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nationale Expertengruppe „Ma-rine Environment Protection“ (ISO/TC 008/SC 02/WG 07) er-arbeitet; www.iso.org/tc8sc2. Zielstellung der Normungsar-beit ist es, die Effizienz des Vor-triebes im Schiffsbetrieb be-urteilen zu können. Dabei sol-len negative Einflüsse so auf-gezeichnet und für betriebli-che Gegenmaßnahmen aufbe-reitet werden, dass Handlungs-empfehlungen für den prak-tischen Schiffsbetrieb i. S. von ständigen Verbesserungsmaß-nahmen möglichst einfach zur Verfügung gestellt werden kön-nen. Der Standard soll aus drei Teilen bestehen [2]:

l Der erste Teil beschreibt grundsätzliche Prinzipien zur Zustandsüberwachung bzw. Performance der Propeller- und Schiffseigenschaften (De-finitionen, Begriffe, Beschrei-bung wichtiger Einflusspara-

meter, Mess- und Diagnose-werkzeuge sowie Toleranzen, Unsicherheiten und Messfeh-lerfortpflanzungen).

l Der zweite Abschnitt soll ein-heitliche Empfehlungen für

Die Normenstelle für Schiffs- und Meerestechnik (NSMT) im Deutschen Institut für Nor-mung (DIN) hat daher mit der International Standard Orga-nisation (ISO) in jüngster Zeit begonnen einen neuen Stan-dard zur Messung von Verän-derungen des Rumpfzustandes und der Propellerleistung zu entwickeln (ISO 19030). Dieser neue Standard ergänzt den be-stehenden Standard ISO 15016 für Probefahrten, legt aller-dings den Schwerpunkt auf die Überwachung im laufen-den Betrieb. Das Maritime Zen-trum der Fachhochschule Flens-burg bewertet diese Standards hinsichtlich Praxistauglichkeit, Schulungsbedarf und Aussage-fähigkeit.

Nachfolgend werden der Dis-kussionsstand und Entwick-lungstendenzen zusammenfas-send dargestellt.

Diskussionsstand

Der geplante ISO-Standard „Measurement of Changes in Hull and Propeller Perfor-mance” wird durch eine inter-

fe eines Lebenszyklus durch Dauerfestigkeitsbelastungen (z.B. aufgrund von Dockungs-vorgängen),

l abgestimmte Betriebspunk-te der Systemkomponenten Schiffshülle – Hauptmaschine – Propeller

l u.a. Die Situationsanalyse und die optimierten Handlungsoptio-nen gestalten sich im prakti-schen Betrieb äußerst komplex, da oft verrauschte Messwerte

und störende Umgebungsbe-dingungen sowie überlagerte, nichtlineare Wirkmechanismen vorliegen.

Mit der verbindlichen Einfüh-rung des SEEMP (Ship Energy Efficiency Management Plan) und zunehmendem Marktdruck hinsichtlich belastbarer „Perfor-mance Standards“ (für Treib-stoffverbrauch, Emissionswerte etc.) wächst die Bedeutung von systematisierten Bewertungs-hilfen bei divergierenden, sta-tistisch verrauschten Randbe-dingungen.

Ausgangslage

Die täglichen Brennstoffkos-ten großer seegehender Schiffe können in der Größenordnung des Gegenwertes eines Ein-familienhauses liegen. Selbst kleinste Einsparung im Pro-zentbereich zeigen damit gro-ße ökonomische und ökologi-sche Wirkungen. Umso wichti-ger sind Beurteilungsmaßstä-be und Entscheidungshilfen für den Betreiber.

Auf den ersten Blick sind die Einflussparameter zur Optimie-rung der Energieeffizienz und die Wirkmechanismen theore-tisch klar definiert [1]: l Beladungszustand (Tiefgang,

Trimm) und Betriebszustände (z.B. Kursregelung und Ruder-wirkung),

l Geschwindigkeit (Reibungs-verluste, Bewuchs, Formwi-derstand, …),

l Umweltbedingungen (Wetter, Wind, Seegangseigenschaf-ten, Flachwassereffekt ….),

l Veränderungen und Ausbau-chungen der Hülle im Lau-

Neue Performances-Standards für die Energieeffizienz des Schiffsvortriebes im praktischen Seebetrieb

Abbildung 1: Kosten- und Emissionsbeispiel für ein “mittelgroßes“ Schiff.

Abbildung 2: Kompetenzprofil des techn. Schiffsführungspersonals

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Bewertung

Das Schiff ist das effizientes-te Transportmittel der Gegen-wart: Ökonomisch und ökolo-gisch bildet die Seeschifffahrt das „Rückgrat” der globalisier-ten Märkte: Ein Lkw müsste 30 bis 40 Container ziehen, um die gleiche Energiebilanz oder gleiche Emissionswerte wie das Seeschiff erreichen zu kön-nen. Dennoch lassen die aktu-ellen Normungs- und Markt-entwicklungen erkennen, dass der Druck auf die Betreiber, die Schiffe noch effizienter be-treiben zu müssen, zunehmen wird. Wegen der erforderlichen Interaktion und Akzeptanz an Bord ist dies nicht nur eine tech-nologische Herausforderung, sondern stellt auch höhere An-forderungen an die ganzheit-liche Bewertungskompetenz der technischen Schiffsfüh-rung. Das Maritime Zentrum der Fachhochschule Flensburg sieht die „größten Stellschrau-ben” in der Hand der Schiffsbe-triebsingenieure. Ähnlich wie beim Pkw, wo Normverbräuche erheblich von den tatsächlichen Kraftstoffverbräuchen abwei-chen können, hat der Betreiber einen großen Einfluss auf die Energieeffizienz und den Ver-brauch der Schiffe. Neben der technischen Entwicklung und

auf dem Markt verfügbar. Hier sind also unternehmensspezi-fische Lösungsstrategien und -optionen möglich. Bei der Aus-wahl der Werkzeuge und der Implementierung der richtigen Werkzeuge können Abschluss-arbeiten der Hochschulen kos-tengünstige und geeignete Hil-festellungen leisten [5][6][7][11]. Die Aus- und Weiterbildung des techn. Schiffsführungsperso-nals kommt auch in diesem Be-

reich zukünftig erhöhte Bedeu-tung zu, weil ganzheitliche Be-trachtungen und Bewertungs-kompetenzen erforderlich sind. Monokausale Schlussfolgerun-gen liefern Indizien, aber lassen keine belastbaren Schlussfol-gerungen zu. Hier soll die neue Norm helfen und Handlungs-empfehlungen für die Praxis liefern.

die Anforderungen an techni-sches Schiffsmanagement und technische Schiffsführung wer-den zukünftig steigen. Um den Verwaltungs- und Administ-rationsaufwand zu minimie-ren, werden kommerzielle Un-terstützungswerkzeuge ange-boten. Nachfolgend werden exemplarische, marktverfüg-bare und betrieblich erprobte Methoden und Trends kurz be-schrieben.

Entwicklungstrends

Traditionell kommen proba-bilistische Methoden zur An-wendung, bei der die bekann-ten physikalischen und betrieb-lichen Einflussparameter durch logische Schlussfolgerungen er-gänzt werden. Es besteht dann eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das Betriebsergebnis im Sinne der Optimierungsstrate-gie (z.B. bei der Trimmrechnung) verbessert werden kann [4][5]. Der SEEMP gibt hier bereits ers-te Hilfestellungen und Richtli-nien.

In jüngster Zeit wird die traditi-onelle Methode flankierend un-terstützt durch

einen erhöhten Aufwand an Messtechnik [7][8][9] und/oderden Einsatz von komplexen Si-mulations- und Rechenwerk-zeugen die z.B. auf die verfüg-baren Daten der CFD-Rechnung und des Ladungsrechners zu-rückgreifen [10][11].

Es sind verschiedene kommerzi-elle Lösungen mit unterschied-lichen Schwerpunktsetzungen

die externe, firmenübergrei-fende Beschreibung des Zu-standes, z.B. für Charterver-träge, enthalten (Art der Auf-zeichnungen, Berichtswesen etc.).

l Im dritten Normenteil wer-den abgestufte Mess- und Überwachungsmethoden für die betriebsinterne Zustands-überwachung vorgeschlagen („Noon Reports”, „Standard Trails”, „Continuous Automa-ted Monitoring”).

Die aktuellen Entwürfe und Bei-träge werden z.Zt. in der Ar-beitsgruppe intensiv diskutiert (z.B. hinsichtlich Fehlertoleran-zen, Fehlerfortpflanzungen, Va-rianzwirkungen der physikali-schen Einflussparameter, Aus-sagekraft und Zuverlässigkeit der Daten ) [2][3]. Die Diskussi-onsbeiträge ergänzen tenden-ziell die

l zwischenzeitlich verbindliche MEPC.1/Circ. 683 „Guideline for the Development of a Ship Energy Efficiency Manage-ment Plan (SEEMP)”,

l ISO 15016: Guidelines for the assessment of speed and po-wer performance by analysis of speed trial data

l ISO 3046: „Hubkolben-Ver-brennungsmotoren – Anfor-derungen – Teil 1: Angaben über Leistung, Kraftstoff- und Schmierölverbrauch und Prüf-verfahren; Zusätzliche Anfor-derungen an Motoren zur all-gemeinen Verwendung“,

l die optionalen, internationa-len, zertifizierten Umweltma-nagementsysteme nach DIN EN ISO 14001,

l die Qualitätsmanagement-norm ISO 9001 und

l kommerzielle Lösungs- und Beratungstools zur Energieef-fizienz und Kraftstoffeinspa-rung.

Eine höhere Kompatibilität der o.g. Normen und die Beseiti-gung von Unklarheiten und damit eine größere Anwen-derfreundlichkeit wären wün-schenswert; klarer wird: Die Be-deutung dieser Standards und

Abbildung 3: Ständige Verbesserungsprozesse zur Emissionsminde-rung und Kraftstoffeinsparung.

Abbildung 4: Elemente zur Zustandsüberwachung und Diagnose im Betrieb.

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der normativen Umsetzung wird daher hier ein erheblicher Schulungs-, Lehr- und Entwick-lungsbedarf für die Besatzun-gen an Bord gesehen. Die ganz-heitliche, systemtechnische Be-wertungskompetenz auf Basis wissenschaftlicher Methoden wird zukünftig das technische Schiffführungspersonal aus-zeichnen müssen. Generalisten werden zu Spezialisten der ma-ritimen Systemtechnik.

Dr.-Ing. Jens Uwe JendrossekNormenstelle für Schiffs- und Meerestechnik (NSMT) im DIN

www.nsmt.din.de

Prof. Dr.-Ing. Holger WatterMaritimes Zentrum der Fachhochschule Flensburg

www.fh-flensburg.de/mz

Abkürzungen

DIN Deutsches Institut für Normung

ISO International Standard Organisation

SC SubcommitteeTC technical committeesWG Working Group

Abbildung 5: Engine Monitoring und Diagnose am Schiffsmaschinensimulator.

Quellenverweise[1] MAN: Basic Principles of

Ship Propulsion, http://w w w . m a n d i e s e l t u r b o .com/1005405/Press/Pu-blications/Technical-Pa-pers/Marine-Power/Low-Speed/Basic-Principles-of-Ship-Propulsion.html, Stand 12/2013.

[2] Secretariat of ISO/TC 8/SC 2/WG 7 (Measurement of changes in hull and propel-ler Performance): Minutes of meeting ISO/TC 8/SC 2/WG 7, Tokyo November 13th to 15th 2013 (N22), 2013-11-27.

[3] vom Baur; Barrett, S.: Joint Comments and Input of HOPPE MARINE GmbH and LEMAG LEHMANN & MI-CHELS GmbH to ISO TC8 SC 2/WG7: ISO 19030 Part 1-3 Rev.1 Work in Progress, 09.11.2013

[4] Dien, Richard: Propeller-diagramm zur Kontrolle des Brennstoffverbrauchs, SCHIFF & HAFEN 11/2009, Seite 46 …. 47.

[5] Reimer, Klas: Brennstoffe-insparung durch Trimmop-timierung, SCHIFF & HAFEN 08/2013, Seite 28 …34.

[6] Petersen, Andreas Christi-an: Modellierung, Bewer-tung und Aufteilung von Emissionskenndaten für ver-schiedene Transportschiffe, Abschlussarbeit, FH Flens-burg, 2013.

[7] Büsen, Max: Implemen-tierung eines Systems zur Betriebsoptimierung und Kraftstoffeinsparung auf ei-nem Produktentanker, Ab-schlussarbeit, FH Flensburg, 2014.

[8] vom Baur, M.: Erfahrun-gen und Möglichkeiten von Bord-Meßsystemen zur Energie und Betriebsopti-mierung, 35. Informations-tagung zur Schiffsbetriebs-forschung (ISF-Tagung), Flensburg, 2013.

[9] Hinsch, J. W.; vom Baur, M.: Tools for ship performance monitoring and optimisa-tion, HANSA 11/2013, S. 17…19.

[10] Alfke, H.; Sohrt, T.: Fern-überwachung von Seeschif-fen, Jahrbuch der Schiffbau-technischen Gesellschaft (STG) 2012, Schifffahrtsver-lag HANSA GmbH & Co KG, Hamburg, S. 16-20.

[11] Sohrt, Thies: Einsatz experi-menteller Modellbildung zur Trimmoptimierung unter Zuhilfenahme statistischer Versuchsplanung und re-gressiven Analyseverfahren, Abschlussarbeit, FH Flens-burg, 2013.

[12] Schmiechen, M.: Urgently required - Future ship pow-ering trails and monitoring now, HANSA 11/2013, S. 15.

[13] Dückert, T.; Rosyada, K.; Re-don, J.: Application of ship performance management – a survey; HANSA 11/2013, S. 57 .59.

[14] Kane, Daniel: Hull and pro-peller monitoring is gaining traction, HANSA 11/2013, S. 60-61.