Evaluation of operational factors for the energy efficiency optimization of high-speed roro vessels by trim optimization

Abstract

Yakıt Verimliliği, denizcilik endüstrisindeki Enerji Verimliliği Yönetiminin temel sorunudur. Gemi işletme maliyetinin en önemli kısmı, Sera Gazı (GHG) emisyonları üzerinde de büyük etkisi olan yakıt tüketimidir. Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO), faaliyette olan gemilerin etkinliği hakkında bilgi sağlayan Enerji Verimliliği Operasyonel Göstergesini (EEOI) geliştirmiştir. Yakıt tüketimi, EEOI hesaplamasında ana kriterdir ve, hız ayarlaması, sefer planının iyileştirilmesi, hava durumu rotaları ve sefer sürelerinde düzenleme gibi birçok operasyonel standard, yakıt tüketimini azaltmaya odaklanmaktadır. Trim optimizasyonu, IMO tarafından belirtilen en çok kullanılan yakıt tasarrufu sağlayan yöntemlerinden biridir. Literatürdeki Trim optimizasyon çalışmaların bir kısmı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) hesaplamaları ve diğer teorik yöntemler ile ilgilidir. Bununla birlikte, Literatürde, CFD yöntemi ile hesaplanan sonuçların, gerçek alan verileriyle karşılaştırmasını sağlamak ve değerlendirmek için CFD sonuçlarının gerçek hayata uygulanması hakkında daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. Bu çalışmada, yüksek hızlı RO-RO gemilerinin gerçek saha verileri ile farklı deplasman ve hızlara karşılık gelen optimum trim koşullarını tanımlamak için CFD yöntemiyle üretilen Trim optimizasyon yazılımının sonuçları karşılaştırılmıştır. DNV GL tarafından geliştirilen CFD hesaplamaları temeline dayanan ve özel olarak dizayn edilmiş Trim Optimizasyon yazılımı (Eco Assistant) bu çalışmada seçilen sister gemiler tarafından kullanılmıştır. Verilerin elde edildiği gemiler, 2005 yılında aynı tersanede inşa edilmişler ve aynı teknik detaylara sahiplerdir. Aynı coğrafi bölgedeki belirli limanlar arasında aynı karina performansı ve deplasman ile seferlerini tamamlamışlardır. Test gemilerinin gerçek alan verileri, ISO 19030 Standartları metodolojisi ile değerlendirilmiş olup karina performansı, makine ve pervane sistemi ve deplasman gibi enerji verimliliğini etkileyen operasyonel faktörler elemine edilmiş ve tailed sample t-test ile istatistiksel olarak analiz edilmiştir ve Trim optimizasyonu yazılımının vermiş olduğu yakıt tasarrufu sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak CFD hesaplamalarına dayanan trim optimizasyon yazılımının test edilen gemiler arasında sadece bir tanesinde yakıt tasarrufu sağladığı gözlemlenmiştir

Fuel-Efficiency are the primary concern on management of Energy Efficiency in the maritime industry. The most substantial element of the running cost of vessels is fuel consumption, which also has a huge effect on Global Greenhouse Gases (GHG) emissions. International Maritime Organization (IMO) has formed the Energy Efficiency Operational Indicator (EEOI), which gives data concerning the energy of the ships in operation. The fuel consumption is the principal figures for the prognostication of EEOI and many operational standards are focusing on reducing fuel consumption such as speed adjustment, improvement of voyage plan, routing according to the weather forecast and arranging on time schedules. Trim optimization is one of the most used fuel-saving methods specified by IMO. Several of the studies in the literature are about Computational Fluid Dynamics (CFD) calculations and other theoretical methods. However, Literature needs more studies about the implementation of CFD results to real-life to evaluate if calculated results confirmed with the real-field data. During this research, real course data of high-speed RO-RO vessels evaluated and compared the outcomes of the Trim optimization software which is generated with the CFD method to define optimum trim conditions of these vessels corresponding with different displacements. Specially designed Trim Optimization software (Eco Assistant) based on CFD calculations developed by DNV GL was used by sister ships selected in this study. The vessels in which the dataset was obtained were built-in the identical shipyard in 2005 and had the equivalent technical details. They have completed the same Hull performance and displacement between certain ports in the same geographical area. The actual field data of the test vessels were evaluated with the methodology of ISO 19030 Standards to eliminate of operational factors affecting the energy efficiency such as hull performance, engine, propeller system ,displacement and speed, statistically analysed by means of tailed sample t-test and the fuel-saving results of Trim optimization software compared with the actual fuel consumptions outcomes. As a result, it has been observed that trim optimization software based on CFD calculations provides fuel saving among only one of the vessels tested.