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Luc Rolland
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Outline
 INTRODUCTION
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 SHIP MASTS CLASSIFICATION
 SUN ENERGY CAPTURE
 WIND ENERGY CAPTURE
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Introduction
CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
Introduction
World transport :
→  relies principally on petroleum 
→ that supplies 95% of the total energy
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Observation: 
➢
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Transport :
→  emissions have increased at a faster rate 
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Container ship generations
CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
Concerns :
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Fuel supply cost increases
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Fuel resource depletion
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Pollution
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Climate change
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Introduction
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Sun radiation
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Wind 
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Hydro power
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History
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Sail ships
Introduction
Breakthroughs
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Sail ships
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Solar ships
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Fuel cell ships
Introduction
Breakthroughs
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Sail ships
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Solar ships
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Fuel cell ships
Introduction
The fuel cell motor system
Introduction
Observations of actual systems :
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Direct use of solar panels or wind mills
●
Variability issues
●
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Traditional classification:
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Ship Hull Classification
CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
Ship Hull Classification
The hull specification set is {Nh, Ch, Bh}.  
1­ The number of hulls
(1,2,3,4,5)
2­ The hull conf...
Ship Masts Classification
CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
Ship Masts Classification
The mast specification set is {Nm, Am, Lm}. 
1­ The Number of Masts
(0, 1, 2, ...)
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Ship Masts Classification
The mast specification set is {Nm, Am, Lm}. 
1­ The Number of Masts
(0, 1, 2, ...)
2­ Mast axis ...
Sun Energy Capture
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Sun Energy Capture
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Wind Energy Capture
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Wind Energy Capture
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Wave Energy Capture
CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
Wave Energy Capture
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{Nwin, Pwin, Swin, Rwin, Cwin, Fwin, Ewin, Mwin}. 
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Energy Exploitation
CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
Energy Exploitation
The energy storage specification set is {Nsto, Psto, Lsto}.
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The propulsion motor set is {Npro, Ppro, Lpro}.
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2.Propulsion motor types
3.Propulsion motor loc...
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2.Conversion system types
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Example
CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
Example
CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
Conclusion
CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
Conclusion
A complete topological classification for the design of renewable and 
clean energy ships.
The first step of th...
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This presentation presents the first classification of all ships components towards the design of a "green ship", meaning working from renewable and sustainable energies.

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Mun green ship design classification improved

  1. 1. Ship design classification  for wind and solar energy capture Luc Rolland High Performance Robotics Laboratory  Faculty of Engineering Memorial University of Newfoundland St­Johns, Newfoundland, Canada CCTC2013 Montreal, Qc, Canada
  2. 2. Outline  INTRODUCTION  SHIP HULL CLASSIFICATION   SHIP MASTS CLASSIFICATION  SUN ENERGY CAPTURE  WIND ENERGY CAPTURE  ENERGY EXPLOITATION  APPLICATION EXAMPLE CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  3. 3. Introduction CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  4. 4. Introduction World transport : →  relies principally on petroleum  → that supplies 95% of the total energy International freight :             dominated by ocean shipping. CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  5. 5. Observation:  ➢ economic growth fuels transport demand. Transport : →  emissions have increased at a faster rate  than any other energy sector.  →  activity will continue to increase in the  future  Introduction CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  6. 6. Container ship generations CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  7. 7. Concerns : ● Fuel supply cost increases ● Fuel resource depletion ● Pollution ● Climate change The US Navy has estimated that changing to fuel  cell technology could save more than $1 million per  ship per year. Introduction CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  8. 8. Introduction
  9. 9. Unlimited source of renewable energy: ➔ Sun radiation ➔ Wind  ➔ Wave ➔ Geothermal ➔ Hydro power Everyday, the sun sends to Earth enough energy to  power all the World's energy needs.  Introduction CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  10. 10. History ● Sail ships Introduction
  11. 11. Breakthroughs ● Sail ships ● Solar ships ● Fuel cell ships Introduction
  12. 12. Breakthroughs ● Sail ships ● Solar ships ● Fuel cell ships Introduction
  13. 13. The fuel cell motor system Introduction
  14. 14. Observations of actual systems : ● Direct use of solar panels or wind mills ● Variability issues ● Requires storage techniques ● Batteries ● Limited lifespan ● Energy storage degradation over time ● Limited charging ● Charging intricaciess Introduction CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  15. 15. DEF § A ship class is a group of ships of a similar design. Traditional classification: ● related to one specific ship design being repeated. Advent of novel ship designs  ● with renewable and clean energy systems ● Large number of configurations variants ➔ Need: for the first step of the design process Classification to include all topologies resulting from this original design  process. Introduction CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  16. 16. Ship Hull Classification CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  17. 17. Ship Hull Classification The hull specification set is {Nh, Ch, Bh}.   1­ The number of hulls (1,2,3,4,5) 2­ The hull configuration (identical, different, pairs) 3­ The hull bottom format (flat, V, double V) CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  18. 18. Ship Masts Classification CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  19. 19. Ship Masts Classification The mast specification set is {Nm, Am, Lm}.  1­ The Number of Masts (0, 1, 2, ...) 2­ Mast axis alignment (Vertical, horizontal) 3­ Mast location (centerline, starboard, port, both sides) CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  20. 20. Ship Masts Classification The mast specification set is {Nm, Am, Lm}.  1­ The Number of Masts (0, 1, 2, ...) 2­ Mast axis alignment (Vertical, horizontal, inclined) 3­ Mast location (centerline, starboard, port, both sides) CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  21. 21. Sun Energy Capture CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  22. 22. Sun Energy Capture The solar energy capture specification set is  {Nsol, Psol, Ssol, Rsol, Csol, Fsol, Esol, Msol}. 1. Solar panel numbers 2.Solar panel principle  3.Solar panel surface 4.Solar panel position 5.Panel configuration 6.Solar panel format 7. Solar panel enhancers 8.Solar panel mechanism options 9.Solar panel variety  CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  23. 23. Wind Energy Capture CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  24. 24. Wind Energy Capture The wind energy capture specification set is  {Nwin, Pwin, Swin, Rwin, Cwin, Fwin, Ewin, Mwin}.  1.Wind capture device numbers 2.Wind capture principle 3.Wind capture surface 4.Wind capture axis of operation  5.Wind capture device repetition 6.Wind capture property 7. Wind capture variety CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  25. 25. Wave Energy Capture CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  26. 26. Wave Energy Capture The Wave energy capture specification set is  {Nwin, Pwin, Swin, Rwin, Cwin, Fwin, Ewin, Mwin}.  1.Wave capture device numbers 2.Wave capture principle 3.Wave capture surface 4.Wave capture axis of operation  5.Wave capture device repetition 6.Wave capture property 7. Wave capture variety CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  27. 27. Energy Exploitation CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  28. 28. Energy Exploitation The energy storage specification set is {Nsto, Psto, Lsto}. 1.Storage unit numbers 2.Storage unit types 3.Storage unit location 4.Storage units variety Example: Hydrogen storage in the chimney, batteries along  the centerline and compressed air on port side CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  29. 29. The propulsion motor set is {Npro, Ppro, Lpro}. 1.Propulsion motor numbers 2.Propulsion motor types 3.Propulsion motor location 4.Propulsion motor variety Example: two electrical motors located on both sides Energy Exploitation
  30. 30. The energy conversion set is {Nconv, Pconv, Lconv}. 1.Conversion system numbers 2.Conversion system types 3.Conversion system location 4.Conversion system variety Example : one fuel cell unit located on the starboard side  and one diesel generator on the port side  Energy Exploitation
  31. 31. Example CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  32. 32. Example CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  33. 33. Conclusion CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada
  34. 34. Conclusion A complete topological classification for the design of renewable and  clean energy ships. The first step of the preliminary ship design process. The integration of: a)solar energy capture systems  b)wind energy collection equipment  c)energy storage units  d)propulsion power plants.  e)ship hulls  f) ship masts CCTC 2013, Montreal, Qc, Canada

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