Realtime advies aan autonome schepen om emissies te beperken
Hoe kunnen we er met behulp van technologie voor zorgen dat schepen minder CO2 en fijnstof uitstoten in de haven van Rotterdam? Deltares onderzocht deze vraag voor Resilient Delta en DigiShape in het DigiPACT-project.
Realtime advies aan autonome schepen om emissies te beperken
Hoe kunnen we er met behulp van technologie voor zorgen dat schepen minder CO2 en fijnstof uitstoten in de haven van Rotterdam? Deltares onderzocht deze vraag voor Resilient Delta en DigiShape in het DigiPACT-project. “Schepen hebben straks een eigen soort Google Maps, waarin ze adviezen krijgen om de groenste route te varen” aldus Fedor Baart, specialist data science bij Deltares.
De Rotterdamse haven is de grootste van Europa en zal voorlopig blijven uitbreiden. Jaarlijks varen ongeveer 100.000 binnenvaartschepen en 29.000 zeeschepen van en naar de haven. Dit zorgt voor de uitstoot van flink wat fijnstof en CO2: tussen de 15% van de fijnstof en 4% van de Nederlandse CO2 komt vanuit de scheepvaart. Toch wil de EU scheepvaart meer inzetten, omdat de uitstoot per vrachteenheid erg gunstig is ten opzichte van andere vormen van vervoer. Tegelijkertijd komen in de zomer steeds vaker lage waterstanden voor, waardoor schepen meer gas moeten geven om zich te verplaatsen. “Al die ambities wringen wel eens met elkaar”, vertelt Fedor Baart. “Met DigiPACT kunnen we schepen real-time over hun snelheid en route adviseren, waarbij we al deze factoren in ogenschouw nemen.”
Fedor Baart
Fedor Baart, specialist data science bij Deltares en TU Delft. Fedor Baart werkt bij de rivierenafdeling van Deltares en bij de Ports and Waterways groep van TU Delft. Binnen het project DigiShape zette hij, samen met masterstudent Max van Gijn, de experimenten op en koppelde de verschillende modellen aan elkaar. Ook was hij verantwoordelijk voor de vertaling van de toepassing naar de praktijk.
“DigiPACT laat zien dat we scheepvaartemissies in stedelijk gebied daadwerkelijk kunnen beïnvloeden”
Cem Akilli, projectmanager Haven en Maritiem gemeente Rotterdam
Green steaming en green routing voor emissie-arm varen
DigiPACT is een digital twin, oftewel een virtuele kloon, van de lab-versie van de Rotterdamse haven. Die is nagebouwd in de vijver van de TU Delft. Op het beeldscherm zie je real-time waar de schepen in de vijver varen, hoe snel, welke aanlegplaatsen beschikbaar zijn en waar de kademuren liggen. Fedor Baart: “Met zo’n model kun je ontzettend veel. Wij hebben ons gefocust op de optimale snelheid en route van het schip. Als er bijvoorbeeld veel golven zijn, of er is verderop file, dan kan je beter even wachten of langzamer gaan varen om energie te besparen. Dit noemen we ‘green steaming’. Het schip kan ook omvaren of een geheel andere route nemen. Dit noemen we ‘green routing’. We kunnen deze functies ook met elkaar combineren.”
Het echte schip onderhoudt een tweeweg communicatie met het virtuele schip.
Autonoom schip Tito Neri van het Researchlab Autonomous Shipping (bron: Max van Gijn)
Visualisatie van "green steaming". De middelste locatie (rood) is bezet. Daarom kiest het schip ervoor om langzamer te varen. Dan komt het schip aan op het moment dat de locatie weer beschikbaar is.
Visualisatie van het gevaren pad op een luchtfoto (bron Google Maps).
Foto van de onderzoeksvijver van het Researchlab Autonomous Shipping bij 3ME, TU Delft (bron: Max van Gijn)
Een digital twin die realtime meerekent
DigiPACT is ontwikkeld in het RAS-lab van de TU Delft, waarbij bestaande simulatiesoftware op het gebied van vaarwegbewegingen is uitgebreid met modellen over de Rotterdamse haven en routekeuze-informatie. Ook is er nieuwe software ingebouwd, waardoor schepen real-time van vaaradviezen kunnen worden voorzien. “Terwijl het schip vaart, rekent DigiPACT mee welke route en snelheid het meest efficiënt zijn en geeft dit een paar keer per seconden door”, licht Fedor Baart toe. “In de scheepvaartsector is dit heel innovatief, want de meeste simulatiesoftware rekent alleen toekomstige scenario’s uit, niet wat er ter plekke gebeurt.”
Toepassing - Deltares werkte aan dit project met DigiShape en Resilient Delta, een samenwerking van Erasmus Universiteit, Erasmus MC en TU Delft. Deltares richtte zich op de integratie van verschillende modellen en de verbinding met de praktijk. De experimenten vonden plaats in het lab van de TU Delft, waar kennis over robotica en water en logistiek werd ingebracht. DigiShape zorgde voor de organisatorische en juridische inbedding.
De resultaten uit DigiPACT zijn nuttig voor de haven van Rotterdam, maar ook voor havens wereldwijd. Voordat het model in de praktijk kan worden gebracht, moet er nog heel wat gebeuren. “De inzichten die we nu op labschaal hebben gerealiseerd, moeten uiteindelijk op de vaarweg in de praktijk worden gebracht”, aldus Fedor Baart. “Daar werkt het project PATH2ZERO aan met financiering vanuit de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek en in lijn met de Nationale Wetenschapsagenda. Deltares en TU Delft hebben hierin ook een rol en brengen de kennis uit DigiPACT in. Ik hoop dat wat we nu ontwikkeld hebben over een aantal jaren tot in het gaspedaal van schepen is doorgedrongen.”
Het eindrapport en de open source code zijn op te vragen.
“Ik hoop dat wat we nu ontwikkeld hebben over een aantal jaren tot in het gaspedaal van schepen is doorgedrongen”
Fedor Baart, specialist data science
Fedor Baart
Specialist data science
