Umfassende Technologien für das Energiemanagement von Schiffen - MariData; Echtzeit-nahe Modellierung und Simulation von Umwelteinflüssen auf den Energieverbrauch von Schiffen - MariModUm

Abstract

Das übergeordnete Ziel des Vorhabens war die Entwicklung von Tools zur Unterstützung von Entscheidungen an Bord von Schiffen für einen energieeffizienten, schadstoffarmen Betrieb. Dazu wurden einzelne Teile des Energieverbrauchs an Bord erfasst und ihren Verursachern zugeordnet werden. Ein Großteil des Primärenergiebedarfs und des Schadstoffausstoßes von Schiffen resultiert aus der Überwindung des Schiffswiderstands. Dieser setzt sich wiederum aus verschiedenen Anteilen zusammen, deren Bedeutung durch die Schiffsform, aber auch unterschiedliche Betriebs- und Umweltparameter beeinflusst wird. Im Rahmen des Vorhabens wurden die Zusatzwiderstände durch Seegang, Wind und Bewuchs detailliert betrachtet. Hierbei wurden die unterschiedlichen Betriebsbedingungen, wie veränderliche Schwimmlagen und die Verteilung der Ladung an Deck berücksichtigt. Die Quantifizierung der einzelnen Widerstandsanteile basierte auf hochauflösenden numerischen Simulationen, deren Genauigkeit und Recheneffizienz verbessert wurde. Für die Integration in das Bordsystem von Schiffen ist eine Berechnung der einzelnen Widerstandskomponenten in nahezu-Echtzeit erforderlich. Aufbauend auf Ergebnissen hochauflösender Simulationen wurden hierzu Ersatzmodelle unter Verwendung von KI-basierten Lernstrategien entwickelt, welche einen umfangreichen Parametersatz an Eingangsgrößen berücksichtigen und die Widerstandsanteile in Echtzeit bestimmen können. Die entwickelten Methoden wurden abschließend validiert.