Andrea Coraddu erforscht an der Technischen Universität Delft die Nutzung digitaler Zwillinge zur optimierten Wartungsplanung von Schiffen und Offshore-Windenergieanlagen. Aus der Kombination von Künstlicher Intelligenz (KI), Big Data und prädiktiver Analytik kann er Abnutzungserscheinungen und potenzielle Störungen an maritimen Anlagen frühzeitig erkennen. Wir haben nachgefragt. 

Wie kann man einen digitalen Zwilling nutzen, um Smart-Maintenance-Strategien zu entwickeln? 

Andrea Coraddu: Digitale Zwillinge können eine wichtige Rolle bei der Vorhersage des Zustands von Schiffen und Offshore-Systemen spielen. Das gilt beispielsweise im Antriebstrang von Schiffen für Schiffsrümpfe oder Propeller oder für Offshore-Systeme für Verankerungsleinen für schwimmende Windkraftanlagen. Durch die Erstellung eines virtuellen Abbilds dieser Systeme und die Simulation realer Bedingungen können digitale Zwillinge den Ingenieuren helfen, die Leistung zu überwachen, Ausfälle vorherzusagen und so die Wartungspläne zu optimieren.

An welcher konkreten Anwendung arbeiten Sie? 

Eine große Herausforderung ist der Bewuchs des Schiffsrumpfes und der Schiffsschraube, der aus der Ansammlung von organischem Material und Organismen besteht. Wenn dieser Bewuchs mit der Zeit zunimmt, erhöht sich der Widerstand am Rumpf. Der Wirkungsgrad des Propellers sinkt, die Geschwindigkeit des Schiffs nimmt ab. Um die gewünschte Geschwindigkeit beizubehalten, ist deshalb in Folge eine höhere Motorleistung erforderlich. Aber eine höhere Motorleistung bedeutet wiederum mehr Kraftstoff – und einen Anstieg der CO2-Emissionen. Selbst eine 1 mm dicke Schicht aus angesammeltem Bewuchs oder von Kalkablagerungen auf einem Propeller erhöht dessen Oberflächenrauigkeit erkennbar. Zahlen zeigen, dass das Polieren eines Propellers eine Kraftstoffeinsparung von sechs bis zwölf Prozent ermöglichen kann. Eine ganze Menge, wenn man annimmt, dass in der Seeschifffahrt die Treibstoffkosten heute mit etwa 40 bis 60 Prozent der Gesamtkosten zu Buche schlagen. Es lohnt sich also, diese Zusammenhänge präziser erkennen und beschreiben zu können.

Wo haben Sie angesetzt respektive wie sind Sie vorgegangen? 

Zunächst einmal galt es die Frage zu beantworten, wie man einen relevanten, also in unserem Kontext leistungsreduzierenden Bewuchs überhaupt feststellt. Es ist nämlich einigermaßen schwierig, den Leistungsabfall eines Schiffes aufgrund von Bewuchs an Rumpf und Propeller zu beurteilen, da Faktoren wie Wind, Wellen, Strömungen und die Effizienz der Antriebsmaschinen variieren. Zudem hängt die Entscheidung, wann es Zeit ist, den Propeller und den Rumpf zu reinigen, auch davon ab, welche Leistungseinbußen der Schiffsbetreiber oder Charterer zu akzeptieren bereit ist. Dies bedeutet aber auch, dass keine festen Zeitparameter für die Reinigung festgelegt werden können.