Verdens største skib: Optimeret til mindste detalje

fredag 28 feb 14

Triple-E-klasse

Den nye Triple-E-klasse bryder på en række punkter med traditionelle principper for design af skibe. 

Der er benhårdt optimeret efter ’total cost of ownership’, og det har resulteret i verdens mest energieffektive containerskib.

Emma Mærsk

Emma Mærsk tværsnit


Triple-E-klassen har samme dybgang som sin forgænger, E-klassen, og den er kun en anelse bredere. Til gengæld er der stor forskel på formen af skroget.

Sammen med en ommøblering af motor og styrehus har det resulteret i, at den kan have 2.500 flere containere om bord.

De nye skibe i Triple-E-klassen er verdens mest energieffektive containerskibe takket være ingeniørmæssig nytænkning og optimering – et paradigmeskift inden for design af skibe.

Da Majestic Mærsk besøgte København i efteråret, benyttede omkring 225.000 mennesker lejligheden til at lægge vejen forbi Langelinie for at betragte dette gigantiske skib. Det kunne spottes på lang afstand, for det ragede simpelthen op over husene. Selv den store færge fra Oslo kom til at minde om en robåd, da den sejlede forbi. 

Majestic Mærsk er nummer to i rækken af skibe i denne klasse med navnet Triple-E. Det står for ‘Energy efficiency, Environmental performance and Economies of scale’. 

Det allerførste skib i rækken hedder Mærsk Mc-Kinney Møller, og de næste hedder Mary og Marie. De er søsat kun syv år efter E-klassen, som også dengang var nyskabende med Emma Mærsk som det første. 

Bo Cerup-Simonsen, Troels Posborg og Brian Østergaard Sørensen fra Maersk Maritime Technology er tre af mændene bag den nye klasse af skibe. De har indvilget i at give Dynamos læsere et indblik i nogle af deres tanker og overvejelser i forbindelse med skabelsen af dette mesterværk inden for ingeniørkunst. 

Det er lykkedes at nedsætte brændstofforbruget og CO2-udledningen med 50 pct. i forhold til gennemsnittet på Europa-Asien-ruterne. Så ikke nok med, at det er verdens største skib i drift, det er også verdens mest energieffektive skib målt pr. 20-fods-container (teu) transporteret pr. nautisk mil. 

Total cost of ownership 

”Triple-E er udtryk for et paradigmeskift inden for design af containerskibe,” konstaterer Bo Cerup- Simonsen, leder af Maersk Maritime Technology, og uddyber: ”Målet er at minimere ’total cost of ownership’ i de virkelige brugssituationer. Det er en markant ændring i forhold til tidligere. Lidt forenklet kan man sige, at man tidligere byggede skibe, der var billigst mulige i anskaffelsespris, og som kunne sejle en given fart ved én dybgang.” 

Det nye designprincip betyder, at billigere skibe, der på papiret kan flytte samme antal containere og med samme fart, ikke nødvendigvis er de mest konkurrencedygtige, når hele skibets driftsmønster lægges til grund for optimeringen. 

”Det er en tværdisciplinær øvelse, som i øvrigt også indeholder mange ikke-tekniske udfordringer. En af de grundlæggende tekniske udfordringer ved design af skibe er at forudsige modstanden i vandet og dermed motorbehovet. Det er ekstremt vanskeligt, og vi har aldrig tidligere brugt så mange ressourcer på optimering af skrogform. Vi har anvendt en kombination af meget avancerede analysemetoder, blandt andet CFD (computational fluid dynamics), moderne optimeringsmetoder og modeltankforsøg i samarbejde med værftet og eksterne eksperter. Desuden har vi naturligvis brugt erfaringerne fra den eksisterende flåde,” fortsætter Bo Cerup-Simonsen. 

2.500 flere containere 

Skibene i Triple-E-klassen er 400 meter lange og 59 meter brede. På trods af, at de kun er tre meter længere og fire meter bredere end forgængeren, E-klassen, vil de nye skibe kunne laste 2.500 flere containere end f.eks. Emma Mærsk. 

Det skyldes et brud med det traditionelle princip om, at motoren skulle være lige under styrehuset. På de nye skibe er motorrummet rykket lidt tilbage, så den ikke særligt last-venlige plads bagerst i skibet bedre kan udnyttes. Samtidig er styrehuset rykket lidt fremad. Det betyder, at der kan stables flere containere over hinanden bagtil, hvor kravet til udsyn ikke er så stort som fortil. 

Endelig er formen på skroget helt anderledes end på E-klassen, der havde en slank, næsten sejlbådsagtig form. De nye skibe er langt mere rummelige. Formen er mere buttet, lidt i retning af et tankskib. 

”Det højere indtag af containere betyder en del i det samlede regnskab,” bemærker Troels Posborg, der var projektleder på opstarten af Triple-E og som er senior skibsingeniør i Maersk Maritime Technology. 

”I dette tilfælde må vi erkende, at ’big is beautiful’,” tilføjer han. Emma var dimensioneret til en højere fart, og når man går ned i fart, kan man tillade sig at lave skibet lidt bredere, uden at det koster forfærdelig meget på energiforbruget. 

Slagtede hellige køer 

”Der er normalt en del konservatisme omkring skibsdesign, men her er det lykkedes at slagte nogle hellige køer. Vi har fået alle de der ’vi plejer at gøre’ op til debat og fået dem skudt ned, hvis de ikke holdt. Det har været en fantastisk spændende proces,” fortsætter Troels Posborg. 

Head of engineering Brian Østergaard Sørensen nikker samtykkende. Han har ligesom de to andre ingeniører været med fra starten af projektet. Han har ansvaret for de 25 mand, som fører tilsyn med bygningen på værftet i Sydkorea. 

”En af de store udfordringer har været ønsket om at bygge den nye teknologi ind i skibet, som forbedrer konkurrenceevnen mest. Varmegenvindingsanlæg er f.eks. relativt dyre, men vi har været i stand til at optimere det, så det giver meget værdi for kunderne. Det er vi stolte over,” siger Brian Østergaard Sørensen. 

Smart motorsystem 

Netop varmegenvindingsanlægget er med til at øge Triple-E-klassens energieffektivitet, da det indgår i et smart motorsystem, som sørger for, at skibet hele tiden sejler på den mest optimale måde afhængigt af farten. Hovedmotoren er nemlig suppleret af en elektromotor, en såkaldt booster-motor, der sidder på akslen. Den kan derfor bruges begge veje: både til at give mere kraft til akslen og til at producere strøm ved hjælp af akslens rotation. 

Når skibet er til havs i almindelig drift, bruges strømmen fra varmegenvindingsanlægget til at holde kølecontainere i gang og til det øvrige strømforbrug ombord. Hvis der er overskud, bruges det til at give ekstra kraft på akslerne. 

Når skibet sænker farten, og varmegenvindingsanlægget derfor ikke laver strøm nok, så skifter booster-motoren til akselgenerator. Den meget effektive hovedmotor bruges derved til at lave strøm. 

Stadig verdens største

Triple-E er verdens største skibe i drift – både målt på antallet af containere (18.000 teu) og længde (400 m). Men det varer ikke længe, før de bliver forvist fra førstepladsen. 

Et kinesisk rederi har nemlig bestilt en håndfuld skibe med en kapacitet på 18.400 teu. De forventes i drift ultimo 2014. Shell er på vej med et såkaldt FLNG, et anlæg til produktion af flydende naturgas. 

Med en længde på 488 m og en bredde på 74 m vil det også overhale Triple-E. Det forventes, at blive indsat ved Australien i 2015 og levere den første gas i 2017. ”Det regner vi ikke for et skib. Den kan knap manøvrere selv, så jeg vil kalde den en ’flydende struktur’,” bemærker senior skibsingeniør Troels Posborg med glimt i øjet.

Når farten kommer endnu længere ned, er varmegenvindingsanlægget ikke til megen hjælp. I stedet leverer akselgeneratoren det meste af strømforbruget. Det en nemlig den billigste strøm, der kan produceres i den situation. Det er først, når skibet er nede i meget lave hastigheder, f.eks. ved havnemanøvrer, at der er brug for at slå hjælpemotorerne til. 

Containerskibe har ingen gearkasse. Akslen er i direkte forbindelse med propellen, som derfor kører med samme omdrejninger som motoren. Tidligere var der tradition for, at containerskibe havde motorer med 100 omdrejninger pr. minut eller derover, men Triple-E-klassen er forsynet med en af MAN Diesels & Turbos nyeste og mest energieffektive modeller, der kører med helt ned omkring 70 omdrejninger pr. minut. 

Endnu en nyskabelse er, at Triple-E har to af disse motorer, relativt små og langsomtgående to-takts-dieselmotorer på 32 megawatt (43.000 hk) – med hver deres propeller. 

Tre år undervejs 

Processen med at udvikle skibene har varet omkring tre år, og der er brugt adskillige mandeår på kontoret i København med specialister i alt lige fra skrogform til propeller, motorer, elsystemer og kontrolsystemer. De første fem skibe er leveret til Maersk Line, og fem er undervejs. 

Der ligger 10 mere på tegnebrættet, og designprocessen kører fortsat. Det er f.eks. besluttet, at skibene skal have en cylinder mindre i hver motor. 

Bo Cerup-Simonsen: ”Med den seneste udvikling i motorteknologi kan Maersk Line nu få endnu mere energieffektive skibe, der stadig opfylder kravene til fart.”

Relaterede Videoer  

Vis flere