VISER VEI: Med batteripakke, brenselcelle og LNG-drift vil Viking Lady bli skikkelig hybrid. Her på vei inn til klimatoppmøtet i København i 2009. (Bilde: Kjetil Malkenes Hovland)

Viking Lady blir sjøens Prius

  • Industri

Fellowship 3:

  • Mål: Utvikle et hybridkonsept for skip
  • Partnere: Eidesvik Offshore (rederi), Wärtsilä Norway (motor, elektro-, kraftelektronikk og kontrollsystemer samt integrering av systemer ombord), Det Norske Veritas (prosjektledelse, risiko og sikkerhetsanalyse, regel- og klassifiseringsutforming)
  • Budsjett: 38 millioner kroner, derav 40 % fra Norges forskningsråd
  • Tidsramme: 2011 - 2013

Prosjektinnhold:

  • Bygging av hybridsystem ombord på Viking Lady
  • Testing av hybridsystem ombord på Viking Lady i forskjellige driftskondisjoner
  • Verifikasjon av effekt av hybridsystem ved målinger ombord
  • Simulering av hybridsystem
  • Optimalisering av hybridsystem gjennom kalibrete modeller
  • Utvikling av DNV-regler for hybridfremdrift av skip

Teknologi:

  • Batteripakke med styringssystem fra Corvus, Vancouver Canada
  • Kombineres med MTU brenselcelle og Wärsilä Dual Fuel.motorer (LNG og diesel)
  • Brenselcelle (smeltekarbonat-teknologi) på 320 kW for marin installasjon
  • Hybridsystem, kontrollsystemer, DC distribusjon og kraftelektronikk av Wärsilä

Viking Lady:

  • Rederi: Eidesvik Offshore
  • Skipstype: Forsyningsskip (PSV)
  • Lengde: 92 m
  • Bredde: 21 m
  • Fart: 15,5 knop
  • Dekksareal: 945 m²
  • Motor: Fire Wärtsilä GR32DF (duel fuel, kan bruke både LNG og diesel), hver på 2010 kW
  • Generatorer: 4 x Alconza, hver på 1950 kW.
  • Brenselcelle: 320 kW fra MTU (tilsvarer 320 panelovner på 1000 W)
  • Skipet er bygget ved Westcon 2009.

Kort fortalt skal det installeres en batteripakke om bord. Den lades opp av brenselcellen og av gassmotorene.

Optimalisert

Dermed kan skipet minske drivstofforbruket og utslippene enda mer.

Batteriene gjør det mulig å kjøre motorene mer optimalt gjennom å lagre energi i batteripakken når kraftbehovet er lavt og hente energi fra lageret for å ta last topper.

– Verken brenselcellen eller gassmotorene, det vil si dual fuel-motorene, er optimale på å takle variabel last. De er mest effektive når de kjøres på jevn last. Ved å lagre energi på batteri og ta det ut raskt ved behov, kan vi spare veldig mye drivstoff og dermed redusere utslipp betydelig, sier Bjørn-Johan Vartdal, leder for hybridprosjektet.

NYPLØYING: Prosjektleder Bjørn-Johan Vartdal fra DNVs forskningsavdeling leder Fellowship III. Viking Lady skal bli sjøens Prius, verdens første hybride offshorefartøy.
NYPLØYING: Prosjektleder Bjørn-Johan Vartdal fra DNVs forskningsavdeling leder Fellowship III. Viking Lady skal bli sjøens Prius, verdens første hybride offshorefartøy. Tore Stensvold

Prius på havet

Partnerne som står bak forsøket med brenselcelle på forsyningsskipet Viking Lady, fant i fellesskap ut at det var enda mer å hente av miljøgevinster om bord på skip.

Dermed satte de i gang Fellowship III, et nytt tre-årig prosjekt der de utvikler havets Prius-variant.

De som står bak er rederiet Eidesvik Offshore, Wärtsilä og Det Norske Veritas. Prosjektet støttes med ca. 15 millioner kroner av Norges forskningsråd. Totalt budsjett er på 38 millioner kroner.

Les også: Vil prøve brenselcelle på større ferge

Rask nedbetaling

Prosjektleder Bjørn-Johan Vartdal fra DNVs forskningsavdeling er forsiktig med å spå hva et hybridskip kan spare av drivstoff med å kombinere batteri, brenselcelle og DF-motorer. Det er svært avhengig av skipets driftsprofil.

– Et konservativt anslag er 20 prosent for et skip som Viking Lady med et optimalisert totalanlegg. Nedbetalingstiden gjennom drivstoffbesparelser for å installere en fullskala batteripakke er da om lag to år, sier Vartdal.

Først

Administrerende direktør i Eidesvik Offshore, Jan Fredrik Meling, tror gevinsten kan bli enda større.

– Det gjenstår en del målinger og beregninger, men det vil ligge rundt 20–30 prosent, tror Meling.

Han sier at Eidesvik Offshore drives av å være ledende på å ta i bruk ny teknologi. Rederiet var først med LNG-drift av offshoreskip, først med å installere brenselcelle på Viking Lady og nå med hybrid.

– Vi håper å bli den første til å bestille et fullskala forsyningshybrid-skip, sier han til Teknisk Ukeblad.

Administrerende direktør Jan Fredrik Meling, Eidesvik Offshore. Ansatt fra 2005, da rederiet ble børsnotert. Eidesvik er kjent for å gå foran i miljøtankesett og HMS. Første med LNG-drevne supplyskip og test av  brenselcelle på 320 kW på LNG-drevne Viking Lady.
FØRST: Administrerende direktør Jan Fredrik Meling i Eidesvik Offshore er opptatt av å være først med det mest miljøvennlige offshorefartøyet. Tore Stensvold

Store lastvariasjoner

Det er imidlertid et stykke fram, ifølge Vartdal.

– Vi setter i gang målinger av effekt, energibruk og utslipp i ulik operasjonsmodus slik at vi har godt sammenligningsgrunnlag. Neste skritt er landtesting av systemene i løpet av 2012 og installasjon og prøvedrift på skipet i 2013, opplyser Vartdal.

Han tegner en x- og y-akse og viser hvordan motoren utsettes for variable laster under en DP-operasjon (dynamisk posisjonering, det vil si skipet holdes på plass med bruk av dreibare propeller) og ved transitt. Når skipet stamper i bølger, endres motorlastene raskt. Det er dype daler og høye topper på kurven. Det er milevidt fra ideallinjen, det vil si der motoren går mest mulig miljø- og drivstoffvennlig.

– Målet er at batteriet kan ta toppbelastningene og at motoren og brenselcellen lader batteriet når effektbehovet er lavere, sier Vartdal.

Offshorefartøy er ideelle for hybriddrift. Hybrid vil også være aktuelt for andre typer skip som har store variasjoner i energiforbruk, blant annet ferger og taubåter.

Brenselscelle (hvit container) og elektrisk system (blå) i "hangaren" under overbygget.
VikingLady ¿ PSV. Rederi: Eidesvik. Forsyningsskip som går på LNG og har en 320 kW brenselcelle om bord. FoU-prosjekt FellowShip. Eidesvik, DNV, Wärtsilä, MTU. Bygget ved Westcon 2009.
– Svært positivt PAKKER: Brenselcelle med styringssystemer er plassert i containere under lugardelen på Vikign Lady. Brenselcelle testes for å erstatte dieseldrevet hjelpemotor . Tore Stensvold

– Svært positivt

Miljøorganisasjonen Zero tar imot hybrid-nyheten med glede.

– Det er svært positivt at de tre Fellowship-partene tar prosjektet enda et skritt videre, sier Olav A. Opdal i Zero til TU. Han ser også for seg at skip med batteripakke kan lades opp ved landligge.

– En slik plug-in løsning vil være enda en positiv utvikling, sier Opdal.

Den tanken er ikke ny for Fellowship III.

– Vi ser for oss at batteri kan brukes når skipet nærmer seg land, ved kailigge og når skipet går ut. Da vil de lokale utslipp bli svært små. En mulighet er også å lade batteriet om landstrøm er tilgjengelig, sier Vartdal.

DNV utvikler regelverk og klassekrav til hybridskip underveis i prosjektet.

Litium-polymer batteri

Kraft- og energistyring gjennom integrasjon av lagringskapasitet er noe av det mest kompliserte ved hybriddrift. Prosjektet har allerede kjøpt inn batteripakke med tilhørende styringssystem fra en kanadisk leverandør.

Batteriet er av typen litium-polymer og er på 0,5 MWh. Den kan under kortere perioder kunne bidra med opp til 5 MW. Et fullskala batteri bør være på 3 MWh for skip av Viking Ladys størrelse og operasjonsprofil.

DNV har spurt batterifabrikanter etter miljø- og energidata fra produksjonen av batteriene.

– Det må vi ha for å kunne få et komplett miljøregnskap for Viking Lady og batteriinstallasjonen. Foreløpige beregninger viser at dette ikke vil påvirke den totale miljøgevinsten i stor grad, sier Vartdal som også har spurt Toyota om de kan få bruke Prius-navnet om prosjektet.

– Toyota har det til vurdering på høyeste hold, sier han.

Les også: På tokt med Viking Lady

Nordens største elbilkonferanse
Få med deg «Nordic EV Summit 2017» tirsdag 7. februar.
Union Scene, Drammen, Norway.