Die Schifffahrtindustrie sieht sich weltweit mit der Herausforderung konfrontiert, sich so weit wie möglich zu dekarbonisieren. Diese Herausforderung darf nicht nur die Betriebsphase von Schiffen umfassen, sondern auch die ressourcenintensive Bauphase. Zunehmend kommen zur Reduktion von Treibhausgasen im Schiffsbetrieb Energy Saving Devices (ESD) zum Einsatz, z. B. in Form von Nachstromausgleichsdüsen und neuerdings auch von Bugflossen.
| Titel: | ESDP@ODC – Energy Saving Devices und Propeller unter Off Design Bedingungen |
| Laufzeit: | 2025 – 2028 |
| Projektmanager: | Pascal Anschau |
| Förderung: | Bundesministerium für Wirtschaft und Energie |
| Projektträger: | Projektträger Jülich GmbH |
| Reg.-Nr.: | 03SX641A |
Den Bemühungen um ein materialsparendes Design solcher ESDs stehen Anforderungen der Klassifikationsgesellschaften zum betriebssicheren Entwurf entgegen. Der Nachweis wird meist numerisch erbracht, mit vereinfachenden Verfahren und Lastannahmen. Reale, im Betrieb auftretende Lasten werden wegen des erheblichen rechnerischen Aufwandes und/oder den herausfordernden Experimenten und Messtechniken i. A. nicht berücksichtigt. Für ESDs und Propeller stellt der Betrieb unter realen Bedingungen, zu denen u. a. auch Crash-Stops und extreme Seegänge gehören, die größte Belastung dar; gleichzeitig sind die dabei auftretenden Kräfte eben nicht hinreichend genau bekannt. Im Entwurf werden daher konservativ abgeschätzte hohe Sicherheitszuschläge beaufschlagt, die unnötig Material und Energie kosten und ggf. ein hydrodynamisch optimiertes Design nicht realisierbar machen. Es fehlen in dieser Designphase also detaillierte Kenntnisse über die Belastungen im Betrieb, denn Messungen an der Großausführung sind bisher nur sehr begrenzt umsetzbar. Modellversuche werden i. A. nur für Designbedingungen durchgeführt, und die instationäre Berechnung dieser Kräfte ist bisher noch keine industrietaugliche Praxis.
Off-Design-Zustände wie Seegang haben aber auch das Potential, die Energiebilanz eines Schiffes im Betrieb zu verbessern, indem aus der Bewegung des Schiffes im Seegang durch entsprechende Flossensysteme Vortrieb gewonnen wird. Ein einfach und kostengünstig nachrüstbares Flossensystem stellt wahrscheinlich eine effektive Maßnahme zur Treibhausgas-Reduktion bei Schiffen dar, jedoch fehlt ein validiertes, generisches Verfahren zum Entwurf solcher Flossensysteme. Auch ist die numerische Modellierung nicht trivial, und der versuchstechnische Nachweis von erreichten Leistungseinsparungen ist bisher nur unbefriedigend möglich.
Im Projekt werden fortgeschrittene Messtechniken für Messungen am Modell und der Großausführung entwickelt, um belastbare Messdaten für ein effizienteres Design von Propellern und ESDs zu erhalten. Außerdem soll eine versuchstechnisch abgesicherte numerische Methodik zum Entwurf eines Bugflossensystems entwickelt werden.