Kranene på Herøya skal være elektriske. (Bilde: Yara/Kongsberg Maritime)

Norwegian Tech Awards 2017 - Yara - Kongsberg Maritime

Verdens første autonome, elektriske containerskip skal erstatte titusener av lastebilturer på veiene

MV Yara Birkeland er kandidat 3 til Norwegian Tech Award 2017.

NORWEGIAN TECH AWARDS KANDIDAT 3

HVA: Verdens første kommersielle fartøy som skal seile uten kaptein og mannskap i 2020/2021
HVEM: Yara/Kongsberg Maritime

Yara og Kongsberg Maritime lanserte planene om verdens første kommersielle, elektriske og autonome containerskip i april i år. Bare fire måneder etter var design ferdig - og modelltesting i basseng i gang.

Tidsplanen, som innebærer fullt ut autonom seilas i 2020, følges til punkt og prikke. De første autonome prøveseilasene er planlagt til første kvartal 2019, men da med fullt mannskap om bord.

Skipet blir bygget med en broløsning og mannskapsfasiliteter i container-modul. Det kan løftes av når skipet er modent for selvkjøring og regelverk, og alt annet er på plass.

Svært mye av teknologien for autonome fartøy er allerede utviklet. Den store jobben er å sy det sammen og samtidig utarbeide klassekrav og regelverk.

Sjøfartsdirektoratet og Kystverket jobber side om side med Yara og Kongsberg, mens DNV GL utarbeider klassekravene.

Uønsket veitrafikk

Her fra Herøya skal Yara Birkeland ta med seg containere, lastet med gjødsel. Intern transport, kraner og kaianlegg med lastekraner skal fungere autonomt og elektrisk.
Her fra Herøya skal Yara Birkeland ta med seg containere, lastet med gjødsel. Intern transport, kraner og kaianlegg med lastekraner skal fungere autonomt og elektrisk. Foto: Tore Stensvold

Logistikkdirektør Bjørn Tore Orvik i Yara fikk ideen til det autonome fartøyet i fjor.

Kartet viser hvor det autonome skipet MV
Kartet viser hvor det autonome skipet MV "Yara Birkeland" skal seile, fra Herøya til Brevik og Larvik containerterminaler. Foto: Kjersti Magnussen/Google Maps

– Vi får fra 2018 en volumøkning på 25 prosent i container fra fabrikken på Herøya. Det betyr årlig 20.000 containere på trailere fra fabrikken til havnene i Brevik og Larvik. Det fikk oss til å vurdere feederskip igjen, sier Orvik. 

Tidligere ble det sett på som for kostbart å ha egne feederskip. Lektere ble også vurdert, men de vil ikke tåle så høy sjø som kan ventes på vei mot Larvik. Med økt fraktvolum, ble feederskip mer aktuelt.

Med elektrisk framdrift og uten mannskap, blir regnestykket for drift og vedlikehold enda bedre. Men det koster litt å komme dit. Enova støtter prosjektet med 133 millioner kroner. Gevinsten for miljø og energieffektivisering er stort.

Modelltesting i Trondheim, september 2017.

Skipet blir 80 meter langt, 15 meter bredt og skal ha plass til 120 containere. Utvalgte verft innbys til anbudskonkurranse med kontraktstildeling før jul.

Autonomi og miljø 

Orvik har bakgrunn som styrmann og offiser i Knudsen OAS, der shuttletankere bruker dynamisk posisjonering (DP). DP er en form for autonomi. DP-systemet klarer å holde skipet i en bestemt posisjon ved hjelp av propeller og thrustere.

Orvik spant videre på ideen og begynte å se muligheten for billigere feederfrakt dersom skipet kan seile autonomt, uten mannskap.

Artikkelen fortsetter under vurderingen:

UAVHENGIG VURDERING:

Seniorforsker Ørnulf Jan Rødseth, Sintef Ocean. Leder av Norsk Forum for autonome skip (NFAS)

"Yara Birkeland vil bli verdens første fullt ubemannede handelsskip i kommersiell operasjon, noe som i seg selv er en enestående bragd. Når man i tillegg ser på den muligheten som her demonstreres, til å bruke autonome og elektriske skip til å fjerne titusener av lastebilturer fra veiene, er det vanskelig å komme forbi prosjektet som en av de teknologiske bragdene i Norge. Støv, støy og utslipp av drivhusgass erstattes med stillegående og utslippsfri transport, som ikke belaster veiene. Ingeniørmessig er det største bidraget kanskje å sette sammen skipsteknologi, energisystemer, lasthåndtering og automatiske styresystemer til en forretningsmodell som faktisk virker."

 

Med elektrisk framdrift, sparer Yara store mengder både lokale utslipp, CO2, samt langt tryggere veier for lokalbefolkningen. Autonomt nullutslippsskip ble dermed både økonomisk og miljømessig bærekraftig.

Kjerneteknologi

Orvik tok kontakt med teknologidirektør Ketil Olaf Paulsen i Kongsberg Maritime. Selskapet har jobbet i mange år sammen med Forsvarets forskningsinstitutt og utviklet Hugin, den autonome undervannsfarkosten. 

Nå er de også kommet langt med det autonome overflatefartøyet Odin. I slutten av august demonstrerte FFI og Kongsberg at antikollisjonssystemet fungerer.

– Kjernen av teknologiene kan leveres i dag. Å føre et skip fra A til B er ikke så vanskelig. Det er når vi legger inn alle andre momenter og forutsetninger at det blir svært omfattende og komplisert, sier Paulsen til TU.

MV Yara Birkeland

Elektrisk, autonomt containerskip, med plass til 120 containere.

Lengde: 80 meter

Bredde: 15 meter

Dypgang: 6 meter

Dødvekt: 3.200 tonn

Lastkapasitet: 120 TEU

Hastighet: 6 - 7 knop – maks 13 knop

Elektrisk framdrift

Batteripakke: 7,5 – 9 MWh

Sensorer:

Radar, lidar, AIS, Kamera, IR-kamera

Kommunikasjon:

Maritim bredbåndsradio, VPN-forbindelse via Inmarsat

Tidsskjema:

2017: Prosjekt besluttet, design valgt, byggekontrakt tildeles

2018: Skip leveres i andre halvår.

2018: 4. kvartal: Prøvekjøring med kaptein og mannskap, plassert i container om bord

2019: Testing av autonomi og fjernstyring som back-up

2020: Autonom drift

Regelverk i programvare

Det er ikke bare et antikollisjonssystem som skal virke 100 prosent, men hele sjøfartsregelverket skal inn i systemet.

Dersom skipet mister signaler og noe skal skje, er det innebygget nødprosedyrer og dropp av anker.

– Det er viktig at publikum også føler seg trygge på å ha et autonomt fartøy i skjærgården. De må vite at fartøyet følger alle sikkerhetsregler og har innebygget sikkerhetsrutiner, sier Paulsen.

Han påpeker at det sivile regelverket er mye mer omfattende enn den militære USV-en Odin trenger å forholde seg til.

– Planlegging og samhandling mellom skip og automatiske og autonome systemer på land, «Mission Planning», er også svært krevende, sier Paulsen.

Yara legger opp til at alt skal foregå autonomt fra containere lastes inne i fabrikken, intern transport til kai, riktig plassering på kaia med tanke på rekkefølgen for lasting på skipet, og autonome kraner som laster skipet.

Kraner og trucker

– Det er veldig mye fokus på skipet, men det er vel så mye autonomi og elektrisk nullutslippsteknologi som skal på plass på logsitikksiden på land, sier Orvik.

Yara Birkeland skal seile mellom Herøya ved Porsgrunn og Brevik terminal (7 NM) og Larvik (30 NM).
Yara Birkeland skal seile mellom Herøya ved Porsgrunn og Brevik terminal (7 NM) og Larvik (30 NM). Foto: Yara/Kongsberg Maritime
Teknisk trekløver som står bak Yara Birkeland. Fra venstre: Ketil Olaf Paulsen (teknologisjef Kongsberg Maritime), Peter Due (prosjektleder Kongsberg Maritime) og Bjørn Tore Orvik (Finans- og logistikkdirektør Yara Porsgrunn).
Teknisk trekløver som står bak Yara Birkeland. Fra venstre: Ketil Olaf Paulsen (teknologisjef Kongsberg Maritime), Peter Due (prosjektleder Kongsberg Maritime) og Bjørn Tore Orvik (Finans- og logistikkdirektør Yara Porsgrunn). Foto: Tore Stensvold

Fra containerne er fylt, skal portalkraner («straddle carriers», eller høye trucker) hente dem og stable dem i henhold til laste- og losseplan. Portalkranene skal også operere autonomt og på batterier.

– Dette involverer også vegmyndigheter og regelverk for autonome kjøretøy, sier Orvik.

Planen til Yara og Kongsberg Maritime er at all containerhåndtering og transport skal fungere autonomt fra 2020-2021.

Modelltesting av Yara Birkeland i Trondheim. Modellen er cirka 6 meter lang og veier 2,4 tonn.
Modelltesting av Yara Birkeland i Trondheim. Modellen er cirka 6 meter lang og veier 2,4 tonn. Foto: Tore Stensvold

Norwegian Tech Award

Årlig pristildeling i regi av Teknisk Ukeblad

Kriterier: Skal representere en god ingeniørmessig løsning eller gjennombrudd på et teknologisk eller samfunnsmessig problem.

Vinner kåres i en kombinasjon av leseravstemning på tu.no og en fagjury.

Vinneren offentliggjøres og prisen deles ut på Industri Futurum på Gardermoen 20. november.

Juryen består av:
Lise Lyngsnes Randeberg (juryleder) TEKNA
Trond Markussen, NITO
Walter Qvam, Digital Norway
Daniel Ras Vidal, Abelia
Anne Kjersti Fahlvik, Forskningsrådet
Knut E. Sunde, Norsk Industri
Liv Kari Hansteen, RIF
Jan Moberg, TU

– Vi må regne med at dette kan ta tid og at vi får noen overraskelser, men vi jobber med en klar tidsplan, sier Orvik.

Sikkert og stabilt

Når de automatiserte kranene på kaia skal laste MNV Yara Birkeland, må det skje slik at skipets stabilitet og sikkerhet ivaretas. Samtidig skal det stables slik at containere som skal losses først, lastes siste.

Stabilitet i fartøyet skal ivaretas uten at det er ordinært ballastvannssystem som pumper vann in og ut av tanker og sjø.

Skipsdesignselskapet Marin Teknikk har i løpet av bare tre måneder designet skipet og et lukket internt ballastsystem. Der kan ferskvann flyttes langskips for riktig trimming.

Fortøying

Ved Herøya skal MV Birkeland ligge på nøyaktig samme sted hver gang. Det gjør det enkelt å designe for lading og fortøyning. Lading vil kun skje på Herøya. Utfordringen er å lage et automatisk fortøyingssystem som også skal fungere i Brevik og Larvik.

Noe av hensikten med et autonomt skip, er nettopp å klare seg uten eget mannskap eller folk som må ut på natt for å ta i mot trosser.

– Vi må ha et automatisk system på skipet slik at det kan fortøye selv i løpet av natta, eller tidlig morgen. I Brevik og Larvik kan vi ikke regne med at det skal legge til på nøyaktig samme sted på kaia hver gang. Skipet skal likevel være på plass når havnearbeiderne kommer på jobb, sier Paulsen.

Et slikt system er foreløpig ikke klart.

Mellom Herøya og Brevik er det 7 nautiske mil og 30 til Larvik. Skipet skal klare seilasen uten problem på en lading og ha rikelig med reservekapasitet. Batteripakken blir på mellom 7,5 og 9 MWh. Normal fart er 6.7 knop. Fullastet med 120 containere, er effektbehovet på kun 110 kW, tilsvarende to 70 HK påhengsmotorer. 

KANDIDATER:

  1. Wärtsilä induksjonslading
  2. Stingray Marine Solutions
  3. Yara/Kongsberg Maritime (denne artikkelen)
  4. Hawle Water Technology, Techni og Båsum Boring
  5. Fischer Scientific/Life Technologies AS

Kommentarer (7)

Kommentarer (7)