Slutrapport vedrørende Den Danske Maritime Fond, projekt no : Opdatering af emissionsbeslutningsstøttesystem.

Transkript

1 Slutrapport vedrørende Den Danske Maritime Fond, projekt no : Opdatering af emissionsbeslutningsstøttesystem. Slutrapport Harry B. Bingham Hans Otto Kristensen

2 Rapport 2017 Af Copyright: Forsidefoto: Udgivet af: Rekvireres: ISSN: ISBN: Hel eller delvis gengivelse af denne publikation er tilladt med kildeangivelse Institut for Mekanisk Teknologi, Nils Koppels Allé ISSN: ISBN:

3 Forord Det er slutrapport til Den Danske Maritime Fond, projekt no som blev afsluttet den 30. juni Lyngby, 3. november 2017 Harry B. Bingham Professor Hans Otto Kristensen Konsulent

4 Indhold Summary Baggrund Projektets resultater og formidling... 6 Bilag A... 8 A.2 License agreement and General Information... 8 Tak til... 10

5 Summary I udviklede DTU i samarbejde med SDU et projekt Nr : Emissionsstøttebeslutning. Der blev i dette projekt udviklet 3 computer beregningsprogrammer, som bygger på statistisk materiale for containerskibe, bulk carriers samt tankskibe bygget i perioden Specielt de sidste 5 år er der bygget en del containerskibe, som er væsentlig større end de skibe, der i 2010 var blandt de største. Der er også for tankskibe og bulk carriers sket en designmæssig udvikling mod mere effektive skibe, hvilket bl.a. er fremført af flere lande i forbindelse med det fortløbende arbejde med EEDI problematikken i IMO. Målet med den nuværende projekt var at bringe de udviklede emissionsstøtte programmer helt up to date ved at give programmerne et service check med hensyn til brugen af statistisk baggrundsmateriale dækkende helt frem til DTU har for nylig tegnet abonnement hos Clarksons som producerer store databaser for de fleste skibstyper, og fra disse databaser kan der trækkes helt up to date data ud til brug for en revision og opdatering af de statistiske beregningsprocedurer som programmerne hviler på. På DTU er der indenfor det sidste års tid udviklet et par computerprogrammer, som kan beregne fremdrivningsmodstanden for et skib i forskellige bølgehøjder. I de nye EEDI regler er det meget vigtigt at skibe fremover bliver konstrueret med tilstrækkelig fremdrivningseffekt, så de kan holde farten i dårligt vejr. Da emissionsstøtteprogrammet er i stand til at beregne EEDI for et konkret skibsprojekt vil det være oplagt at sammenkoble den med beregningsprogrammet for modstanden i bølger, så man derved opnår et meget stærkt skibsdesignværktøj indeholdende den seneste forskning og udvikling indenfor dette område. Den var et andet måle med den nuværende projekt. Projektet blev afsluttet tilfredsstilende den 30. juni For at sikre at nyeste version af programmerne og dokumentationsmaterialet kan rekvireres kvit og frit fra DTU, er de placeret på flg. link: Det kan allerede ses nu, at programmerne vil være til stor hjælp i projekteringsarbejdet for de omhandlende skibstyper, så man sikrer at skibe fremover får installeret den nødvendige effekt for sejlads i bølger. Også i det kommende IMO arbejde vil programmerne med stor sandsynlighed finde anvendelse, specielt efter at de nu er officielt placeret på DTU s hjemmeside. Derfor skal udtrykkes en stor tak til Den Danske Maritime Fond for støtte til denne værdifulde opdatering af det oprindelige emissionsstøttesystem fra 2012, så det nu også er sikret nogle år frem i tiden som et brugbart værktøj for skibsingeniører og andre der arbejder med skibsemissioner. 4

6 1. Baggrund Programmerne udviklet under udviklingen af beslutningsstøtte projektet har i høj grad været anvendt i undervisningen af studerende på DTU (obligatorisk program for faget Grøn skibsfart: Miljø og økonomi ). Derudover har programmerne løbende fundet anvendelse i regelarbejdet i IMO vedr. det såkaldte Energi Effektivitets Design Indeks (EEDI), da programmerne er i stand til at behandle de problemstillinger, der er forbundet med EEDI arbejdet. Herudover vides det, at flere eksterne parter anvender programmerne, herunder firmaet Vessel Performance Solutions in Lyngby. På WEBB Institute anvendes programmerne af professor Roger Compton i dennes undervisning af de studerende. Programmerne er siden deres udvikling i 2012 løbende blevet vedligeholdt og opdateret af Hans Otto Kristensen i eget regi. På det seneste er der i samarbejde med motor gruppen på DTU foretaget en programopdatering, så også effekten af Waste Heat Recovery (WHR) systemer indgår i de analyser og beregninger, som programpakken kan udføre, da sådanne systemer kan forbedre et skibs EEDI værdi ganske betydeligt. Inden for det seneste år er tilsvarende emissionsstøtte programmer udviklet for Ro-Ro skibe under et andet DTU projekt (Mitigating and reversing the side-effects of environmental legislation on Ro-Ro shipping in Northern Europe). Disse programmer viser sig netop nu særdeles nyttige I forbindelse med de alvorlige problemer som færgebranchen er løbet ind i, hvor man har opdaget at det vil blive meget svært at opfylde den kommende EEDI krav fra 2020 og fremefter. Med Ro-Ro programmerne er det muligt at se, hvilke parametre som er kritiske og ved hjælp af Ro-Ro programmerne har det været muligt, at levere materiale til de danske myndigheder til brug for de kommende forhandlinger under MEPC 70 i oktober Dette nævnes blot for at vise at grundkonceptet for emissionstøtteprogrammet også er brugbart for andre skibstyper. Med baggrund i ovenstående redegørelse kan det ses, at det er vigtigt at vedligeholde og opdatere emissionsstøtteprogrammerne for containerskibe, bulk carriers samt tankskibe. Som beskrevet i afsnittet vedr. idegrundlag er det også vigtigt at relevante nye beregningsværktøjer i dette tilfælde beregning af skibets fremdrivningsmodstand i bølger - inddrages i den samlede programpakke, så den nyeste forskning og udvikling bliver offentlig tilgængelig. I forbindelse med opdateringen vil der blive udviklet brugermanualer til programmerne, da den eneste form for brugermanual er en vejledning, som er indskrevet i de tre skibstypers regneark. På grund af den stigende kompleksitet og udvidelse af programpakken er det ikke længere tilstrækkeligt med en så begrænset vejledning, og det vil i høj gøre brugervenligheden endnu større med et større brugerantal til følge. 5

7 2. Projektets resultater og formidling I løbet af projektet blev der udarbejdede et sæt programmer, dokumentationsrapporter og vejledninger i følgende former: Report No. 1: Revision of statistical analysis and determination of regression formulas for main dimensions of container ships based on data from Clarkson Report No. 2: Revision of statistical analysis and determination of regression formulas for main dimensions of bulk carriers based on data from Clarkson Report No. 3: Revision of statistical analysis and determination of regression formulas for main dimensions of tankers based on data from Clarkson Report No. 4: Prediction of Resistance and Propulsion Power of Ships Report No. 5: Energy demand and exhaust gas emissions of marine engines Report No. 6: Manual for the SHIP-DESMO computer program for exhaust gas emission calculations for container ships Report No. 7: Manual for the SHIP-DESMO computer program for exhaust gas emission calculations for bulk carriers Report No. 8: Manual for the SHIP-DESMO computer program for exhaust gas emission calculations for tankers Alle de seneste forhold vedr. EEDI beregninger er inkluderet i de i alt 3 SHIP-DESMO beregningsprogrammer. Dette inkluderer også brug af de korrekte parametre for beregning af modstand i bølger, idet beregningsmodulet for netop bølgemodstandsberegninger nu er inkluderet i beregningsprocedurerne. Programmerne er allerede blevet benyttet af Hans Otto i nogle forskellige analyser til brug for arbejdet i IMO s miljøkomite (MEPC). Programmet blev også benyttet i DTU s kursus Grøn Skibsfart, som blev afholdt i juni måned, hvor de studerende fik stillet foreløbige programversioner til rådighed. Også de amerikanske miljømyndigheder har fået SHIP-DESMO modellen og har meldt positivt tilbage (se Bilag A.1). For at sikre at nyeste version af programmerne og dokumentationsmaterialet kan rekvireres kvit og frit fra DTU, er de placeret på flg. link: 6

8 I forbindelse med programmerne benyttes nogle licensbetingelser, der er vist i Bilag A. 7

9 Bilag A A.1. Kopi af mail fra USA's miljømyndighed A.2 License agreement and General Information LICENSE agreement Ship-Desmo-Tool is an Excel package for predicting energy demand and exhaust gas emissions from ships using empirical and semi-empirical methods based only on ship type and bulk parameters. Copyright (C) 2017 Hans Otto Kristensen and Harry B. Bingham, Mechanical Engineering, Technical University of Denmark This package comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY. This is free software and you are welcome to redistribute it under the conditions of the GNU General Public License version 3. Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal in the Software without restriction, including without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to the following conditions: The above copyright notice and this permission notice shall be included in all copies or substantial portions of the Software. THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE. General information The is the Ship-Desmo-Tool Excel package for predicting energy demand and exhaust gas emissions from ships using empirical and semi-empirical methods based only on ship type and bulk parameters. Documentation can be found in the eight reports which 8

10 are included with the Excel tools. This package is the result of work carried out by Hans Otto Kristensen during the period This version includes the DTU_AddedResistance_Tool developed by Harry B. Bingham, Jacob B. H. Hicks, Mads Martinsen and Christian S. Nielsen in a series of Masters Thesis projects over the period Part of this work, and this release of the tool, was supported by a grant from the Danish Maritime Fund in 2016, for which we are grateful. 9

11 Tak til Den Danske Maritime Fond Der skal udtrykkes en stor tak til Den Danske Maritime Fond for støtte til denne værdifulde opdatering af det oprindelige emissionsstøttesystem fra 2012, så det nu også er sikret nogle år frem i tiden som et brugbart værktøj for skibsingeniører og andre der arbejder med skibsemissioner 10

12 DTU Mekanik Sektion for Fluid Mekanik, Vandbygning og Maritim Teknik Danmarks Tekniske Universitet Nils Koppels Allé, Bygn Kgs. Lyngby Tlf.: Fax: