HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

Presentasjon om: "HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim"— Utskrift av presentasjonen:

1 HRF Hurtigbåt konferanse 2017 - Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim
Mange små skritt – blir et stort hopp Etablert teknologi satt i system – optimalisering av fartøy Hvilke muligheter er det i å redusere drivstofforbruk på seilende fartøy Ingebjørn Aasheim HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

2 Samfunnet utvikling forventinger om fornyelse - dilemma
Busser er ofte referanse for tankegang rundt kollektivtransport. Tog og båt har levetider på år dvs rundt 5-8 generasjoner med busser. Busser oppgraderes derfor jevnlig med intervall på rundt 7 år, dette på områder som typisk: Komfort (ventilasjon, dempesystemer mm) Sikkerhet (bedre bremse og stabiliseringssystem mm) Produktivitet (effektiv passasjerhåndtering mm, bedre manøvreringsevne) Miljøvennlighet (lettere utgaver, nye motorer, nye drivstoffløsninger) Regularitet (bedre fremkommelighet mm) Ville man akseptert en buss fra 1985 i dag - neppe? HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

3 Lang levetid på transportmiddelet – utfordringen
Det har vært en stor flåtefornying siden begynnelsen av 2000 tallet – denne representerer den klassiske års syklusen. Neste periode kan typisk komme rundt fartøyene fra tidlig 2000 tall begynner å passere 2/3 av forventet levetid. Tilsvarende vil fartøyene fra forrige fornyelse dvs 1985 – 1990 passere 40 år dvs at de vil få en naturlig utfasing. Ved den neste syklusen med fartøy fornying vil det være større fokus på miljøavtrykk og driftskostnader enn det vi har sett tidligere. Dette vil også være et incitament for verftsnæringen til å utvikle nye generasjoner fartøy som faser ut de gamle. Øket levetid er god investering – men da må man redusere gapet mot ytelsene til nye generasjoner, det betyr jevnlige investeringer – «mid life updates». Innenfor forsvarsmateriell er det vanlig med «mid life update» ca hvert 10 år Da er man konkurransedyktig i rundt 40 år HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

4 Hvordan redusere forbruk - typiske elementer
Komponent - tiltak Reduksjon Bedre overflate i undervannskrog - ruhet 2,5 % Luftsmøring 5,0 % Nye motorer (redusert forbruk) 4,0 % Interceptor, automatisk 2,0 % Vektsreduksjon (batteri, innredning mm) 1,0 % Mindre skrogmodifikasjoner (bulb, propelltunnell mm) Track styring – bedre autopilot Redusert seilingsfart pga effektiv omlasting og bedre manøvrering Samlet reduksjon i forbruk 19,0 % Å måle forbedringer på under 2,5% er vanskelig og krever nøyaktighet. Magefølelse holder ikke!!! HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

5 Bedre overflate i undervannskrog – ruhets reduksjon
Nybygg med hånd påført grunning og bunnstoff har gjerne en ruhetsfaktor på 75my For hver gang nytt bunnstoff legges på (hånd), så økes ruheten gradvis. Ruheter på over 125 my er helt vanlig for fartøy med alder over 10 år. Slipes bunnstoff ned, og man påfører nytt med typisk malersprøyte, så kan man forvente en overflateruhet på under 60 my (gjerne ned mot 40 my) Grafisk fremstilling viser en forbedring i området 3-4,5% HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

6 Luftsmøring av skrog – reduksjon i friksjon
Det seiler 3 fartøy med dette konseptet, dette er. Rygerfonn (reellt 8% reduksjon) Ex Fjordprins (3-5% reduksjon) Ex Sognekongen (3-5% reduksjon) Ingen bevegelige deler – systemet er passivt. Baseres på å legge inn et luftlag mellom skrog og vann – dette gir mindre friksjon. Kan ha innvirkning på propeller, sjøvannsintak mm. Krever noe engineering Grafisk fremstilling viser en forbedring i området 4-6,5%, tall er konservativt HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

7 Nye motorer - redusert forbruk
Motorene utvikles jevnt – det være seg på forbruk, utslipp og vekt. Spesifikt forbruk er også nå blitt mer jevnt over hele effektområdet, derved så vil motorene i langt større grad oppleves som mer effektive. Utfordringene med første generasjons common rail motorer synes nå å være løst – de tåler «oljå her på berget» og de har blitt langt mer «myke» Tabell under indikerer hva man kan forvente av nye og gamle motorer: Motortype Spesifikt forbruk Forbedring Tradisjonell IMO-II 210 g/kWh - Ny generasjon med IMO-II 200 g/kWh 4,8 % Forventinger mot IMO-III 190 g/kWh 9,5 % HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

8 Interceptor, automatisk
Automatisk interceptor har fordelen av å redusere arbeidsbelastning på navigatør. Derved opereres båten oftere optimalt enn ved manuell kjøring Interceptor kommer med flere moder: Effekt Anmerkning Auto trim Gir båten optimal trim i forhold til fart, dette reduserer forbruket. Krever nøye innjustering Har flere moder for flere last og vær kondisjoner Auto krengning (auto heel) Retter båten opp slik at operatør ikke behøver å justere krengning ved rett kurs Dette er ikke rullestabilisering. Rett båt gir mindre bruk av ror osv – forbruket optimaliseres. Styreassistanse Kan integreres med ror og bidra til bedre styre egenskaper og komfort Effektivt på vannjet fartøy (5% reduksjon er vanlig) Reduserer krenging i sving for fartøy med høy eller lav dynamisk stabilitet (enkelt skrog) Aktiv demping Kombinerer alle moder samt reduserer rulling og stamping Kostbart, men effektivt. HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

9 Vektsreduksjon (batteri, innredning mm)
Forklaring Vekt og effekt Startbatteri byttes til lithium 150 kg Forbruksbatteri byttes til lithium 100 Led belysning erstatter ordinær Lettere struktur, treverk erstattes Diverse 50 Samlet vektsreduksjon 500 Forbruk pr tonn v/25 knop 0,16 Liter pr nautisk mil Effekt av vektsreduksjon 0,08 Nominelt forbruk ved 25 knop 6,9 Reduksjon i forbruk 1,2 %  Det er nå tilgjengelig gode løsninger som vil gi merkbar reduksjon i vekt på fartøyer, typisk er: Litium batteri til start og forbruk LED belysning er lett og har lavt forbruk Karbonfiber eller ferdig ekstruderte aluminiums panel kan erstatte tunge dørker bygget i typisk kryssfiner osv. Tabell indikerer hvor lite det skal til for å oppnå effekt av å spare på vekt. Virkningsgrad til litiumbatteri og LED belysning er såpass mye bedre at også dette vil ha betydning på forbruk normalt vil det ha mindre effekt enn vekt. HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

10 Mindre skrogmodifikasjoner (bulb, propell tunnell mm)
De fleste fartøyene i dag er designet i en tid da beregningsverktøyet CFD var lite anvendelig. Optimalisering var basert prøve å feile metoden under modell tank kjøring. Dette ga lite informasjon om strømlinjer og hvordan fartøyets egenskaper kan forklares. All respekt til de som gjorde jobben i sin tid – men nye verktøy kan brukes til å optimalisere gode konsepter ytterligere. Tabell under indikerer områder hvor nye dataverktøy kan bidra til å bedre fartøyenes ytelser Forklaring Effekt Bulb/baug modifikasjon Slanker innløp mindre motstand Mer vertikale sider – gir bedre komfort og båten blir mindre ømfintlig for vektsendring Oppdrift gir trimoptimalisering – en rekke fartøy har tyngdepunktet for langt fremme Propell tunneler En rekke propelltunneler er kan optimaliseres – det vil gi bedre ytelser og mindre vibrasjoner/støy Hekk avsluttning Endre løft for å bedre trim der tyngdepunkt er for lang akter Redusere base areal for mindre motstand i lavere fart. Sprut lister Bedre dynamisk stabilitet Mer løft Mindre sjøsprøyt HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

11 Track styring – bedre autopilot
Autopilot holder kun kurs den er satt til – den kompenserer ikke for avdrift – dette må navigatør overvåke. I praksis øker seilingsdistansen noe – derved så må hastighet noe opp for å kompensere. Track styring holder fartøyet på ønskede track samt at det vil kunne gi anbefalt hastighet. Effekten er at den reelle seilingsdistansen reduseres noe og dette gir igjen redusert forbruk. Bedre kontroll med ankomst tid vil gi mer presis navigasjon og derved mindre forbruk Track kontroll er et skritt i retning av autonomitet – det gjøres mye utviklingsarbeid på dette for tiden. HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

12 Redusert seilingsfart pga effektiv omlasting og manøvrering
Distanse mellom sakte fart punkt 15 NM Forseilingsfart 25 knop Forseilingstid 36 minutt Forbruk pr nautisk mil 7 Liter pr nautisk mil Rotasjon med og uten baug truster Rotasjon 180 grader 30 sekund Rotasjon 180 grader med truster 20 Differanse 10 Ny forseilingstid 36,33 Ny forseilingsfart 24,77 6,88 Forbedret drivstoff økonomi 1,7 % Hovedforbruket til et fartøy ligger i det området hvor det er på forseiling dvs under marsjfart. Forbruk pr nautisk mil økes med hastigheten. Reduseres distansen med sakte fart og tiden til manøvrering, så vil nødvendig forseilingsfart reduseres. Tabell viser et regnestykke basert på kortere rotasjonstid ved å legge inn baugtruster på et fartøy uten. Lengre distanser vil gi mindre effekt – men svært mange fartøy har et stopp ca hver halvtime Selv små justering bidrar til synlige effekter på forbruket – men det vil i praksis kreve auto hastighet for å oppnå dette HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

13 Økonomi – er det verd å investere
Tabell er basert på at alle eksempler over blir implementert Eksempelfartøyer er bygget i 2004 og med henholdsvis standard 750kw og 440 kw motorer Tabell indikerer at effekten kan tilsvare rundt 50% av opprinnelig byggepris. Samlete investeringer vil ligge godt under kostnadsreduksjon. Sekundær effekter som typisk mindre maskineri slitasje er ikke tatt med! Beskrivelse Typisk m Typisk m Motor effekt MCR pr side 750 kW 440 Spes forbruk 210 g/kWh Middel motorlast 60 % 65 % Snitt liter pr time 224 Liter/time 142 Timer pr måned 250 Timer Timer pr år 3000 Månedlig forbruk 55 917 Liter 35 538 Årlig forbruk Pris pr liter kr ,00 kr/liter kr ,00 Årlig bunkers kr kr Forventet besparelse 19,0 % Årlig besparelse kr kr Byggeår 2004 Nominell levetid 40 år Investeringsår 2017 Rest levetid 27 Investering akkumulert på restlevetid kr kr Båtens opprinnelig pris kr kr Prosent av nypris 69 % 55 % Investeringer i drivstoff reduserende tiltak vil gjøre gapet mot ny tonnasje mindre og levetiden på fartøy vil gå opp HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

14 Investeringsanalyser - vil det være lønnsomt?
Selve investeringer bør gjerne ha en tilbakebetalingstid på rundt 2-4 år. Det bør gjøres en analyse for hvert element man planlegger for – mange endringer på en gang vil være vanskelige å dokumentere effekten av. Eksempelfartøyer har henholdsvis standard 750kw og 440 kw motorer Målinger for å bekrefte 2,5 % forbedring vil kreve nøyaktighet og systematikk. Dersom man går over liter pr time til til liter pr nautisk mil, så vil det være enklere å se forbedringer. Beskrivelse Typisk m Typisk m Motor effekt MCR pr side 750 kW 440 Spes forbruk 210 g/kWh Middel motorlast 60 % 70 % Snitt liter pr time 224 Liter/time 153 Timer pr måned 250 Timer Timer pr år 3000 Månedlig forbruk 55 917 Liter 38 272 Årlig forbruk Pris pr liter kr ,00 kr/liter Årlig bunkers kr kr Forventet besparelse 2,5 % Årlig besparelse kr kr Investering kr kr Rente 5 % Nedbetalingstid 2,31 År 2,50 Max pay back time 2,5 God Selv små forbedringer vil gi betydelige besparelser i drivstoff – det hele avhenger av nedbetalingstid man forventer. HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

15 Utfordringer – og hvordan gå frem
Det er ingen lettvinte løsninger når man optimaliserer – systematikk må til Det er en fordel å knytte til seg kompetanse (reell), men vær kritisk til hvem man knytter til seg. Ha økonomi avdelingen med på laget – det er de som tross alt bestemmer, snakk derfor deres språk (de skjønner ikke annet!!!) Tenk langsiktig – gjør en ting om gangen, da har man kontroll og investeringen blir ikke for store om gangen. Ikke forvent de store sprang – «Disruptive Technology» - de små skritt gjelder Drivstofføkonomi er også forbedring i miljøavtrykk vi har ansvar for de neste generasjonene – noe av regningen må også vi ta! HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim

16 HRF Hurtigbåt konferanse 2017 - Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim
Spørsmål??? HRF Hurtigbåt konferanse Skipsingeniør Ingebjørn Aasheim