Ottimizzazione dei motori navali al computer
Vir2sense è una nuova l'ETH spin-off che mira a ottimizzare i motori delle navi oceaniche - con un banco di prova virtuale. I giovani imprenditori Christophe Barro e Panagiotis Kyrtatos vogliono ora vendere il loro prodotto alle grandi compagnie di navigazione.
![I fondatori di Vir2sense: Panagiotis Kyrtatos e Christophe Barro (a destra). (Immagine: ETH di Zurigo / Peter Rüegg) ](/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2016/07/eth-spin-off-vir2sense/_jcr_content/news_content/fullwidthimage/image.imageformat.930.399608822.jpg)
Le navi oceaniche sono i cammelli della carovana della globalizzazione. Trasportano instancabilmente merci sugli oceani di tutto il mondo - e sono sporcaccione. Gli enormi motori delle navi da carico bruciano solitamente olio combustibile pesante con un alto contenuto di zolfo. Questo danneggia l'ambiente. E poiché queste navi consumano una quantità estremamente elevata di carburante, anche le bollette degli armatori sono salate: il carburante rappresenta fino all'80% dei costi sostenuti durante la vita utile di una nave oceanica. Per un'automobile, la percentuale è inferiore al 20%.
Inoltre, le norme sui gas di scarico delle navi oceaniche sono state inasprite. Le grandi navi da carico e da crociera, soprattutto quelle vicine alla costa, devono rispettare limiti più severi rispetto al passato. Gli armatori sono quindi interessati a ottimizzare i motori delle loro navi in modo da ridurre al massimo i costi del carburante nonostante i limiti di emissione più severi.
Sintonizzazione imprecisa
L'apertura Vir2sense dei ricercatori del Fare all'ETH Christophe Barro e Panagiotis Kyrtatos offre ora una nuova soluzione per l'ottimizzazione dei motori marini. Nel corso degli ultimi otto anni, i due ingegneri meccanici hanno sviluppato modelli di combustione e di emissioni che possono essere utilizzati come sensori virtuali in un motore reale. Ora vogliono utilizzare questo strumento commerciale per simulare continuamente le impostazioni dei motori di grandi navi, al fine di ottimizzare la messa a punto dei motori in base alle condizioni operative correnti in termini di consumo di carburante ed emissioni.
Questi due parametri dipendono fortemente dalla qualità del carburante, che cambia dopo ogni rifornimento. A seconda del prezzo del carburante e del volume di trasporto, le navi cambiano la loro velocità nominale per risparmiare carburante e ridurre le emissioni. Gli armatori talvolta sostituiscono singoli componenti del motore per ottenere un funzionamento più efficiente a velocità inferiori, ad esempio. Finora, questo è stato fatto principalmente sulla base dell'esperienza. "La messa a punto dei motori è una vera sfida. Richiede molto tempo, durante il quale la nave non può trasportare merci. Un approccio basato su modelli è molto più efficiente", afferma Barro.
I sensori virtuali migliorano in modo massiccio il reclutamento
Con l'aiuto del loro banco di prova virtuale, Barro e Kyrtatos possono calcolare in anticipo al computer come funzionerà un motore con determinate impostazioni e quali componenti devono essere modificati e come per ottenere l'effetto di risparmio desiderato.
I ricercatori utilizzano sensori virtuali per "misurare" le emissioni di scarico del motore, tra le altre cose. Questi sensori hanno un grande vantaggio rispetto alle loro controparti fisiche: possono essere posizionati ovunque sul motore. I sensori reali, invece, possono essere utilizzati solo in alcuni punti specifici. "Non si può semplicemente infilare un sensore nello scarico di un'enorme nave da carico per misurare i gas di scarico", sottolinea Barro. L'ambiente dello scarico del motore di una nave è difficile e i sensori fisici a volte devono essere sostituiti dopo meno di 100 ore di funzionamento. Tuttavia, una nave oceanica naviga per 8000 ore all'anno. Inoltre, i sensori devono essere ricalibrati dopo poco tempo, il che è costoso.
Possibilità di grandi risparmi
L'ambiente di prova virtuale e i suoi sensori, quindi, non solo risparmiano agli armatori la necessità di una costante calibrazione, ma anche la loro costante sostituzione. Ciò consente loro di risparmiare molto denaro, perché la simulazione può essere utilizzata per ridurre il consumo di carburante in termini reali. "Anche un risparmio a una sola cifra percentuale fa una grande differenza nel trasporto marittimo", sottolinea Barro.
Boulouchos è quindi fiducioso che il prezzo stimato del loro prodotto non scoraggerà i potenziali clienti: "Pensiamo che una delle nostre unità di simulazione per un'imbarcazione costerà dai 20.000 ai 30.000 franchi". Sembra un sacco di soldi, ma è ben investito, dato che questa somma potrebbe essere ammortizzata entro un anno.
![Le grandi navi da carico potrebbero risparmiare enormi quantità di carburante grazie al banco di prova virtuale dello spin-off Vir2sense dell'ETH. (Immagine: www.pixabay.com / pubblico dominio)](/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2016/07/eth-spin-off-vir2sense/_jcr_content/news_content/fullwidthimage_923247809/image.imageformat.930.1001060031.jpg)
Grande potenziale per le navi
Il potenziale è enorme: le 20 maggiori compagnie di navigazione del mondo possiedono complessivamente 4.000 navi; ogni anno vengono varate da 1.500 a 2.500 nuove navi. Le cinque maggiori compagnie di navigazione possiedono ciascuna 400 navi. "Se riusciamo a convincere anche solo una di loro a introdurre la nostra soluzione su tutto il territorio, faremo buoni affari", afferma Kyrtatos.
L'obiettivo è quello di concentrarsi sulla navigazione marittima perché il settore è più gestibile rispetto all'industria automobilistica, ad esempio, anche se i sensori virtuali possono essere utilizzati anche in questo campo. "In linea di principio, possiamo utilizzare il nostro sistema per i motori di tutti i settori, comprese le automobili, le macchine edili e i camion", afferma Kyrtatos. Tuttavia, l'ingresso nell'industria automobilistica sarebbe più difficile. "Molte case automobilistiche preferiscono risolvere il problema dell'ottimizzazione da sole, con i propri reparti di sviluppo", aggiunge. Inoltre, i produttori di motori diesel marini, a differenza dei produttori di automobili, sono aziende molto più piccole. La varietà di modelli è gestibile.
Una colonna portante dell'ETH
Barro e Kyrtatos continuano a lavorare come assistenti in capo e docenti presso il Laboratory of Aerotheromochemistry and Combustion Systems (LAV) sotto la guida del professore Konstantinos Boulouchos. Continueranno a lavorare a stretto contatto con il laboratorio per sviluppare nuovi prodotti per tutti i settori dei motori a combustione.
La spin-off Virt2sense è uno dei membri più giovani della famiglia delle aperture dell'ETH. Barro ha studiato e completato il dottorato in ingegneria meccanica all'ETH, poi ha aggiunto un postdoc e ora è assistente in capo e responsabile di un gruppo di ricerca presso il LAV. Anche Kyrtatos ha conseguito il dottorato presso l'ETH e ora dirige un gruppo presso lo stesso laboratorio. I due ingegneri si sono conosciuti durante gli studi di dottorato e hanno fondato insieme la loro azienda. Hanno fondato formalmente l'azienda nel marzo 2016. Hanno appena ricevuto il marchio ufficiale "ETH Spin-off".