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ersetzt MEPC.1/Rundschreiben 815

1 Der Ausschuss für den Schutz der Meeresumwelt hat auf seiner siebenundsiebzigsten Tagung (22. bis 26. November 2021) die Anleitung von 2021 zur Behandlung innovativer Energieeffizienztechnologien bei der Berechnung und Überprüfung des erreichten EEDI und EEXI beschlossen, wie sie in der Anlage wiedergegeben ist.

2 Die Mitgliedsregierungen werden aufgefordert, die beigefügte Anleitung ihren Verwaltungen, der Industrie, den einschlägigen Schifffahrtsorganisationen, den Reedereien und anderen betroffenen Interessengruppen zur Kenntnis zu bringen.

3 Der Ausschuss stimmte überein, die Anleitung unter Berücksichtigung der mit ihrer Umsetzung gewonnenen Erfahrungen einer laufenden Überprüfung zu unterziehen.

4 Dieses Rundschreiben hebt MEPC.1/Rundschreiben 815 auf.

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1 Allgemeines

1.1 Der Zweck dieser Anleitung besteht darin, Hersteller, Schiffswerften, Schiffseigner, Prüfer und andere am Energieeffizienz-Kennwert für neue Schiffe (Energy Efficiency Design Index, EEDI) und Energieeffizienz-Kennwert für vorhandene Schiffe beteiligte Parteien dabei zu unterstützen, wie innovative Energieeffizienztechnologien bei der Berechnung und Überprüfung des erreichten EEDI im Einklang mit den Regeln 5, 6, 7, 8, 9 und 20 der Anlage VI von MARPOL zu behandeln sind. Obwohl innerhalb der Anleitung nur der Begriff EEDI verwendet wird, gilt die Bezeichnung für beide Berechnungen, die vom EEDI und die vom EEXI.

1.2 Es gibt EEDI-Berechnungsrichtlinien und EEDI-Besichtigungsrichtlinien. Diese Anleitung soll jene Richtlinien nicht ersetzen, sondern bietet Methoden für die Berechnung von innovativen Energieeffizienztechnologien und für die diesbezügliche Besichtigung und Ausstellung von Zeugnissen, die von jenen Richtlinien nicht behandelt werden. Sollten Unstimmigkeiten zwischen dieser Anleitung und den Richtlinien bestehen, gelten die Richtlinien.

1.3 Diese Anleitung bietet möglicherweise keine ausreichenden Möglichkeiten zur Berechnung und Überprüfung für Schiffe mit dieselelektrischem Antrieb, Turbinenantrieb oder hybriden Antriebsanlagen, da die in den EEDI-Berechnungsrichtlinien angegebene Formel für den erreichten EEDI bei solchen Antriebsanlagen möglicherweise nicht anwendbar ist.

1.4 Diese Anleitung muss darauf überprüft werden, ob neue innovative Technologien aufgenommen werden sollen, die bisher nicht von ihr behandelt werden.

1.5 Diese Anleitung muss auch überprüft werden, nachdem Erfahrungen von jeder innovativen Technologie anhand von Rückmeldungen über tatsächliche Betriebsdaten eingeholt worden sind, um sie zuverlässiger und wirksamer zu machen. Deshalb ist es ratsam, das die Auswirkung jeder innovativen Technologie unter tatsächlichen Betriebsbedingungen für die zukünftige Verbesserung dieses anleitenden Dokuments überwacht und gesammelt wird.

2 Begriffsbestimmungen

2.1 Der Ausdruck EEDI-Berechnungsrichtlinien bezeichnet die "Richtlinien von 2018 über die Methode zur Berechnung des erreichten Energieeffizienz-Kennwerts (EEDI) für Schiffsneubauten" (Entschließung MEPC.308(73), in der geänderten Fassung).

2.2 Der Ausdruck EEDI-Besichtigungsrichtlinien bezeichnet die "Richtlinien von 2014 über Besichtigungen im Hinblick auf den Energieeffizienz-Kennwert (EEDI) und die Ausstellung von Zeugnissen darüber" (Entschließung MEPC.254(67), in der durch die Entschließungen MEPC.261(68) und MEPC.309(73) geänderten Fassung).

2.3 P_P ist die Antriebsleistung und ist definiert als ∑P_ME (falls ein Wellenmotor installiert ist bzw. mehrere Wellenmotoren installiert sind als ∑P_ME +∑P_PTI(i),shaft, wie in Absatz 2.2.5.3 der EEDI-Berechnungsrichtlinien dargestellt).

2.4 Zusätzlich zu dem Obenstehenden sind die Begriffsbestimmungen der Bezeichnungen in dieser Anleitung die gleichen wie in der Anlage VI von MARPOL, den EEDI-Berechnungsrichtlinien und den EEDI-Besichtigungsrichtlinien.

3 Kategorisierung innovativer Energieeffizienztechnologien

3.1 Innovative Energieeffizienztechnologien werden in Abhängigkeit ihrer Eigenschaften und Auswirkungen auf die EEDI-Formel den Kategorien (A), (B) und (C) zugeordnet. Des Weiteren werden die innovativen Energieeffizienztechnologien der Kategorien (B) und (C) in jeweils zwei Unterkategorien aufgeteilt (Kategorie (B-1) und (B-2) bzw. (C-1) und (C-2)).

Kategorie (A): Technologien, die die Leistungskurve verschieben, was zu einer Veränderung der Kombination von P_P and V_ref führt: z.B. wenn V_refkonstant gehalten wird, wird P_P verringert und wenn P_P konstant gehalten wird, wird V_ref erhöht.

Kategorie (B): Technologien, die die Antriebsleistung P_P bei V_refverringern, aber keine Elektrizität erzeugen. Die gesparte Energie wird als P_eff gezählt.

Kategorie (B-1): Technologien, die jederzeit während des Betriebs verwendet werden können und für die der Verfügbarkeitsfaktor (f_eff) somit als 1,00 angesetzt werden muss.

Kategorie (B-2): Technologien, die mit ihrer vollen Leistung nur unter begrenzten Bedingungen eingesetzt werden können. Die Festlegung des Verfügbarkeitsfaktors (f_eff) muss weniger als 1,00 sein.

Kategorie (C): Technolgien, die Energie erzeugen. Die gesparte Energie wird als P_AEeffgezählt.

Kategorie (C-1): Technologien, die jederzeit während des Betriebs verwendet werden können und für die der Verfügbarkeitsfaktor (f_eff) somit als 1,00 angesetzt werden muss.

Kategorie (C-2): Technologien, die mit ihrer vollen Leistung nur unter begrenzten Bedingungen eingesetzt werden können. Die Festlegung des Verfügbarkeitsfaktors (f_eff) muss weniger als 1,00 sein.

4 Berechnung und Überprüfung der Auswirkungen innovativer Energieeffizienztechnologien

4.1 Allgemeines

4.1.1 Die Ermittlung des Nutzens einer innovativen Technologie muss in Verbindung mit der Form des Schiffskörpers und der Antriebsanlage erfolgen, mit denen diese eingesetzt werden soll. In Verbindung mit abweichenden Schiffskörperformen oder Antriebsanlagen gewonnene Ergebnisse aus Modellversuchen oder Probefahrten mit der innovativen Technologie sind möglicherweise nicht anwendbar.

4.2 Technologie der Kategorie (A)

4.2.1 Innovative Energieeffizienztechnologien der Kategorie (A) wirken sich auf P_P und/oder V_ref aus und ihre Auswirkungen lassen sich nicht isoliert messen. Deshalb dürfen diese Auswirkungen in dieser Anleitung nicht isoliert berechnet oder zertifiziert werden, sondern sie müssen in den EEDI-Berechnungsrichtlinien und in den EEDI-Besichtigungsrichtlinien als Teil des Schiffes behandelt werden.

4.3 Technologie der Kategorie (B)

4.3.1 Die Auswirkungen innovativer Energietechnologien der Kategorie (B) werden als P_eff ausgedrückt, was mit C_FME und SFC_ME (Ist P_PTI(i) > 0, der gewichtete Mittelwert von (SFC_ME x C_FME) und (SFC_AE x C_FAE)) und f_eff multipliziert und dann von der EEDI-Formel abgezogen wird. Im Fall einer Technologie der Kategorie (B -1) ist f_eff 1,00.

4.3.2 Eine Anleitung zur Berechnung und Überprüfung der Auswirkungen innovativer Technologien der Kategorie (B) befindet sich in Anlage 1.

4.4 Technologie der Kategorie (C)

4.4.1 Die Auswirkungen innovativer Energietechnologien der Kategorie (C) werden als P_AEeff ausgedrückt, was mit C_FAE, SFC_AE und f_eff multipliziert und dann von der EEDI-Formel abgezogen wird. Im Falle einer Technologie der Kategorie (C-1) ist f_eff 1,00.

4.4.2 Eine Anleitung zur Berechnung und Überprüfung der Auswirkungen innovativer Technologien der Kategorie (C) befindet sich in Anlage 2.

4.5 Gewichteter Mittelwert im Falle von P_PTI(i) > 0

4.5.1 Ist P_PTI(i) > 0, könnten sowohl Technologien der Kategorie (B) als auch der Kategorie (C) den Wert P_PTI(i) abziehen. In diesem Fall sind die folgenden Werte für den gewichteten Mittelwert bei der Berechnung von ∑(f_eff(i) x P_eff(i) x C_F x SFC) in der Formel des erreichten EEDI zu verwenden.

Für Wellenleistung(en):

(∑P_PTI(i),shaft - x ∑P_AEeff x η_GEN x η_PTI(i)) / (∑P_ME(i) + ∑P_PTI(i),shaft - x ∑P_AEeff x η_GEN x η_PTI(i))

dabei muss, wenn (∑P_PTI(i),shaft - x ∑P_AEeffx η_GEN x η_PTI(i)) als negativer Wert angenommen wird, der Wert (∑P_PTI(i),shaft - x ∑P_AEeff x η_GEN x η_PTI(i)) als Null festgelegt werden; und

für Hauptmotor(en):

∑P_ME(i) / (∑P_ME(i) + ∑P_PTI(i),shaft - x ∑P_AEeff x η_GEN x η_PTI(i)),

dabei muss, wenn ∑P_PTI(i),shaft - x ∑P_AEeff x η_GEN x η_PTI(i) als negativer Wert angenommen wird, der Wert (∑P_PTI(i),shaft - x ∑P_AEeff x η_GEN x η_PTI(i)) als Null festgelegt werden.

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1 Luftschmierungssystem (Kategorie (B -1))

1.1 Zusammenfassung der innovativen Energieeffizienztechnologie

1.1.1 Ein Luftschmierungssystem ist eine der innovativen Energieeffizienztechnologien. Der Reibungswiderstand des Schiffes kann verringert werden, indem die Oberfläche des Schiffes mit Luftbläschen bedeckt wird, die am vorderen Teil des Schiffsbodens unter Verwendung von Gebläsen usw. eingeblasen werden.

Abbildung 1 - Schematische Darstellung eines Luftschmierungssystems

1.2 Berechnungsmethode

1.2.1 Leistungsverringerung aufgrund eines Luftschmierungssystems

1.2.1.1 Der Leistungsverringerungsfaktor P_effaufgrund eines Luftschmierungssystems als innovative Energieeffizienztechnologie wird mit der folgenden Formel berechnet. Der erste und zweite Term auf der rechten Seite stellen die Verringerung der Antriebsleistung durch das Luftschmierungssystem bzw. die zusätzlich für den Betrieb des Systems benötigte Leistung dar. Für dieses System ist f_eff 1,0 in der EEDI-Formel.

* Ist P_PTI(i) > 0, der gewichtete Mittelwert von (SFC_ME x C_FME) und (SFC_AE x C_FAE)

1.2.1.2 P_eff ist die effektive Leistungsverringerung in kW aufgrund des Luftschmierungssystems bei 75 % t der installierten Nennleistung (MCR). Für den Fall, dass Wellengeneratoren eingebaut sind, muss P_eff bei 75 % der installierten Nennleistung (MCR) berechnet werden, nachdem jegliche eingebauten Wellengeneratoren nach Absatz 2.2.5 der EEDI-Berechnungsrichtlinien abgezogen wurden.

P_eff muss sowohl im voll beladenen Zustand als auch unter Probefahrtbedingungen berechnet werden.

1.2.1.3 P_PeffAL ist die Verringerung der Antriebsleistung aufgrund des Luftschmierungssystems in kW. P_PeffAL muss sowohl bei dem in den EEDI-Berechnungsrichtlinien bestimmten Beladungszustand, der der Kapazität (Capacity) entspricht (im Weiteren als "voll beladener Zustand" bezeichnet), als auch unter Probefahrtbedingungen unter Berücksichtigung der folgenden Punkte berechnet werden:

1. Bereich der mit Luft bedeckten Schiffsoberfläche;.
2. Dicke der Luftschicht;
3. Verringerung des Grads des Reibungswiderstands aufgrund der Abdeckung mit einer Luftschicht;
4. Veränderung des Propulsionswirkungsgrades aufgrund des Zusammenwirkens mit Luftbläschen (Eigenvortriebsfaktoren und Eigenschaften des Propellers im Freiwasser); und
5. Änderung des Widerstands aufgrund eines zusätzlichen Geräts, sofern damit ausgestattet.

1.2.1.4 P_AEeffAL ist die zusätzliche, für den Betrieb des Luftschmierungssystems notwendige Leistungsaufnahme der Hilfsanlagen in kW im voll beladenen Zustand. P_AEeffAL muss bei 75 % der Nennleistung der Gebläse auf Grundlage der Erprobungsberichte des Herstellers berechnet werden. Bei einem System, bei dem der vorstehend genannte berechnete Wert wesentlich von der aufgebrachten Leistung bei normalem Betrieb im voll beladenen Zustand abweicht, kann der P_AEeffAL-Wert mit einer alternativen Methode geschätzt werden. In diesem Fall muss die Berechnung einem Prüfer vorgelegt werden.

1.2.2 Zu beachtende Punkte bei der Berechnung des erreichten EEDI mit einem Luftschmierungssystem

1.2.2.1 V_ref in Absatz 2.2.2 der EEDI-Berechnungsrichtlinien muss mit ausgeschaltetem Luftschmierungssystem berechnet werden, um die doppelte Zählung der Auswirkung des Systems zu vermeiden.

1.2.2.2 Gemäß den EEDI-Berechnungsrichtlinien muss der EEDI-Wert für Schiffe bei eingeschaltetem Luftschmierungssystem im voll beladenen Zustand berechnet werden.

1.3 Überprüfungsverfahren

1.3.1 Allgemeines

1.3.1.1 Der erreichte EEDI für ein Schiff mit innovativer Energieeffizienztechnologie muss nach den EEDI-Besichtigungsrichtlinien überprüft werden. Zusätzliche Informationen über die Anwendung von Luftschmierungssystemen, die nicht in den EEDI-Besichtigungsrichtlinien angegeben sind, sind untenstehend enthalten.

1.3.2 Vorüberprüfung in der Entwurfsphase

1.3.2.1 Zusätzlich zu Absatz 4.2.2 der EEDI-Besichtigungsrichtlinien muss die vom Schiffseigner oder der Schiffswerft zu erstellende Technische EEDI-Akte Folgendes enthalten:

1. Übersicht und Skizzierung des Luftschmierungssystems;
2. P_PeffAL: die Verringerung der Antriebsleistung aufgrund des Luftschmierungssystems bei der Schiffsgeschwindigkeit V_ref sowohl im voll beladenen Zustand als auch unter Probefahrtbedingungen;
3. EDR_full: die Reduzierungsrate der Antriebsleistung im voll beladenen Zustand aufgrund des Luftschmierungssystems. EDR_full wird berechnet, indem P_MEeffAL durch P_ME aus den EEDI-Berechnungsrichtlinien im voll beladenen Zustand geteilt wird (siehe Abbildung 2);
4. EDR_trial: die Reduzierungsrate der Antriebsleistung unter Probefahrtbedingungen aufgrund des Luftschmierungssystems. EDR_trial wird berechnet, indem P_MEeffAL durch P_ME aus den EEDI-Berechnungsrichtlinien unter Probefahrtbedingungen geteilt wird (siehe Abbildung 2);

   Abbildung 2 - Berechnung der Reduzierungsrate der Antriebsleistung (EDR_full und EDR_trial) aufgrund des Luftschmierungssystems

   
   

5. P_AEeffAL: benötigte zusätzliche Leistung für den Betrieb des Luftschmierungssystems; und
6. der berechnete Wert des EEDI für das eingeschaltete Luftschmierungssystem im voll beladenen Zustand.

1.3.2.2 Zusätzlich zu Absatz 4.2.7 der EEDI-Besichtigungsrichtlinien umfassen die Angaben, die der Prüfer zusätzlich von der Schiffswerft unmittelbar dazu anfordern kann, folgende:

1. das detaillierte Berechnungsverfahren der Verringerung der Antriebsleistung aufgrund des Luftschmierungssystems: P_PeffAL; und
2. das detaillierte Berechnungsverfahren der benötigten zusätzlichen Leistung für den Betrieb des Luftschmierungssystems: P_AEeffAL.

1.3.3 Endgültige Überprüfung des erreichten EEDI bei der Probefahrt

1.3.3.1 Die endgültige Überprüfung des EEDI von Schiffen aufgrund des Luftschmierungssystems muss bei der Probefahrt durchgeführt werden. Das Überprüfungsverfahren muss grundsätzlich in Übereinstimmung mit Absatz 4.3 der EEDI-Besichtigungsrichtlinien sein.

1.3.3.2 Vor der Probefahrt müssen dem Prüfer die folgenden Dokumente eingereicht werden: Eine Beschreibung des Prüfverfahrens, welches die Messmethoden beinhaltet, die bei der Probefahrt des Schiffes mit Luftschmierungssystem verwendet werden.

1.3.3.3 Der Prüfer muss der Probefahrt beiwohnen und die in Absatz 4.3.3 der EEDI-Besichtigungsrichtlinien beschriebenen Punkte bestätigen, die bei der Probefahrt für das ein- und ausgeschaltete Luftschmierungssystem gemessen werden müssen.

1.3.3.4 Die Leistung des Hauptmotors bei der Probefahrt für das ein und ausgeschaltete Luftschmierungssystem muss so gesetzt werden, dass der Bereich der erstellten Leistungskurve die Schiffsgeschwindigkeit von V_ref umfasst.

1.3.3.5 Das folgende Verfahren muss auf Grundlage der für das ausgeschaltete Luftschmierungssystem erstellten Leistungskurve durchgeführt werden.

1. Die Schiffsgeschwindigkeit bei 75 % MCR des Hauptmotors in voll beladenem Zustand, V_ref, muss berechnet werden. Falls Wellengeneratoren eingebaut sind, muss V_ref bei 75 % MCR berechnet werden, nachdem jegliche eingebauten Wellengeneratoren nach Absatz 2.2.5 der EEDI-Berechnungsrichtlinien abgezogen wurden; und
2. in dem Fall, dass die vorstehend ermittelte V_ref sich von der in der Entwurfsphase geschätzten unterscheidet, muss die Reduzierungsrate für den Hauptmotor mit der neuen V_ref sowohl im voll beladenen Zustand als auch unter Probefahrtbedingungen neu berechnet werden.

1.3.3.6 Die Schiffswerft muss auf der Grundlage der gemessenen Schiffsgeschwindigkeit und der Leistung des Hauptmotors bei der Probefahrt Leistungskurven für das eingeschaltete Luftschmierungssystem erstellen. Die folgenden Berechnungen müssen durchgeführt werden.

1. Die tatsächliche Reduzierungsrate der Antriebsleistung ADR_Trial bei der Schiffsgeschwindigkeit von V_ref bei der Probefahrt; und
2. wenn die Probefahrt nicht im voll beladenen Zustand durchgeführt wird, ist die Reduzierungsrate der Antriebsleistung in diesem Zustand mit der folgenden Formel zu berechnen:

Abbildung 3 - Berechnung der tatsächlichen Reduzierungsrate der Antriebsleistung (ADR_Full und ADR_Trial) aufgrund des Luftschmierungssystems

1.3.3.7 Die Verringerung der Antriebsleistung aufgrund des Luftschmierungssystems P_MEeffAL im voll beladenen Zustand und unter Probefahrtbedingungen muss wie folgt berechnet werden:

1.3.3.8 Der Schiffseigner oder die Schiffswerft müssen die Technische EEDI-Akte soweit erforderlich überarbeiten, indem die Ergebnisse der Probefahrt berücksichtigt werden. Solch eine Überarbeitung muss folgende Inhalte umfassen:

1. V_ref, falls sie sich von der in der Entwurfsphase geschätzten Referenzgeschwindigkeit unterscheidet;
2. die Verringerung der Antriebsleistung P_PeffAL bei der Schiffsgeschwindigkeit von V_ref im voll beladenen Zustand und unter Probefahrtbedingungen für das eingeschaltete Luftschmierungssystem;
3. die Reduzierungsrate der Antriebsleistung aufgrund des Luftschmierungssystems (ADR_Full und ADR_Trial) im voll beladenen Zustand und unter Probefahrtbedingungen; und
4. der berechnete Wert des EEDI für das eingeschaltete Luftschmierungssystem im voll beladenen Zustand.

2 Windunterstützte Antriebsanlage (Kategorie B-2)

2.1 Zusammenfassung der innovativen Energieeffizienztechnologie

2.1.1 Windunterstützte Antriebsanlagen (Wind assisted propulsion systems - WAPS) gehören zu den innovativen mechanischen Energieeffizienztechnologien, die die CO₂-Emissionen von Schiffen verringern. Es gibt unterschiedliche Windantriebstechnologiearten (Segel, Flügel, Zugdrachen usw.), die in Abhängigkeit von den Windverhältnissen Kräfte entwickeln. Diese technische Anleitung bestimmt die verfügbare effektive Leistung von WAPS als Produkt der Referenzgeschwindigkeit und der Summe der Kraft der windunterstützten Antriebsanlage und der globalen Windwahrscheinlichkeitsverteilung.

2.1.2 Nebeneffekte bei der Anwendung von windunterstützten Antriebsanlagen, welche den Schiffswiderstand erhöhen könnten werden für den Zweck dieser Richtlinien vernachlässigt. Bei dieser Vereinfachung werden Auswirkungen wie zum Beispiel ein zusätzlicher Widerstand durch Windabdrift, den Ruderwinkel oder eine Krängung oder ein reduzierter Propellerwirkungsgrad bei Fahrt im Leerschiffszustand vernachlässig, ohne dass ein wesentlicher Verlust der Genauigkeit entsteht. Trotzdem werden die entsprechenden Kräfte berücksichtigt, um Zustände auszuschließen, bei denen der sichere Betrieb des Schiffes nicht möglich ist, beispielsweise aufgrund von übermäßigen Krängungswinkeln.

2.2 Begriffsbestimmungen

2.2.1 Im Sinne dieser Richtlinien gelten die folgenden Begriffsbestimmungen:

1. Der Ausdruck verfügbare effektive Leistung bezeichnet die Multiplikation der effektiven Leistung P_eff mit dem Verfügbarkeitsfaktor f_eff, wie er in der EEDI-Berechnung bestimmt ist;
2. windunterstützte Antriebsanlagen (Wind assisted propulsion systems - WAPS) gehören zu den innovativen mechanischen Energieeffizienztechnologien, die CO₂-Emissionen von Schiffen verringern. Diese vorgeschlagenen Richtlinien gelten für Windantriebstechnologien, die mechanische Antriebskräfte unmittelbar auf die Schiffsstruktur übertragen (Segel, Flügel, Zugdrachen usw.);
3. die Kräftematrix der Windantriebsanlage ist eine zweidimensionale Matrix, die die Kräftecharakteristik einer windunterstützten Antriebsanlage in Abhängigkeit von der Schiffsgeschwindigkeit, Windgeschwindigkeit und dem Windwinkel in Bezug auf den Kurs darstellt;
4. die globale Windwahrscheinlichkeitsmatrix beinhaltet Daten zu der globalen Windkraft auf den globalen Hauptschifffahrtswegen, die auf einer statistischen Untersuchung der weltweiten Winddaten basieren, und stellt die Wahrscheinlichkeit der Windverhältnisse dar;
5. die Windgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit des Windes in m/s 10 m über dem Meeresspiegel;
6. die Windrichtung ist die nach Norden orientierte Richtung des Windes, der 10 m über dem Meeresspiegel gemessen wird, und ist in 8 Sektoren unterteilt (Norden, Nordosten, Osten, Südosten, Süden, Südwesten, Westen, Nordwesten);
7. der Windwinkel ist der Winkel des Windes relativ zum Schiffskurs 10 m über dem Meeresspiegel und ist in 72 Sektoren in 5°-Schritten aufgeteilt (0 °, 5 °,..., 355 °); und
8. das globale Netzwerk des hauptsächlichen Schiffsverkehrs ist ein Netzwerk der globalen Schifffahrtswege mit der höchsten Fahrtenfrequenz.

2.3 Verfügbare effektive Leistung von windunterstützten Antriebsanlagen

Die verfügbare effektive Leistung von windunterstützten Antriebsanlagen als innovative Energieeffizienztechnologie wird mit folgender Formel berechnet:

mit F₁ - F_k ≥ 0 ‹ F_{k - 1} - F_k ≥ 0

(Sortierung der Elemente der Kräftematrix in absteigender Reihenfolge)

und

(Definition von q: Anzahl der Elemente, die der Formel hinzugefügt werden)

Dabei ist:

1. (f_eff* P_eff) die verfügbare effektive Leistung in kW, die von der angegebenen windunterstützten Antriebsanlage erbracht wird. f_eff und P_eff werden in der Berechnung zu einem Produkt aus der Verfügbarkeit und der Leistung kombiniert, dessen Ergebnis eine Matrixberechnung ist, wobei sich jedes Windverhältnis nach einer Wahrscheinlichkeit und einer bestimmten Kraft der Windantriebsanlage richtet;
2. der Faktor 0,5144 der Umrechnungsfaktor von Seemeilen pro Stunde (Knoten) in Meter pro Sekunde (m/s);
3. V_ref die Referenzgeschwindigkeit des Schiffes gemessen in Seemeilen pro Stunde (Knoten), wie sie in den EEDI-Berechnungsrichtlinien bestimmt ist;
4. η_D der Gesamtwirkungsgrad des Hauptantriebs bzw. der Hauptantriebe bei 75 % der installierten Nennleistung (MCR) des Hauptmotors bzw. der Hauptmotoren. η_D muss bei 0,7 angesetzt werden, wenn kein anderer Wert festgelegt und vom Prüfer überprüft ist;
5. F(V_ref)_k die Kräftematrix der jeweiligen windunterstützten Antriebsanlage für eine vorgegebene Schiffsgeschwindigkeit V_ref. Jedes Matrixelement stellt die Antriebskraft in Kilonewton (kN) für die jeweilige Windgeschwindigkeit und den jeweiligen Windwinkel dar. Der Windwinkel wird in relativen Peilungen (mit 0 ° am Bug) angegeben;
6. W_k die globale Windwahrscheinlichkeitsmatrix. Jedes Matrixelement stellt die Wahrscheinlichkeit der Windgeschwindigkeit und des Windwinkels relativ zum Schiffskurs dar. Die Summe aller Matrixelemente ist gleich 1 und ist dimensionslos; und
7. P(V_ref)_k eine Matrix mit den gleichen Dimensionen wie F(V_ref)_k und W_k und stellt den Leistungsbedarf in kW für den Betrieb der windunterstützten Antriebsanlage dar.

2.3.2 Der vordere Term der Formel bestimmt die zusätzliche Antriebsleistung, die bei der Gesamtberechnung des EEDI zu berücksichtigen ist. Der Term beinhaltet das Produkt der schiffspezifischen Geschwindigkeit, die Kräftematrix und die globale Windwahrscheinlichkeitsmatrix. Der hintere Term enthält die Leistungsanforderung für den Betrieb der spezifischen windunterstützten Antriebsanlage, die von der erlangten Windkraft abgezogen werden muss.

2.4 Kräftematrix der Windantriebsanlage F(V_ref)_k

2.4.1 Messung der Windantriebskoeffizienten

2.4.1.1 Die Kräftematrix der Windantriebsanlage ist eine Tabelle, in der die durchschnittlichen Windantriebskoeffizienten entsprechend der globalen Windwahrscheinlichkeitsmatrix beschrieben sind. Daraus ergibt sich, dass die Messung der Windantriebskoeffizienten zuerst durchgeführt werden muss, um die Kräftematrix der Windantriebsanlage zu erhalten.

2.4.1.2 Zur Bestimmung der aerodynamischen Kräfte eines windunterstützten Schiffes können verschiedene Methoden verwendet werden, die zum einen von der Art der windunterstützten Antriebsanlage abhängen, zum anderen aber auch von den Einschränkungen aufgrund der Größe und einer erfolgreichen Validierung der bereits in der Literatur beschriebenen Methoden. Zu diesen Methoden gehören:

1. Windkanal-Modellversuch;
2. rechnergestützte Strömungsdynamik (computational fluid dynamics - CFD)/nummerische Berechnungen; und
3. vollmaßstäblicher Versuch.

2.4.1.3 Die Kräfte sind für die Kombination aus windgestützter Antriebsanlage und Schiff zu bestimmen, es sei denn, dies ist aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen praktisch nicht durchführbar. Sollte Letzteres der Fall sein, gelten die Bedingungen aus 2.4.1.4.

2.4.1.4 Für den Fall, dass mehrere windunterstützte Antriebsanlagen installiert werden, können die Kräfte für die Geräte einzeln und durch die Aufsummierung der Koeffizienten jeder Einheit, aus der die Anlage besteht, bestimmt werden, vorausgesetzt, dass eine für gültig erklärte Methode vorliegt, um dem Zusammenwirken der Effekte der Windtriebwerke sowie des Schiffes und der Windtriebwerke Rechnung zu tragen.

2.1.4.5 Windantriebsgeräte sind bei ihrer betrieblichen Reynoldszahl zu analysieren, da diese bewiesenermaßen ihre Leistung beeinträchtigt.

2.1.4.6 Der Windkanal-Modellversuch ist die vornehmliche Methode zur Messung der aerodynamischen Kraft einer windunterstützten Schiffsantriebsanlage bei normalen Seegängen. Anhang 1 dieser Anlage beschreibt die Versuchsmethoden für Windkanal-Modellversuche. Werden die Windantriebskoeffizienten mittels eines Windkanal-Modellversuchs gemessen, muss dieser in Übereinstimmung mit Anhang 1 durchgeführt werden.

2.4.1.7 Für einige Typen von windgestützten Antriebsanlagen sind Windkanal-Modellversuche für die Messung der Windantriebskoeffizienten nicht geeignet. Deshalb können nummerische Berechnungen wie beispielsweise CFD-Berechnungen für die Schätzung der Windantriebskoeffizienten akzeptiert werden, jedoch müssen die Bedingung und das Modell der nummerischen Berechnung auf repräsentative Experimentergebnisse zurückgeführt werden und die nummerische Berechnung ist in Übereinstimmung mit festgelegten Qualitäts- und technischen Normen (der aktuellen überarbeiteten Version von ITTC 7.503-01-02 und ITTC 7.5-03-01-04 oder einer gleichwertigen Norm) durchzuführen. Sollten weder der Windkanal-Modellversuch noch eine nummerische Berechnung angemessen sein, um den Koeffizienten zu schätzen, können andere Prüfungsmethoden mit der Genehmigung des Prüfers akzeptabel sein.

2.4.1.8 Wenn ein Versuch oder eine Berechnung zur Bestimmung der Windantriebskoeffizienten durchgeführt wird, muss das Versuchs- oder Berechnungsverfahren vor der Durchführung des Versuchs oder der Berechnung beim Prüfer eingereicht werden. Zusätzlich muss im Nachgang der detaillierte Bericht vom Versuchs- und Berechnungsverfahren beim Prüfer eingereicht werden. Der Prüfer kann vom Einreichenden verlangen weitere gegebenenfalls notwendige Unterlagen/Informationen zu erhalten, um die Windantriebskoeffizienten zu überprüfen.

2.4.1.9 Der Versuch mit einem Schiffsmodell ohne windunterstützte Antriebsanlage misst vor allem die auf den Bug des Schiffsmodells einwirkenden Windkräfte, wenn der Wind aus unterschiedlichen Richtungen kommt. Der Versuch mit einem Schiffsmodell mit windunterstützter Antriebsanlage misst vor allem die maximale auf den Bug des Schiffsmodells einwirkende Windantriebskraft, wenn der Wind aus unterschiedlichen Richtungen kommt, womit dann der Windantriebskoeffizient der Windantriebsanlage berechnet wird. Die Koeffizienten der windunterstützten Antriebsanlage müssen bei einer Reihe von Windwinkeln bestimmt werden, die zwischen 0 ° und 360 ° im Abstand von 5 °-Intervallen liegen.

2.4.1.10 Für mehrere identische windunterstützte Antriebsanlagen und identische Schiffe kann ein einziger Windkanal-Versuch akzeptiert werden. Der Prüfer kann verlangen, dass unterstützende Unterlagen vorgelegt werden.

2.4.2 Windkanal öVersuchsmethoden und Verarbeitung der Daten

Möglichkeit 1: Versuch mit einem Schiffsmodell, auf dem die gesamte windunterstützte Antriebsanlage eingebaut ist

2.4.2.1 Wenn der Windkanal-Versuch mit einem Schiffsmodell und dem windunterstützten Antriebsanlagenmodell durchgeführt wird, muss die Versuchsmethode die in Anhang 1 angegebenen Spezifikationen einhalten. Die auf das Schiffsmodell einwirkenden Windkräfte werden normalisiert zu:

C_Fx = F_x/(0,5 ρV²A)

2.4.2.2 Die Windantriebskoeffizienten ² der windunterstützten Antriebsanlage können bestimmt werden als:

ΔC_Fx = C_{Fx-with WAPS} - C_{Fx-without WAPS}

Dabei ist:

1. C_Fx ist der auf den Bug des Modells einwirkende Windkraftkoeffizient;
2. F_x ist die auf den Bug des Modells einwirkende Windkraft;
3. ΔC_Fx ist der Windantriebskoeffizient der windunterstützten Antriebsanlage;
4. ρ ist die Luftdichte beim Modellversuch;
5. V ist die Windgeschwindigkeit beim Modellversuch;
6. A ist die gesamte projizierte Fläche der windunterstützten Antriebsanlage; und
7. der Index "with WAPS" bezeichnet den Zustand mit windunterstützter Antriebsanlage des Schiffsmodells, wohingegen "without WAPS" den Zustand ohne windunterstützte Antriebsanlage des Schiffes bezeichnet.

Möglichkeit 2: Versuch mit einer einzigen windunterstützten Antriebseinheit

2.4.2.3 Wird der Windkanal-Versuch mit einer einzigen windunterstützten Antriebseinheit durchgeführt, muss die Versuchsmethode die in Anhang 1 angegebenen Spezifikationen einhalten. Die Windantriebskoeffizienten ³ des Modells können bestimmt werden als:

C_Fx = F_x/(0,5 ρV²A)
Dabei ist:

1. C_Fx der auf den Bug des Modells einwirkende Windkraftkoeffizient;
2. F_x die auf den Bug des Modells einwirkende Windkraft;
3. ρ die Luftdichte des Modellversuchs;
4. V die Windgeschwindigkeit des Modellversuchs; und
5. A die gesamte projizierte Fläche der windunterstützten Antriebsanlage.

2.4.2.4 Die Windantriebskoeffizienten ΔC_Fx einer windunterstützten Antriebsanlage mit mehreren Einheiten kann berechnet werden, indem die Koeffizienten der Einheiten, aus denen die Anlage besteht, aufsummiert werden und Wechselwirkungen und das Abschirmen durch Aufbauten gewichtet wird.

Für die Möglichkeiten 1 und 2: Berechnung der durchschnittlichen Leistungsverbrauchskoeffizienten der aktiven windunterstützten Antriebsanlage während des Windkanal-Versuchs

2.4.2.5 Der Leistungsverbrauch der windunterstützten Antriebsanlage muss berechnet werden und die Leistungsverbrauchsmatrix auf Grundlage der berechneten Werte und dem Anlagenkotrollplan ausgefüllt werden.

2.4.3 Berechnung der Kräftematrix der Windantriebsanlage

2.4.3.1 Die Windantriebskoeffizienten ⁴ der windunterstützten Antriebsanlage des Schiffes können verwendet werden, um die Kräftematrix der Windantriebsanlage vorherzusagen. Der scheinbare Wind ist definiert als die Kombination aus Wind relativ zum Grund und dem Wind, der durch die Geschwindigkeit des Schiffes entsteht. Die Berechnungsschritte für die Kräftematrix der Windantriebsanlage lauten wie folgt:

1. Bestimmung der Geschwindigkeit des Schiffes V_ref;
2. Wahl der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit entsprechend der Terme in W_k, der globalen Windwahrscheinlichkeitsmatrix in 10 m Höhe. Beispielweise wird die durchschnittliche Windgeschwindigkeit entsprechend dem ersten Windgeschwindigkeitsbereich (0-1 m/s) der Windwahrscheinlichkeitsmatrix als 0,5 m/s ausgewählt, die durchschnittliche Windgeschwindigkeit entsprechend dem zweiten Windgeschwindigkeitsbereich (1-2 m/s) als 1,5 m/s usw.;
3. Extrapolation der Windgeschwindigkeit in Bezug auf die Referenzhöhe der windunterstützten Antriebsanlagen, die als aerodynamisches Zentrum der Höhe oder halben Höhe von der Wasserlinie des aerodynamischen Zentrums des Kraftangriffspunkts angesetzt wird:

   v_Zref = v_10m (Z_ref / 10)^α für Z_ref < 300m

   v_Zref = v_10m (300 / 10)^α für Z_ref ≥ 300m

   Dabei ist

   1. Z_ref die Referenzhöhe über der Wasserlinie, die gleich dem Punkt auf mittlerer Höhe eines jeden Segels, Flettner-Rotoren usw. einer windunterstützten Antriebsanlage sein muss;
   2. v_{10 m} ist die Windgeschwindigkeit 10 m über dem Meeresspiegel;
   3. v_Zref ist die sich ergebende Windgeschwindigkeit auf der Referenzhöhe; und
   4. α wird als 1/9 entsprechend der ITTC-Empfehlungen ⁵ genommen.
4. Berechnung der relativen Windgeschwindigkeit V_k und dem relativen Windrichtungswinkel des Schiffes gemäß der entsprechenden Durchschnittswindgeschwindigkeit, dem Windrichtungswinkel und der Schiffsgeschwindigkeit;
5. Berechnung der durchschnittlichen Windantriebskoeffizienten (ΔC_Fx)_k der windunterstützten Antriebsanlage entsprechend W_k gemäß dem relativen Windrichtungswinkel und entsprechend der Beziehung zwischen dem relativen Windrichtungswinkel und dem Windantriebskoeffizienten ΔC_Fx, der im Versuch ermittelt wurde; und
6. Berechnung der Terme für die Kräftematrix der Windantriebsanlage F(V_ref)_k eines vollmaßstäblichen Schiffes entsprechend W_k, gemäß dem durchschnittlichen Windantriebskoeffizienten der windunterstützten Antriebsanlage, mit der folgenden Formel:

   F(V_ref)_k = (ΔC_Fx)_k x (0,5 ρV_k²A)

   Dabei ist bzw. sind

   1. (ΔC_Fx)_k die durchschnittlichen Windantriebskoeffizienten entsprechend W_k;
   2. ρ die durchschnittliche Luftdichte in der Schifffahrtsumwelt, ρ = 1,225 kg/m³;
   3. V_k die relative Windgeschwindigkeit des vollmaßstäblichen Schiffes entsprechend W_k;
   4. A die gesamte projizierte Fläche der windunterstützten Antriebsanlage;
   5. die Einstellungen des Windtriebwerks können variieren, um die besten (ΔC_Fx)_k zu finden; dies kann mittels Interpolation geschehen, vorausgesetzt, dass die Erweiterungen in den Einstellungen ausreichend klein sind;
   6. die Einstellungen und der Einsatz der windunterstützten Antriebsanlage müssen den betrieblichen Grenzen unterliegen, die für die Anlage festgelegt sind (z.B. höchste betriebliche Windgeschwindigkeit, wenn diese unterhalb der globalen Windwahrscheinlichkeitsmatrix liegt, > Bf 8, 19 m/s);
   7. der mögliche Windwiderstand, der von der Anlage verursacht wird muss miteinbezogen werden, wie beispielsweise bei ungewöhnlichen Windrichtungen nahe eines direkten Gegenwindes und wenn die Anlagen aufgrund einer Überschreitung der betrieblichen Grenzen nicht betriebsfähig sind; und
   8. wenn F(V_ref)_k so den Schiffswiderstand überschreitet, dass der Propellerschub negativ wäre, ist F(V_ref)_k auf den Widerstandswert zu begrenzen.

2.4.4 Berücksichtigung der betrieblichen Grenzen der windunterstützten Antriebsanlage sowie der Lateralkräfte und Giermomente

2.4.4.1 Die Kraft F(V_ref)_k muss nur dann berechnet werden, wenn sie in dem Betriebsbereich liegt, der für die windunterstützte Antriebsanlage anwendbar ist. Die betrieblichen Grenzen können durch Windverhältnisse verursacht werden, oder durch die insgesamt durch die windunterstützte Antriebsanlage erzeugten Kräfte, und auf das Schiff angewendet werden.

2.4.4.2 F(V_ref)_k muss für jedes Paar (Windrichtung; Windkraft) null sein, das nicht mit dem Betriebsbereich der windunterstützten Antriebsanlage übereinstimmt, welcher durch den Prüfer im Betriebshandbuch der windunterstützten Antriebsanlage und dem Schiff bestätigt wurde.

2.4.4.3 Die durch die windunterstützte Antriebsanlage auf das Schiff ausgeübten Lateralkräfte und das daraus resultierende Giermoment können die Leistung der Anlage und somit die EEDI-Berechnung beeinträchtigen. Die auf das Schiff einwirkenden Lateralkräfte und die durch die windunterstützte Antriebsanlage auf das Schiff einwirkenden Giermomente müssen deshalb vom Schiffbauer und/oder dem Hersteller der Antriebsanlage dokumentiert und vom Prüfer beachtet werden. Sie können ohne zusätzlichen Aufwand während des in Absatz 2.4.1 dieses Rundschreibens beschriebenen Versuchs erhalten werden.

2.4.4.4 Die Einhaltung des Betriebsbereichs erfordert für jedes Paar (Windrichtung; Windkraft) unter Berücksichtigung der gesamten durch die windunterstützte Antriebsanlage erzeugten Kräfte (d. h. einschließlich der auf das Schiff einwirkenden Lateralkräfte und der Giermomente), dass die Stärke der windunterstützten Antriebsanlage, die Kräfte an der Einbettung und die Neigung des Schiffes mit der Bauentwurfsakte bzw. der Stabilitätsakte des Schiffes übereinstimmen. Wenn die Lateralkräfte und das Giermoment besonders entscheidend sind, kann der Prüfer verlangen, dass das Kurshalten und Ruderwinkel vorgeführt werden, um die Einhaltung des Betriebsbereichs zu bestätigen.

2.5 Die globale Windwahrscheinlichkeitsmatrix W_k

2.5.1 Windwahrscheinlichkeiten

2.5.1.1 Windverhältnisse sind nicht gleichbleibend. Im Laufe der Zeit verändern Winde ihre Geschwindigkeit und Richtung. Die zu erwartenden Windverhältnisse sind in verschiedenen Regionen auf der Erde unterschiedlich.

2.5.1.2 Jedes zu erwartende Windverhältnis kann aber in einem bestimmten Windwahrscheinlichkeitsmuster für jede einzelne Position auf der Erdkugel ausgedrückt werden. Es gibt immer eine bestimmte Wahrscheinlichkeit, dass eine bestimmte Windrichtung und Windgeschwindigkeit eintritt. Diese Wahrscheinlichkeiten werden in Windkarten aufgezeichnet. Bei diesem Vorgehen hat jede geographische Region eine charakteristische Windkarte.

2.5.2 Windwinkel relativ zum Schiff

2.5.2.1 Für eine windunterstützte Antriebsanlage ist es nicht relevant, ob der Wind aus dem Norden oder Süden kommt. Nur der Windwinkel relativ zum Schiffskurs ist von Bedeutung. Somit müssen die Windrichtungen, die in den Wetterdaten angegeben sind, für die Schiffskurse auf einer Handelsroute neu berechnet werden, wenn sie auf windunterstützte Antriebsanlagen angewendet werden; dabei ist 0 ° der Bug des Schiffes, 90 ° die Steuerbordseite, 180 ° das Heck und 270 ° die Backbordseite.

2.5.3 Das globale Netzwerk des hauptsächlichen Schiffsverkehrs

2.5.3.1 Um eine weltweite Windwahrscheinlichkeitskarte für die EEDI-Berechnung der windunterstützten Antriebsanlage zu bestimmen, ist der Durchschnitt aller Windverhältnisse auf den Hauptschifffahrtswegen erforderlich.

2.5.3.2 Abbildung 1 zeigt das globale Netzwerk des hauptsächlichen Schiffsverkehrs, mit dem die globalen Windverhältnisse bestimmt werden. Auf den angezeigten Wegen wurden 106 Windverhältniskarten analysiert. Diese Karten basieren auf 868.500 einzelnen Winddaten.

2.5.3.3 Die Windverhältniskarten für jede Position werden erst als Schiffskurskoordinaten neu berechnet und anschließend deren Durchschnitt für die globale Windverhältniskarte genommen. Die Ergebnisse sind in Abbildung 2 graphisch dargestellt und die vollständige Karte (globale Wahrscheinlichkeitsmatrix) ist in der Tabelle in Anhang 2 dieser Anlage angegeben.

2.5.3.4 Jedes Element der Matrix W_k stellt die Wahrscheinlichkeit der spezifischen Windgeschwindigkeit und des spezifischen Windwinkels relativ zum Schiff dar. Die Summe aller Matrixelemente ist eins (1,0), was 100 % aller Windverhältnisse darstellt.

2.5.3.5 Die Ergebnisse zeigen, dass Winde zum Bug oder Heck häufiger auftreten als Winde von der Seite. Es gibt zwei mögliche Gründe für dieses Phänomen:

1. Schifffahrtswege und globale Wettersysteme sind eher Ost-West als Nord-Süd ausgerichtet; und
2. Schifffahrtswege und Winde werden von den Küstenlinien beeinflusst, weshalb sie dazu tendieren in einigen Regionen parallel zu verlaufen.

Abbildung 1 - Das globale Netzwerk des hauptsächlichen Schiffsverkehrs, das für die Windkarten verwendet wird

Abbildung 2 - Die sich ergebenden Windkurven auf den globalen Hauptschifffahrtswegen relativ zum Schiff

2.6 Effektive CO₂ öVerringerung durch windunterstützte Antriebsanlagen

2.6.1 Für die Berechnung der CO₂-Verringerung muss das Ergebnis der verfügbaren effektiven Leistung (f_eff* P_eff) mit dem Umrechnungsfaktor C_FME und SFC_ME multipliziert werden, wie es in der ursprünglichen EEDI-Formel enthalten ist.

2.7 Überprüfung von windunterstützten Antriebsanlagen beim EEDI öZertifizierungsverfahren

2.7.1 Allgemeines

2.7.1.1. Die Überprüfung des EEDI mit innovativen Energieeffizienztechnologien muss in Übereinstimmung mit den EEDI-Besichtigungsrichtlinien durchgeführt werden. Zusätzliche die innovativen Energieeffizienztechnologien betreffende Punkte, die nicht in den EEDI-Besichtigungsrichtlinien enthalten sind, sind unten beschrieben.

2.7.2 Vorüberprüfung in der Entwurfsphase

2.7.2.1 Zusätzlich zu Absatz 4.2.2 der EEDI-Besichtigungsrichtlinien muss die vom Schiffseigner oder der Schiffswerft zu erstellende Technische EEDI-Akte Folgendes umfassen:

1. Konfiguration der windunterstützten Antriebsanlagen; und
2. berechneter Wert des EEDI aufgrund der windunterstützten Antriebsanlage.

2.7.2.2 Zusätzlich zu Absatz 4.2.7 der EEDI-Besichtigungsrichtlinien können zusätzliche Informationen von der Schiffswerft vom Prüfer angefordert werden. Diese umfassen:

1. Ein detailliertes Berechnungsverfahren für die Kräftematrix der Windantriebsanlage F(V_ref)_k und Ergebnisse aus Leistungsprüfungen.

2.7.2.3 Um ungewünschte Auswirkungen auf die Schiffsstruktur oder den Hauptantrieb zu vermeiden, müssen die Einflüsse der zusätzlichen Kräfte, die auf das Schiff einwirken, während des EEDI-Zertifizierungsverfahrens bestimmt werden. Elemente in der Kräftematrix der Windantriebsanlage können nötigenfalls auf schiffsspezifische Einschränkungen, sofern diese notwendig sind, beschränkt sein. Die technischen Mittel, um die Kraft der Windantriebsanlage einzuschränken, müssen als Teil der Leistungsprüfung überprüft werden.

2.7.2.4 Wenn mehr als eine innovative Energieeffizienztechnologie bei der EEDI-Zertifizierung einer Zulassung unterliegt, müssen Wechselwirkungen dieser Technologien berücksichtigt werden. Die geeigneten technischen Unterlagen müssen den dem Prüfer im Zuge des Zertifizierungsverfahrens eingereichten zusätzlichen Informationen hinzugefügt werden.

2.7.3 Endgültige Überprüfung des erreichten EEDI

2.7.3.1 Die gesamte Nettoleistung, die von windunterstützten Antriebsanlagen erzeugt wird, muss auf Grundlage der Unterlagen in der technischen EEDI-Akte bestätigt werden. Für die abschließende Bestätigung muss der Prüfer überprüfen, dass die Konfiguration der installierten windunterstützten Antriebsanlage mit der in der technischen EEDI-Akte beschriebenen Anlage übereinstimmt.

***

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In Übereinstimmung mit Abschnitt 2.4.1 dieses Rundschreibens werden zwei Versuchsmethoden festgelegt:

1. Möglichkeit 1: Versuch mit einem Schiffsmodell, auf dem die gesamte windunterstützte Antriebsanlage eingebaut ist; und
2. Möglichkeit 2: Versuch eines vollständigen Modells einer einzigen Windantriebseinheit.

Möglichkeit 1: Versuch mit einem Schiffsmodell, auf dem die gesamte windunterstützte Antriebsanlage eingebaut ist

1 Modell

1.1 Das Modell der windunterstützten Antriebsanlage und das Modell des Schiffskörpers müssen der echten Form ähnlich sein, aber jene Zubehörteile, die sich nicht auf die aerodynamischen Eigenschaften auswirken, können beim Modell weggelassen werden (z.B. Handläufe, Ankerwinde usw.).

1.2 Die Tiefgangsbedingung des Schiffskörpermodells muss mit der Kapazität (Capacity), wie in den EEDI-Berechnungsrichtlinien bestimmt, übereinstimmen.

1.3 Das Schiffskörpermodell ist mit dem Drehtisch über eine Kraftmesswaage verbunden und der Windrichtungswinkel des Schiffsmodells wird geändert indem der Winkel des Drehtisches geändert wird.

2 Versuchsbedingung

2.1 Zusätzlich zur geometrischen Ähnlichkeit muss das Kriterium der dynamischen Ähnlichkeit im Windmatrix-Windkanal-Modellversuch einer windunterstützten Antriebsanlage eines Schiffes erfüllt werden. Das bedeutet, dass, wenn die Windgeschwindigkeit im Versuch höher als eine bestimmte kritische Windgeschwindigkeit ist, der dimensionslose Windkoeffizient dazu tendiert, stabil zu sein, und der Fluss um das Modell herum dem echten Schiff ähnelt.

2.2 Im Windkanal-Modellversuch sind spitze und unebene Elemente im vorderen Bereich des Versuchsabschnitts angeordnet und das Windfeld der atmosphärischen Grenzschicht der Meeresoberfläche im Modellmaßstab wird für den Windmatrixversuch ermittelt. Die Reynoldszahl für den Versuch muss über 1,0 x 10⁶ liegen. Die Reynoldszahl Re wird mit folgender Formel ^* ausgedrückt:

Re = (ρ x U x L_pp) / µ

Dabei sind ρ und µ die Dichte bzw. Viskosität der Luft, U ist die Windgeschwindigkeit und L_pp ist die Länge zwischen den Loten des Modellschiffs.

2.3 Das Blockade-Verhältnis darf nicht mehr als 5 % sein. Das Verhältnis wird berechnet, indem die projizierte Fläche des Modells querverlaufend durch die Querschnittsfläche des Windkanals geteilt wird.

3 Versuchsmethode

3.1 Bei der gleichen Schiffskörper-Windrichtung sind die Windantriebskoeffizienten der windunterstützten Antriebsanlage bei unterschiedlichen Angriffswinkeln verschieden. Um die maximalen Windantriebskoeffizienten der windunterstützten Antriebsanlage bei jedem Schiffskörper-Windrichtungswinkel zu erhalten, muss das Versuchsprogramm Folgendes umfassen:

1. Die Messungen der aerodynamischen Kräfteeigenschaften des Schiffsmodells mit windunterstützter Antriebsanlage bei einer Reihe von Windwinkeln zwischen 0 ° und 360 ° in einem Intervall von 5 °, welcher ausschließlich nach der vollen Breite des Schiffs nach achtern gegebenenfalls auf 10 ° ausgeweitet werden kann;
2. die Messungen der aerodynamischen Kräfteeigenschaften des Schiffsmodells mit windunterstützter Antriebsanlage bei einer Reihe von Windwinkeln zwischen 0 ° und 360 ° in Intervallen von 5 ° oder 10 ° und die Angriffswinkel der windunterstützten Antriebsanlage reichen von 0 ° bis 180 ° mit Intervallen von 5 ° oder 10 ° in jedem Windwinkel des Schiffmodells. Kleinere Intervalle der Angriffswinkel werden bei den maximalen Windantriebskoeffizienten notwendig; und
3. in dem Fall, dass die Messungen in einem Abstandsintervall von 10 ° durchgeführt werden, muss jede dazwischenliegende Kräfteeigenschaft (d. h. F_X bei 5 °, 15 °, 25 ° usw.) interpoliert werden, indem die Messergebnisse verwendet werden.

3.2 In dem Fall, dass die Form des Schiffes und die windunterstützte Antriebsanlage auf der Steuerbord- und Backbordseite symmetrisch sind, sind die Windantriebskoeffizienten ebenfalls symmetrisch und somit können die Messungen in einer Reihe von Windwinkeln zwischen 0 ° und 180 ° oder von 180 ° und 360 ° weggelassen werden.

3.3 Wenn die windunterstützte Antriebsanlage eine austauschbare und steuerbare Struktur hat, beispielsweise Segel oder Rotoren, kann das Modell der windunterstützten Antriebsanlage entsprechend dem Windwinkel, der Rotorgeschwindigkeit oder der anderen steuerbaren Struktur angeordnet sein, um die erreichte Windkraft zu maximieren oder den Windwiderstand zu minimieren.

Möglichkeit 2: Versuch eines vollständigen Modells einer einzelnen Windantriebseinheit

4 Modell

4.1 Die Effekte des Schiffskörpers und der Aufbauten müssen einbezogen werden, indem der verdeckte Bereich und die Entfernung anhand von Korrekturen einbezogen werden. Wenn mehrere Windantriebseinheiten an Bord des Schiffes eingebaut sind, müssen die aerodynamischen Wechselwirkungen dieser miteinander anhand einer Korrektur einbezogen werden. Der Prüfer kann die Dokumentation des Verfassers der Versuchsdaten verlangen, um zu bestätigen, dass diese Effekte einbezogen worden sind.

4.2 Das Modell der Windantriebseinheit ist mittels einer Kraftmesswaage mit dem Drehtisch verbunden und der Windrichtungswinkel des Schiffmodells wird geändert, indem der Winkel des Drehtisches geändert wird.

5 Versuchsbedingungen

5.1 Zusätzlich zur geometrischen Übereinstimmung muss das Kriterium der dynamischen Übereinstimmung im Windmatrix-Windkanal-Modellversuch einer windunterstützten Antriebsanlage eines Schiffes erfüllen. Das bedeutet, dass, wenn die Windgeschwindigkeit im Versuch höher als eine bestimmte kritische Windgeschwindigkeit ist, der dimensionslose Windkoeffizient dazu tendiert stabil zu sein und der Fluss um das Modell herum dem echten Schiff ähnelt. Der gemessene Windkoeffizient kann direkt vom echten Schiff extrapoliert werden. Während des Versuchs wird die kritische Windgeschwindigkeit mit einer variablen Windgeschwindigkeitsprüfung bestimmt.

5.2 Die maximale Reynoldszahl des Versuchs muss mehr als 5,0 x 10⁵ sein. Die Reynoldszahl Re wird mit folgender Formel ausgedrückt:

Re = ρ x U x C / µ

Dabei sind ρ und µ die Dichte bzw. Viskosität der Luft, U ist die Windgeschwindigkeit und C ist die gemittelte Sehnenlänge der Windantriebseinheit.

5.3 Das Blockade-Verhältnis darf nicht mehr als 5 % sein. Das Verhältnis wird berechnet, indem die projizierte Fläche des Modells querverlaufend durch die Querschnittsfläche des Windkanals geteilt wird.

6 Versuchsmethode

6.1 Um die maximalen Windantriebskoeffizienten der windunterstützten Antriebsanlage bei jedem Schiffs-Windrichtungswinkel zu erhalten, muss das Versuchsprogramm Messungen der aerodynamischen Kräfteeigenschaften umfassen:

1. eine Reihe der zulässigen Angriffswinkel der Windantriebseinheit; und
2. eine Reihe der zulässigen Einstellungen (Profilkammer, Rotationsgeschwindigkeit, Saugvolumenstrom, reduzierter Bereich usw.).

6.2 Die Vortriebsleistung des Schiffes ist die aerodynamische Kraft, die an der Windantriebseinheit gemessen wird, wenn sie zum Bug zeigt.

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Tabelle 1 - Normalisierte globale Windkarte, auf der die Wahrscheinlichkeit der Windverhältnisse relativ zum Schiffskurs auf den globalen Haupthandelsrouten dargestellt ist

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1 Abwärmerückgewinnungsystem zur Erzeugung von Elektrizität (Kategorie (C-1))

1.1 Zusammenfassung der innovativen Energieeffizienztechnologie

1.1.1 Dieses Kapitel stellt eine Anleitung zur Behandlung von Hochtemperatur-Abwärmerückgewinnungssystemen (Stromerzeugungstyp) als innovative Energieeffizienztechnologien in Zusammenhang mit der Verringerung der Leistungsaufnahme der Hilfsanlagen (in Bezug auf P_AEeff(i)) zur Verfügung. Mechanische zurückgewonnene Energieverluste, die unmittelbar in Wellen eingekoppelt werden, brauchen in dieser Kategorie nicht gemessen zu werden, da sich die Auswirkung der Technologie unmittelbar in der Referenzgeschwindigkeit V_ref widerspiegelt.

1.1.2 Abwärmerückgewinnungstechnologien erhöhen die Effizienzausnutzung der durch Brennstoffverbrennung im Motor erzeugten Energie durch Rückgewinnung der thermischen Energie des Abgases, Kühlwassers usw., wodurch Elektrizität erzeugt wird.

1.1.3 Es gibt die folgenden beiden Methoden zur Elektrizitätserzeugung mit Abwärmerückgewinnungstechnologien (Stromerzeugungstyp):

1. (A) Die Methode, bei der thermische Energie mit einem Wärmetauscher rückgewonnen wird und die Wärmekraftmaschine, die einen Stromerzeuger antreibt, angetrieben wird; und
2. (B) die Methode, bei der ein Stromerzeuger unmittelbar von einer Nutzturbine usw. angetrieben wird. Des Weiteren gibt es ein Abwärmerückgewinnungssystem, bei dem die beiden vorstehenden Methoden kombiniert werden.

Abbildung 1 - Schematische Darstellung der Abgas-Abwärmerückgewinnung

1.2 Berechnungsmethode

1.2.1 Leistungsverringerung aufgrund des Abwärmerückgewinnungssystems

1.2.1.1 Die Leistungsverringerung aufgrund des Abwärmerückgewinnungssystems wird mit folgender Gleichung berechnet. Für dieses System ist f_eff 1,00 in der EEDI-Formel.

In der vorstehenden Gleichung ist P"_AEeff die vom Abwärmerückgewinnungssystem produzierte Leistung. P_{AEeff_Loss} ist die für den Antrieb des Abwärmerückgewinnungssystems notwendige Leistung.

1.2.1.2 P_AEeff ist die Verringerung der gesamten Leistungsaufnahme der Hilfsanlagen des Schiffes (kW) durch das Abwärmerückgewinnungssystem gemäß der Schiffsleistungs-Bedingung, die auf die EEDI-Berechnung angewendet wird. Die Leistung, die unter dieser Bedingung vom System erzeugt wird und die der Hauptschalttafel zugeführt wird, ist zu berücksichtigen, unabhängig von ihrer Verwendung an Bord des Schiffes (außer der Leistung, die von Maschinenanlagen verbraucht wird, wie in Absatz 1.2.1.4 dieses Kapitels beschrieben).

1.2.1.3 P"_AEeff wird durch die folgende Gleichung bestimmt.

Dabei ist:

W_e: die berechnete Stromerzeugung durch das Abwärmerückgewinnungssystem

η_g: der gewichtete durchschnittliche Generatorwirkungsgrad

1.2.1.4 P_AEeff wird mit den folgenden Faktoren bestimmt:

1. Temperatur und Abgas-Massenstrom des Motors usw.;
2. Beschaffenheit des Abwärmerückgewinnungssystems; und
3. Wirkungsgrade und Leistungen der Bestandteile des Abwärmerückgewinnungssystems.

1.2.1.5 P_{AEeff_Loss} ist die Leistung (kW) der Pumpe usw., die notwendig ist, um das Abwärmerückgewinnungssystem anzutreiben.

1.3 Überprüfungsverfahren

1.3.1 Allgemeines

1.3.1.1 Der erreichte EEDI für ein Schiff mit innovativer Energieeffizienztechnologie muss nach den EEDI-Besichtigungsrichtlinien überprüft werden. Zusätzliche Punkte, die die innovativen Energieeffizienztechnologien betreffen und nicht in den EEDI-Besichtigungsrichtlinien enthalten sind, werden untenstehend beschrieben.

1.3.2 Vorüberprüfung in der Entwurfsphase

1.3.2.1 Zusätzlich zu Absatz 4.2.2 der EEDI-Besichtigungsrichtlinien muss die vom Schiffseigner oder der Schiffswerft zu erstellende Technische EEDI-Akte Folgendes enthalten:

1. Graphische Darstellungen, wie zum Beispiel ein Anlagenplan, ein Prozess-Flussdiagramm oder eine graphische Darstellung der Rohrleitungen, Geräte und Instrumente, die das Abwärmerückgewinnungssystem skizzieren, sowie zugehörige Informationen, wie zum Beispiel Spezifikationen der Systembestandteile;
2. Abzug der durch das Abwärmerückgewinnungssystem gesparten Energie von der Leistung der Hilfsmotoren; und
3. Rechenergebnis des EEDI.

1.3.2.2 Zusätzlich zu Absatz 4.2.7 der EEDI-Besichtigungsrichtlinien umfassen die Informationen, die der Prüfer zusätzlich von der Schiffswerft unmittelbar dazu anfordern kann, folgende:

1. Abgasdaten für den Hauptmotor bei 75 % MCR (und/oder für den Hilfsmotor bei der Messbedingung von SFC) bei unterschiedlichen Umgebungsluftansaugtemperaturen, z.B. 5 °C, 25 °C und 35 °C; diese umfassen:
   1. Abgas-Massenstrom für den Turbolader (kg/h);
   2. Abgastemperaturen nach dem Turbolader (C °);
   3. der für die Nutzturbine verfügbare Abgas-Bypass-Massenstrom (kg/h), wenn vorhanden;
   4. Abgastemperatur für den Bypass-Durchfluss (C °); und
   5. Abgasdruck für den Bypass-Durchfluss (bar).
2. falls ein Wärmetauscher vom System verwendet wird, der erwartete Dampfmassenstrom am Auslass und die Dampftemperaturen für die Wärmepumpe auf Grundlage der Abgasdaten vom Hauptmotor;
3. Schätzungsverfahren der durch das Abwärmerückgewinnungssystem rückgewonnen Wärmeenergie; und
4. weitere Einzelheiten der Berechnungsmethode von P_AEeff, die in Absatz 1.2.1 dieses Kapitels bestimmt ist.

1.3.3 Endgültige Überprüfung des erreichten EEDI bei der Probefahrt

1.3.3.1 Ein Abzug der durch das Abwärmerückgewinnungssystem gesparten Energie von der Leistung der Hilfsmotoren muss mit den Ergebnissen aus Prüfstandserprobungen der Hauptbestandteile des Abwärmerückgewinnungssystems und, wenn möglich, bei Probefahrten überprüft werden.

1.3.3.2 Wenn Prüfstandserprobungen bei Systemen schwierig durchzuführen sind, z.B. im Falle von Abgas-Vorwärmern, muss die Leistung des Abwärmerückgewinnungssystems überprüft werden, indem die Menge des erzeugten Dampfs, seine Temperatur usw. bei der Probefahrt gemessen werden. In diesem Fall muss die gemessene Dampfmenge, -temperatur usw. zum Wert der Abgasbedingung bei Entwurf und zu den Messbedingungen von SFC des Haupt-/Hilfsmotors bzw. der Haupt-/Hilfsmotoren korrigiert werden. Die Abgasbedingung muss auf Grundlage der Temperatur der Umgebungsluft im Maschinenraum (Messbedingung von SFC des Haupt-/Hilfsmotors bzw. der Haupt-/Hilfsmotoren; d. h. 25 °C) usw. korrigiert werden.

2 Photovoltaik öStromerzeugungsanlage (Kategorie (C-2))

2.1 Zusammenfassung der innovativen Energieeffizienztechnologie

Eine auf einem Schiff aufgestellte Photovoltaik-(PV-)Stromerzeugungsanlage stellt einen Teil der elektrischen Leistung für den Propeller des Schiffes oder zur Verwendung an Bord des Schiffes zur Verfügung. Die PV-Stromerzeugungsanlage besteht aus PV-Modulen und anderen elektrischen Ausrüstungsgegenständen. Abbildung 1 zeigt ein schematisches Diagramm der PV-Stromerzeugungsanlage. Das PV-Modul besteht aus verbundenen Solarzellen. Es gibt verschiedene Solarzellarten, wie z.B. die "terrestrische kristalline Silicium-Photovoltaik" und "terrestrische Dünnschicht-Photovoltaik" usw.

Abbildung 1 - Schematisches Diagramm einer Photovoltaik-Stromerzeugungsanlage

2.2 Berechnungsmethode

2.2.1 Elektrische Leistung aufgrund der Photovoltaik öStromerzeugungsanlage

2.2.1.1 Die Verringerung der Leistungsaufnahme der Hilfsanlagen aufgrund der PV- Stromerzeugungsanlage kann wie folgt berechnet werden:

Dabei ist f_eff x P_AEeff die gesamte elektrische Nettoleistung (kW), die von der PV- Stromerzeugungsanlage erzeugt wird.

2.2.1.2 Der effektive Koeffizient f_eff ist das Verhältnis der durchschnittlichen PV-Stromerzeugung auf den globalen Hauptschifffahrtswegen zu der vom Hersteller angegebenen nominalen PV-Stromerzeugung. Der effektive Koeffizient kann mit der folgenden Formel unter Verwendung der Sonneneinstrahlung und der Lufttemperatur auf den globalen Hauptschifffahrtswegen berechnet werden:

2.2.1.3 f_rad ist das Verhältnis der durchschnittlichen Sonneneinstrahlung auf den globalen Hauptschifffahrtswegen zu der vom Hersteller angegebenen nominalen Sonneneinstrahlung. Die höchste nominale Erzeugungsleistung P_max wird bei den Standard-Versuchs-Bedingungen (Standard Test Condition, STC) der IEC-Norm ⁷ gemessen. Die vom Hersteller angegebenen STC sind: die Luftmasse (LM) ist 1,5, die Temperatur des Moduls ist 25 °C und die Sonneneinstrahlung ist 1000 W/m². Die durchschnittliche Sonneneinstrahlung auf den globalen Hauptschifffahrtswegen ist 200 W/m². Deshalb wird f_rad mit folgender Formel berechnet:

2.2.1.4 L_temp ist der Korrekturfaktor, der normalerweise im Minusbereich liegt, und wird von der Temperatur der PV-Module abgeleitet und der Wert ist in Prozent ausgedrückt. Auf Grundlage der Durchschnittslufttemperatur auf den globalen Hauptschifffahrtswegen wird 40 ° als die Durchschnittstemperatur der Module erachtet. Deshalb wird L_temp vom Temperaturkoeffizienten f_temp (Prozent/K), der vom Hersteller angegeben ist (siehe IEC-Norm ⁷, wie folgt abgeleitet:

2.2.1.5 P_AEeff ist die erzeugte PV-Leistung geteilt durch den gewichteten Durchschnittswirkungsgrad des Generators bzw. der Generatoren unter der vom Hersteller angegebenen Bedingung und wird wie folgt ausgedrückt:

Dabei ist η_GEN der gewichtete Durchschnittswirkungsgrad des Generators bzw. der Generatoren.

2.2.1.6 P_max ist die höchste erzeugte nominale PV-Leistungserzeugung eines Moduls, ausgedrückt in Kilowatt, die auf Grundlage der IEC-Normen ⁷ angegeben wird.

2.2.1.7 L_others ist die Aufsummierung anderer Verluste, ist in Prozent angegeben und umfasst Verluste in einem Leistungsregler bei Kontakt durch elektrischen Widerstand usw. Auf Grundlage von Erfahrungen wird geschätzt, dass L_others 10 % ist (Verlust im Leistungsregler: 5 % und die Summe anderer Verluste: 5 %). Beim Verlust im Leistungsregler ist es jedoch sinnvoll den in den IEC-Normen ⁸ angegebenen Wert anzuwenden.

2.2.1.8 N ist die Anzahl Module, die in der PV-Stromerzeugungsanlage verwendet werden.

2.3 Überprüfungsverfahren

2.3.1 Allgemeines

2.3.1.1 Die Überprüfung des EEDI mit innovativen Energieeffizienztechnologien wird gemäß den EEDI-Besichtigungsrichtlinien durchgeführt. Dieser Abschnitt gibt zusätzliche Anforderungen bezüglich innovativer Technologien vor.

2.3.2 Vorüberprüfung in der Entwurfsphase

2.3.2.1 Zusätzlich zu Absatz 4.2.2 der EEDI-Besichtigungsrichtlinien muss die vom Schiffseigner oder der Schiffswerft zu erstellende Technische EEDI-Akte Folgendes enthalten:

1. Übersicht und Skizzierung der PV-Stromerzeugungsanlage;
2. erzeugte Leistung der PV-Stromerzeugungsanlage; und
3. berechneter Wert des EEDI aufgrund der PV-Stromerzeugungsanlage.

2.3.2.2 Zusätzlich zu Absatz 4.2.7 der EEDI-Besichtigungsrichtlinien umfassen die Informationen, die der Prüfer zusätzlich von der Schiffswerft unmittelbar dazu anfordern kann, folgende:

1. das detaillierte Berechnungsverfahren der Verringerung der Leistungsaufnahme der Hilfsanlagen durch die PV-Stromerzeugungsanlage; und
2. das detaillierte Berechnungsverfahren der gesamten elektrischen Nettoleistung (f_eff x P_AEeff), das in Absatz 2.2 dieser Anleitung angegeben ist.

2.3.3 Endgültige Überprüfung des erreichten EEDI bei der Probefahrt

2.3.3.1 Die gesamte von der PV-Stromerzeugungsanlage erzeugte elektrische Nettoleistung muss auf der Grundlage der technischen EEDI-Akte bestätigt werden. Zusätzlich zu dieser Bestätigung muss vor der endgültigen Überprüfung bestätigt werden, dass die Konfiguration der PV-Stromerzeugungsanlage auf dem Schiff der angewendeten entspricht.

ENDE