Optimization of vessel onboard operations
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
CHEM3027
Language
en
Pages
91 + 13
Series
Abstract
Due to rising fuel prices and stricter legislations regarding ship emissions vessel owners and operators are focusing on operating more energy-efficiently. Solutions supporting more energy-efficient operation include advisory systems and technical solutions. Energy efficiency is a widely researched topic today for both economic and ecological reasons. Processes consuming significant amounts of energy can utilize optimization through scheduling and production planning in order to decrease energy consumption. Remarkable energy savings have been obtained by using scheduling models in different environments. Therefore, scheduling was investigated as a tool for onboard optimization. The model developed in this thesis is a scheduling model for onboard operations applied as post voyage analysis. The goals of the thesis were to find a suitable scheduling method for model development and review whether fuel savings could be obtained through scheduling. The scheduling model used Resource Task Network (RTN) modeling aspects with time discretization and was an MILP problem. The model was implemented in GAMS and solved with CPLEX. Each case study was optimized for three different scenarios, which included the optimization of the power plant, the vessel’s speed profile, and the timetable for the reverse osmosis plant and the laundry. The model performance was studied by analyzing different scenarios for two cruises and by varying the input parameters. The simplifications made in the model could be noticed when comparing the approximated properties in the model to the measured values. However, the three different optimized scenarios were comparable and fuel savings were gained with the optimization model. The largest potential savings were obtained by speed optimization, but scheduling of the reverse osmosis plant and the laundry could also have brought savings. Fuel savings were estimated to be 3.2 % and 1.7 % for the evaluated cruises when the vessel’s speed was optimized. When the laundry and reverse osmosis plant were scheduled the fuel savings were estimated to be 0.4 % for one of the cruises.Fartygsägare och operatörer har börjat fokusera allt mer på att verka energieffektivt på grund av förhöjda bränslekostnader och emissionsrestriktioner. Det finns både tekniska lösningar och olika informationssystem som hjälper fartygen att spara energi. Idag använder processer som förbrukar mycket energi optimering genom att göra tidsplaner. Tidsplansoptimeringsmodeller har lett till stora energibesparingar på många olika områden och därför undersöktes denna optimeringsmetod för fartyg i detta diplomarbete. Modellen som utvecklades i diplomarbetet var gjord för att optimera handlingar ombord på ett kryssningsfartyg genom att utföra analyser över hur fartyget presterade under en kryssning. Målen med undersökningen var att hitta en tidsplansoptimeringsmetod som passar för att schemalägga handlingar som utförs på kryssningsfartyg och att undersöka om man kunde spara bränsle genom att använda en sådan modell. Modellen använde Resource Task Network (RTN) aspekter med diskret tidsrepresentation. Den utvecklades i GAMS och problemen löstes med CPLEX. Tre olika scenarion optimerades för vardera kryssning, dessa var optimering av energiproduktionen, fartygets hastighet, och tidtabellen för vattenproduktionen med omvänd osmos och för tvättinrättningen. Resultaten erhållna från optimeringen evaluerades genom att analysera två kryssningar och genom att variera parametrar. När de approximerade värden som användes i modellen jämfördes med de mätta värdena så fanns det en märkbar skillnad i värden. Fastän approximationerna inte var jämförbara med de mätta värdena så kunde man analysera de tre olika scenariona sinsemellan och påvisa att man kunde spara bränsle genom att installera en tidsplansoptimeringsmodell på kryssningsfartyg. De största besparingarna uppstod genom att optimera hastigheten, men också tidsplaneringen för vattenproduktionen och tvättinrättningen kunde medföra bränslebesparingar. Resultaten visade att de två analyserade kryssningarna skulle ha förbrukat 3.2 % och 1.7 % mindre bränsle om man optimerat hastigheten och 0.4 % on man utnyttjat tidsplansoptimering för vattenproduktionen och tvättinrättningen.Description
Supervisor
Jämsä-Jounela, Sirkka-LiisaThesis advisor
Eskelinen, AleksiPietilä, Janne