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09.12.2019 | Pressemitteilungen

Der Maschinenraum der Zukunft

Bachmann wirkt an MARIN Zero Emissions Lab mit

Kommt man auf das Thema MARIN (Maritime Research Institute Netherlands) zu sprechen, ist es nicht verwunderlich, dass man als erstes Bild dazu das hydrodynamische Modellieren von Schiffen vor Augen hat. Das unabhängige Forschungsinstitut ist bekannt für seine Mehrzweck-Testbecken – vier davon liegen über der 220 m-Marke. Dieses Modellieren unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Außenhülle eines Schiffs gehört von jeher zur Kerntätigkeit von MARIN.


Eine der jüngsten Entwicklungen bei MARIN zeugt von der laufenden Erweiterung seines Tätigkeitsfelds. Gemeint ist das Zero Emissions Lab, das – wie der Name schon sagt – das Institut der Emissionsfreiheit und damit dem vielleicht dringlichsten Aspekt zukunftsorientierter und nachhaltiger Schifffahrt einen Schritt näher bringt.

„Entsprechend den Regelungen und Vorschriften für umweltfreundliche Schifffahrt bauen wir ein Labor für Emissionsfreiheit, in dem wir die Leistung der Antriebs- und Energieversorgungssysteme von emissionsfreien und klimaneutralen Schiffen konfigurieren und testen können“, erklärt Moritz Krijgsman, leitender Projektmanager bei MARIN. „Mit dem Zero Emissions Lab reagieren wir auf Anfragen des Marktes im Hinblick auf Emissionsfreiheit – sowohl im Inneren als auch an der Außenhülle des Schiffs. Dadurch schaffen wir eine smarte Verbindung zwischen Hydrodynamik und innovativen zukunftssicheren Schiffssystemen.“

Drei Treibstoffe für die Zukunft

Das 2017 ins Leben gerufene Zero Emissions Lab umfasst drei Bereiche. „Der erste Bereich ist die Hydrosystemgruppe, durch die wir mit unseren Kunden – vor allem Schiffseigner – zusammenarbeiten und sie bei Fragen zu Antrieb und Energieversorgung beraten, damit zukünftige Emissionsanforderungen erfüllt werden können.“

Während die Hydrosystemgruppe die Beratungsseite des Zero Emissions Lab abdeckt, ist der zweite Bereich zu hundert Prozent auf F&E ausgerichtet.  „Das ist das eigentliche Labor”, so Krijgsman  weiter. „Hier setzen wir die Informationen unserer Kunden als Spezifikationen für unser Labor ein – ihre Anforderungen bezüglich Leistung, Sicherheit, Zuverlässigkeit, Redundanz und Betriebsprofile.”

Das Zero Emissions Lab von MARIN unterstützt Konfigurationen für drei verschiedene ‘Zukunftstreibstoffe’, von denen zwei bereits ausgewählt wurden: Komprimierter Wasserstoff und Methanol, die in einem verkleinerten 100kW-Modell des Antriebs- und Energieversorgungssystems eines Schiffs umgewandelt werden. „Unsere Arbeit beschäftigt sich auch mit dem Einfluss dieser Kraftstoffe auf das Design eines Schiffs. Aus technischer Sicht haben alle diese Treibstoffe eine geringere Energiedichte als Diesel, weshalb sie erhebliche Auswirkungen auf das Design haben.“

Präzise Erstellung

Parallel zum eigentlichen Zero Emissions Lab läuft der dritte Bereich, das virtuelle Zero Emissions Lab. „Im Moment sammeln wir Daten aus der stationären und dynamischen Modellierung der verbundenen Komponenten und erstellen ein numerisches Modell in Simulink, das manchmal auch als digitaler Zwilling bezeichnet wird. Hier können wir alle Arten von mechanischen, elektrischen, steuerungstechnischen und hydrodynamischen Prozessen modellieren“, merkt Krijgsman an. Da dieser digitale Zwilling eine exakte Kopie des realen Systems darstellt, muss er auch über dessen 100kW-Kapazität verfügen.
„Diese digitale Version des Zero Emissions Lab wird mit den Daten geschaffen, die von den integrierten Bachmann-Reglern gesammelt werden. Diese Daten ermöglichen die präzise Erstellung des digitalen Zwillings“, sagt Joeri ten Napel, Key Account Manager Marine und Offshore bei Bachmann Electronic.

„Die Verarbeitungsgeschwindigkeit ist ein Grund, warum wir uns an Bachmann gewendet haben“, fügt Krijgsman hinzu. „Neben der Hardware-in-the-Loop-Fähigkeit und Kompatibilität mit der Simulink-Umgebung war das ein zusätzliches Kriterium. Aber ich muss betonen, dass auch die Menschen wichtig sind. Wir arbeiten gerne mit serviceorientierten Menschen zusammen, die uns helfen können. Wenn wir in einer komplizierten Situation stecken, bekommen wir Unterstützung von Bachmann. Das ist so seit unserer ersten Zusammenarbeit für das Treibstoffzellenboot in Amsterdam 2009.“

Vergrößerung

Im Bereich der Umlegung von Modelltests auf reale Situationen lassen sich die Verbindungen zwischen MARIN und Bachmann ebenfalls erkennen. Ten Napel: „MARIN baut eine präzise virtuelle Umgebung unter Einsatz von Modulen entsprechend den Anforderungen der Industrie und vergrößert sie dann basierend auf den Kenntnissen der Schwierigkeiten und Prozesse in der nautischen Forschung, die das Institut über Jahrzehnte hinweg aufgebaut hat. Es ist jedoch noch immer eine Herausforderung, die virtuelle und die reale Welt zu verbinden. Bachmann sorgt für diese Verbindung – bei der Modellierung, der Codegenerierung, den HIL-Tests und während des Betriebs und der Überwachung.”

Gleichgültig, wie genau das virtuelle Labor ist, wird es immer notwendig sein, reale Messungen an realen Schiffen vorzunehmen. „Manche Dinge können nur in der Praxis evaluiert werden“, erklärt Krijgsman. „Obwohl die Ergebnisse aus dem Zero Emissions Lab – sowohl real als auch virtuell – vielfältige Informationen zur Verbesserung von Design und Designregeln liefern werden, glauben wir, dass dennoch physische Validierungen in der realen Umgebung notwendig sein werden. In dieser Hinsicht sind elektronische Steuerung und Automatisierung wesentliche Bestandteile zukünftiger Energiesysteme. Ohne sie können wir die maritime Energiewende nicht schaffen.“