW TECHNOLOGY INTEGRATION Combustion Management 2 stage turbo-charger + VVT Low-load optimization Novel engine cycles (Advanced WHR) Optimized Engine Systems for Exhaust Treatment - Optimised for SCR/EGR/Water/Steam addition LNG auxiliary engines/power plants Power-, Energy and Emission Management Systems Electrical Hybridisation with Battery / Flywheels Waste Heat Recovery systems (WHR) - Organic Rankine WHR for LNG/Diese Exhaust Gas Recirculation Systems (EGR) Exhaust Gas Scrubber Systems (SOx/NOx) Water in fuel Systems Pump and cooling water optimisation Renewable Technologies Integration - Wind(sails)/Wave/Solar

Hovedprofil Marint maskineri Within operational limits ? New challenges: Ice-loads on propulsion system

Viking Lady SHOWS THE WAY

320 kW MCFC going onboard Viking Lady To show it’s not only papers… Installation next Tuesday A growing intrest form shipping industry, especially corea

Norsk maritim næring Helhetlig forskningsinitiativ: Maritim 21 w ww.ntnu.no NTNU Figures and facts

Effektiv og miljøvennlig energiutnyttelse Forskningsområder: Maskineriløsninger for bedre energiutnyttelse, energigjenvinning, avgassrensing Nye og effektive metoder for modellering og optimalisering av skip og skipssystemer Bruk av IKT for beslutningsstøttemodeller for drivstoffbesparelse Utvikling og integrering av teknologi for fornybar energi om bord i skip Fullskala demonstrasjon, kvalifisering og kommersialisering

LNG – distribusjon og bruk Forskningsområder: LNG hoved- og hjelpemaskineri LNG bunkringssystemer, også skip-skip Lagringsteknologi om bord på skip Transport og distribusjon av LNG Storskala demonstrator w ww.ntnu.no NTNU Figures and facts

Krevende maritime operasjoner (skipsdesign, - utstyr, produksjon og drift) Forskningsområder: Skip og utstyr for maritime operasjoner Skip og utstyr for maritime operasjoner i kaldklima Rask virtuell prototyping, modellering, analyse, design og simulering av utstyr for maritime operasjoner Effektiv fysisk prototyping og evne til rask produksjon og uttesting i drift Organisering og bruk av avansert produksjonsteknologi for effektiv design og bygging av skip og utstyr w ww.ntnu.no NTNU Figures and facts

Hovedprofil Marint maskineri Faglig profil ?

Hovedprofil Marint maskineri FAGPROFIL MARINT MASKINERI

Hovedprofil Marint maskineri Anbefaling: TTK4105 – Reguleringsteknikk Studieplan hovedprofil: Marint maskineri   7. sem TMR4275 – Modellering, simulering og analyse av dynamiske systemer  TMR4290 – Dieselelektriske fremdriftssystmer  TMR4296 – Konstruksjon av mekaniske systemer Perspektivemene 8. sem. TU DELFT (obligatorisk) Obligatoriske fag: Mechatronics in marine tech. Marine propulsion systems Diesel A / Diesel B Valgfag: (kun et utvalg – veldig bredt tilbud) Design of advanced vehicles / Naval Ship Design / Ship finance Ship motions/manoeuv / Ship repair salvage / Heat & mass transfer Gas turbines / Composite materials Refrigration technology / Multibody dynamics 9.sem. TMR4535 – Marint maskienri, fordypningsemner ”Forbrennningsmotorer” ”Marin mekatronikk” ”Driftsteknikk, vedlikehold” ”Feiltolerang regulering” TMR4530 – Marint maskineri FDP Kompletterende emne TEP4212 – Miljø/rensetek TIØ4120 – Opanalyse TMM4135 – Dimensj. GK TMM4135 – Prosj. Met TMR4115 – Lineære syst Ikke-teknologiske emner Se perspektivemne s. 311 i studiehåndboka 2009/2010 10. sem. TMR4905 MASTEROPPGAVE (30 stp) Personer: (aktuelle veiledere) Ass. prof. Eilif Pedersen (profilansvarlig) Prof. Maurice White Prof. Roger Skjetne Prof. Harald Valland Prof. N.N

DIPLOMOPPGAVER (et utvalg) 2011 Kristian Haga: Machinery vibrations in the Skjold Class of MTB’s Christian Fagereng: Modeling of vessel/crane – dynamics using bond graphs Ernst Alban: Modeling for dynamic analysis of marine vehicles in DP-mode Kristian Føring Devik: Performance assessment of energy system onboard an LNG FPSO 2010 Egil Sandbakken: Tools and architecture for machinery system configuration evaluation Berntzen, Magnus Retningslinjer ved valg av systemer for rensing av ballastvann fra skip Hatlevold, Erlend Bedømmelse av motor ytelse og eksosutslipp ved varierende operasjonsforhold og feiltilstander Heinænen, Pekka Mikrokraftverk for varme- og elkraftproduksjon Landet, Ragnar NOx Reduction in Marine Diesel Engines by Water-Fuel Emulsion Sandbakken, Egil Maskineri system design – verktøy og arkitektur Selås, Magnus Eksosgassrensing med Selektiv Katalytisk Reduksjon (SCR) Sæle, Hans Variabel ventilstyring på medium speed dieselmotorer Tveitaskog, Kari Anne Analysis of Emissions from Diesel Exhaust Emissions Worren, Henrik Tekniske løsninger forbundet med implementeringen av EU Directive 2005/33/EC 2007-09 Nina Karin Mo Wahlund: An assessment of superconductors in electric power systems on advanced vessels. Even Høgset Olsen: Konseptstudie av styrbare luft- og eksosventiler i firetakt medium speed forbrenningsmotorer. Ramón Feijoó Alvarez: Design of an internal combustion engine for powering a wing-in-ground effect craft. Anders Martin Moe: Pre-design of a vessel to replace Combat boat 90 in the og Erlend Vågsholm: Royal Norwegian Navy. Petter Dahle Melhus: Changeover from normal sulphured fuel oil to low sulphured fuel oil. Eirik Kvale: Assessment of Engine Performance and Exhaust Emissions at Changing Operating Conditions and under Fault Conditions.

Hovedprofil Marint maskineri Prosjektoppgaver 2012/13: (et lite utvalg) Assessment of energy management system with focus on sensor accuracy and establishment of key performance indicator accuracy/sensitivity (EMIP 2: rederiene /MARORKA /Kongsberg/Marintek) SCR-anlegg for Tier III krav til NOx utslipp. Utvikling av beregningsverktøy for dimensjonering. (DNV) Crane control/ship interaction modeling with heave compensation (Rolls-Royce) Renewable and synthetic diesel fuels – engine testing, combustion and emission measurements Machinery power train dynamics in with ice loads Design of equipment and components for subsea applications (Nemo/Aker Solutions) Engine transient emission mapping – lab, measurements, modeling and simulation D2V:(Kongsberg/DnV) Reduction of marine diesel engine exhaust emissions – assessment of engine modifications and exhaust gas cleaning systems Waste heat recovery in medium speed diesel engines and machinery systems Modeling and control of future EGR systems for clean combustion Engine turbocharger performance – two stage turbocharger mapping and simulation Rotor dynamics modeling and simulation – establish an experimental lab Modeling of machinery system components in transient operation – heat exchangers, evaporators, centrifugal pumps, separators, fuel injection system Batteries for marine applications – modeling and verification Closed cycle gas turbine for subsea power generation Air independent power for submarine’s or AUV’s. Dynamics of the power train in an offshore wind turbine Condition monitoring of gear boxes Noe for deg og dine interesser ?

Laboratorier – utstyr.: Hovedprofil Marint maskineri Laboratorier – utstyr.: Diesel og gas motorer Bergen Diesel KRG Ulstein Bergen B motor Vasa 32 Wichmann 1DM Scania DS11 bus/HGV motor Bilmotorer Dampkjel Høytrykksluft Brennolje system Fuel gas system 30 m3 LNG tanke 2 m3 LPG tank Høytrykks gas system (max 400 bar) Gassblandings utstyr Kjølevanns system Forbrenningsrigger Integrert målesystem