Det dansk-færøske ingeniørfirma GreenSteam har udviklet en computermodel til at beregne, hvordan man bedst placerer et skibs ballastvand for at opnå det optimale trim.

Spar minimum to procent brændstof, lover GreenSteam, der netop har præsenteret produktet på verdens største maritime messe, SMM2012 i Hamborg. Her var der netop stor fokus på teknologier til at efterkomme de krav til energieffektivitet, der i 2013 og årene fremover vil ramme skibsrederne.

Ballastvand er det vand, et skib uden køl pumper ind i store tanke nærmest bunden for at holde skibet stabilt på havet, og et skibs trim er forskellen mellem dybgangen for og agter. Trimmet har direkte indflydelse på, hvordan bulben, den runde snude i havoverfladen ved skibets stævn, bryder bølgerne.

»Det er hele tiden et spørgsmål om at bryde vandet rigtigt,« siger Thomas Flinth, General Manager, Sales & Marketing fra GreenSteam.

Placeres bulben optimalt, vil skibet opnå maksimal fremdrift i forhold til energiforbruget i motorerne, og derfor vil alle afvigelser fra optimeringen selvsagt være spild af brændstof.

Det er dog en relativt kompleks størrelse at regne ud, da skibets totale vægt med og uden last ændrer på skibets dybgang, der igen influerer andre faktorer, og oven i det spiller vejr, vind og ikke mindst skibets hastighed også en væsentlig rolle.

Prøv selv at sammenholde 25 faktorer i hovedet, og læg det til grund for, hvordan du vil placere ballastvandet. Eller bare tag den på øjemål og vaterpas med de helt store containerskibe, velvidende at det er marginalerne, der tæller.

»Et skibs optimale trim beregnes typisk i designfasen, men det holder sjældent, når skibet kommer ud i virkeligheden,« siger Thomas Flinth:

»Det er ligesom, hvis du får at vide, at bilen kører 17,3 kilometer på literen, men det gælder jo kun ved bestemte måder at køre bilen på.«

Går efter højthængende frugter

Det skal ikke forstås som, at man ikke historisk set har prøvet at optimere skibenes fremdrift i alt lige fra designfasen til, hvordan man styrer skibet mest økonomisk, mens det sejler. Det er deraf bulben og udtryk som 'slow steaming' (langsom sejlads for at spare energi pr. sømil) kommer.

Men med GreenSteams computeranalyse sammenholder man de væsentligste data i en ligning udelukkende med henblik på at optimere i retning af det trim, der giver den bedste fremdrift, for at man igen kan lette foden fra speederen og spare brændsel.

Det nærmer sig de sidste marginaler inden for trim-optimering, der gås efter her, men det kan hurtigt komme til at dreje sig om meget energi og derfor mange penge, som kan spares.

GreenSteam har udviklet og testet deres computer-teknologi i samarbejde med rederiet Norden.

Over 66 sejladsdage lod de Nordens fragtskib sejle med det nye udstyr og instruks om bare at sejle, som de plejede. I den periode kunne GreenSteam-konsollen samle data og lige lære skibet at kende.

Efterfølgende har ingeniørerne udskrevet et koordinatsystem med to grafer: én, der viser skibets faktiske trim, og én med skibets udregnede optimale trim.

Mange af dagene ligger de to grafer meget tæt på hinanden, og på andre dage var der en afvigelse på hen mod fire meter fra den optimale placering af bulben ned til der, hvor den faktisk var. Det generelle billede var, at trimmet typisk var en meter over det optimale. Set fra siden vil skibet ligge lidt for højt med forenden. En meter lyder måske ikke af meget, når det drejer sig om et skib på 250 meter.

»Faktisk viser det sig, at skibet optimalt set skulle sejle en smule mere på næsen. Men hvis du siger det til kaptajnen, lytter han ikke til det, da det føles helt unaturligt. Søfolk er ofte meget konservative,« siger Thomas Flinth, der selv har sejlet på et af Maersks skibe.

»Så nu har vi udviklet en computermodel, der kan fortælle dem det.«

Med Nordens fragtskib kunne opnås en besparelse på 2,4 procent brændstof, hvilket svarer til 150.000 dollar om året.

Det der måles på og med

De fleste data til udregningen indhentes via udstyr, som allerede findes på skibet. Blandt andet data fra gyrokompasset, roret, brændstoforbruget, ekkolod og GPS. Ud over måleudstyr, som allerede findes på skibet, bliver det forsynet med superfølsomt udstyr til at måle trim og skibets bevægelser. På skibets sider monteres mikrobølgeradarer, som måler skibets dybgang.

Alle opsamlede data bliver så til en historisk beskrivelse af, hvad skibet har været udsat for, og hvordan det har reageret på det. Ud fra det kan systemet rådgive besætningen om at ændre på forskellige parametre for at optimere fremdriften.

Dog kan der være nogle af parametrene, som enten ikke kan optimeres, eller som kaptajnen ikke agter at følge. Ønsker man for eksempel en bestemt hastighed, der er uden for kategorien 'slow streaming' og derfor ikke er energioptimal, vil udregningen stadig kunne vejlede kaptajnen om, hvordan han kan placere sin ballast for at trimme bedst og få mest ud af brændstoffet ved den ønskede hastighed. Eller hvis skibet er udstyret med dele, der ikke er energimæssigt optimale eller er lastet, så dybgangen ikke er perfekt, vil analysen stadig tage afsæt i, hvad der er at arbejde med.

»Jo mere data udstyret samler, desto mere præcis bliver rådgivningen,« siger Thomas Flinth.

Følger de bløde kurver

»Normalt, når et skib sejler fra A til B i løbet af en uges tid, piller man ikke ved ballasten for at trimme skibet undervejs. Så som noget helt banebrydende giver vores system også den mulighed. Skifter man for eksempel kurs, påvirker det også vindretningen, og da vil skibet kunne justere på ballasten for igen at sejle optimalt,« siger Thomas Flinth.

Der går formentlig nogen tid, før systemet udvikles til selv at styre ballasten, uden at besætningen behøver vide af det. Skulle det hele bare ordnes i real tid, uden menneskelige indgreb, kunne man ifølge Thomas Flinth risikere at sætte besparelsen over styr, hvis pumperne, der flytter ballasten, kører for meget, i forhold til hvad der vil være at hente i brændstofbesparelser.

»Vi følger de bløde kurver,« siger han, og ud fra dem har GreenSteam sparet mindst to procent brændstof på de skibe, de har undersøgt.

En realistisk tilbagebetalingstid for systemet på et skib som det testede er på omkring et halvt år.