120. Hauptversammlung

Unbiased Automated Optimization of Ship Energy Systems

M. Sc. Mattis Molinski, Prof. Dr.-Ing. Thorsten A. Kern, Technische Universität Hamburg

Die globale Schifffahrtsindustrie ist einer der größten Produzenten klimawirksamer Emissionen und durch die stetig verschärften Emissionsziele der IMO einer konsequenten Dekarbonisierung verpflichtet. Insbesondere im Schiffneuentwurf müssen dafür umfassende Maßnahmen zur Effizienzsteigerung getroffen werden, die über inkrementelle Verbesserungen von Verbrennungsmotoren und strömungsoptimierten Rümpfen oder Propellern hinausgehen. Großes Potential liegt in der Verbesserung der Energiesysteme, von Architektur und Versorgungsstruktur bis hin zum Betrieb. Gleichzeitig steigt die Komplexität der möglichen Energiesystemkonfigurationen durch Maßnahmen wie hybrid-elektrischer Antriebskonzepte, Sektorenkopplung oder der Integration von Energiespeichern oder Brennstoffzellen. Diesem steigenden Entwurfsfreiraum wird im konventionellen Schiffentwurf mit einem konventionellen, iterativen Prozess begegnet, sodass primär intuitive Konzepte auf Grundlage vorheriger Designs verfolgt werden. Der an der TUHH am Institut für Mechatronik im Maschinenbau entwickelte „Maritime Energy System Optimizer“ (MESO) ist eine Methodik und ein Werkzeug zur ganzheitlichen Konfigurations- und Betriebsoptimierung der gekoppelten Energiesysteme eines Schiffes. Durch diese Optimierung werden unvoreingenommen auch Architekturen und Versorgungsstrukturen vorgeschlagen, die im konventionellen Entwurf keine Betrachtung fänden. In diesem Vortrag wird ein Einblick in das grundlegende Konzept von MESO gegeben, die Optimierungsmethodik erläutert und anhand von Fallbeispielen aus der Industrie erste Erkenntnisse beleuchtet. Abschließend wird ein Ausblick auf aktuelle und zukünftige Weiterentwicklungen gegeben.