Emission

EmissionSEA - Extrapolation der Emissionen von Schiffen

Globale Klimaziele, strengere Emissionsvorschriften und ein spürbarer Kostendruck führen zu immer größeren Anreizen, die Schiffsemissionen zu reduzieren und die Energieeffizienz der Schifffahrt zu steigern. Insbesondere die seit dem 01.01.2018 geltende EU-Berichtsverordnung über CO2-Emissionen aus, in und innerhalb der Europäischen Union hat zu einer Steigerung der Energieeffizienz der Schifffahrt geführt. Die Angabe der CO2-Emissionen ist verpflichtend. Allerdings gibt es derzeit keine ausreichend geeigneten Methoden, um die gemeldeten Emissionen zu validieren, da die Schiffe weltweit im Einsatz sind und die Routen aufgrund ungünstiger Wetterbedingungen neu berechnet werden, können Hochrechnungen wie im Straßenverkehr nicht durchgeführt werden.

Ziel ist es, eine Methodik zur quantitativen Bestimmung der CO2-Emissionen der Schifffahrt zu entwickeln. Mit Hilfe von Daten aus dem automatischen Identifizierungssystem (AIS) werden Bewegungsinformationen in Beziehung zu Schiffsgröße, Geschwindigkeit und meteorologischen und ozeanografischen Umweltbedingungen gesetzt. Mehr als 500.000.000 tägliche AIS-Datensätze von Hunderten von eigenen und Tausenden von kooperativen AIS-Basisstationen sowie detaillierte Schiffsdaten einschließlich Informationen über die Hauptantriebsanlage stehen JCS zur Verfügung und bilden die Datengrundlage für das Projekt. Daten über Treibstoffverbrauch und Emissionen sind nicht öffentlich zugänglich und stellen die zu schließende Lücke dar.

Meilensteine

Position Datenaufbereitung und Qualitätsverbesserung

Datenerfassung, -analyse und -bereitstellung sind zentrale Aspekte des Projekts und werden von JCS umgesetzt. Es gilt, die Verfügbarkeit und Nutzbarkeit der Daten zu prüfen und sie über leistungsfähige Schnittstellen bereitzustellen. AIS-Daten, Umweltdaten und Schiffsdaten müssen den Projektpartnern durch den Aufbau einer geeigneten Datenbank zur Verfügung gestellt werden. Es soll eine Infrastruktur aufgebaut werden, die es den Partnern ermöglicht, die entwickelten Algorithmen zu testen. Die rund 300 Milliarden Bewegungsdatensätze von 2018 bis 2019 sowie die Wetterdaten werden zur Verfügung gestellt. Aus den 500 Millionen täglichen Aufzeichnungen sollen 3,6 Millionen stündliche Meldungen für voraussichtlich 150.000 Schiffe generiert werden. Da es in dicht befahrenen Gebieten zu Signalkollisionen kommen kann und einzelne Meldungen möglicherweise nicht korrekt empfangen werden, wird in diesem Arbeitspaket zunächst die AIS-Datenqualität verschiedener Quellen verglichen und anschließend die Datenqualität verbessert. Die Untersuchungen werden insbesondere vom DLR durchgeführt.

Referenz Schiff Erzeugung

Für jedes erforderliche AIS-Gerät Schiff sollte die Berechnung des ausgestoßenen Kohlendioxids möglich sein. JCS verfügt über sehr detaillierte Informationen für praktisch alle Schiffe. Vor allem für Neubauten sind aber möglicherweise noch nicht alle erforderlichen Daten verfügbar. Deshalb wurden mehr als 450 Schiffsmodelle erstellt, die bei fehlenden Detaildaten als Berechnungsgrundlage dienen. Diese wurden vom CML entwickelt.

Das Widerstandsmodell

Für eine zuverlässige Abschätzung der Emissionen ist die Entwicklung eines komplexen und innovativen Modells zur Darstellung des Widerstandes des Schiffsrumpfes erforderlich. Dieses Paket umfasst die Entwicklung eines Rumpfwiderstandsmodells auf der Grundlage von AIS-, Wetter-, Umwelt- und statischen Schiffsdaten. Dieses Arbeitspaket wurde hauptsächlich vom CML entwickelt.

Das Emissionsmodell

Für die endgültige Emissionsberechnung ist es notwendig, die erforderliche Motorleistung auf der Grundlage des Schiffswiderstands zu bestimmen. Von der HSW wurde ein Softwaremodell entwickelt, in dem die benötigte Treibstoffmenge auf der Grundlage der erforderlichen Motorleistung einschließlich aller Hilfsaggregate berechnet wurde. Daraus wird unter Hinzunahme der wahrscheinlichsten Kraftstoffart die Emission berechnet.
Für die Berechnung wird die tatsächliche Ausrüstung von mehr als 60.000 Schiffen verwendet. Ist das untersuchte Schiff nicht in diesen 60.000 enthalten, wurden mehr als 450 Querschnittsschiffe generiert, die als Schiffsmodell-Fallback für die Berechnung verwendet werden.

Validierung und Echtzeitfähigkeit

Das Hauptziel dieses Projekts ist die Schaffung eines Instruments für die Emissionsprognose und -schätzung. Durch die assoziierten Partner wurden Verbrauchsdaten für eine große Anzahl verschiedener Arten von Schiffe, in verschiedenen Fahrtgebieten, Jahreszeiten und Bedingungen bereitgestellt. Diese wurden zur Kalibrierung des Widerstands-, Motor- und Emissionsmodells verwendet. Nach intensiven Tests wurde nachgewiesen, dass die Ergebnisse hinreichend genau waren, um unter fast allen Betriebsbedingungen mit der Realität vergleichbar zu sein. Auch die Skalierbarkeit der IT-Infrastruktur konnte nachgewiesen werden.

Prototyp

Anhand von Nutzerumfragen wurde ermittelt, welche Erwartungen sie an die Validierung von Emissionen haben. Dies spiegelt sich im Frontend wider. Die JAKOTA Design Group ist für dieses Arbeitspaket verantwortlich. Es ist nun möglich, dass der Benutzer ein beliebiges Schiff auswählt und die Co2-Emissionen berechnen lässt. Diese können dann mit den MRV-Daten verglichen werden. Dies ermöglicht es den Schiffseignern, ihre Daten vor der Übermittlung zu überprüfen (Kontrolle auf menschliche Fehler). Die Seeverkehrsbehörden haben nun auch die Möglichkeit, die gemeldeten Emissionsdaten auf Anomalien zu untersuchen. Diese Arbeit

Veranstaltungen

Schiffbau, Maschinen- und Meerestechnik (SMM) Hamburg

Wann: 02. Februar 2021

Präsentation des EmissionSEA-Projekts durch die Partner auf der internationalen Leitmesse der maritimen Wirtschaft in Hamburg

EUROPÄISCHE NAVIGATIONSKONFERENZ 2020 (Online)

Wann: 23. November 2020

Vorstellung des Projekts EmissionSEA durch das Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen CML

Internationale Logistik-Konferenz Hamburg (HICL)

Wann: 23. September 2020

Rundtischgespräch über neue Wege der Wertschöpfung in Lieferketten und Logistik

Presse und Medien

EmissionSEA: Bewertung der CO2-Emissionen von Schiffen

Beim gestrigen 1. Statustreffen des Forschungsprojekts EmissionSEA tauschten sich die Projektmitglieder über ihre bisherigen Arbeiten aus. Fraunhofer CML, Hochschule Wismar, DLR, JAKOTA Design Group und FleetMon...

Mehr Transparenz bei der Berichterstattung über CO2-Emissionen im Seeverkehr

FleetMon arbeitet mit weltweiten Logistik- und Speditionsunternehmen sowie mit Bundesministerien, Hafenbehörden und unabhängigen Forschungsinstituten zusammen.