AIEMS – AI Based Development of Energy Management Systems for Hybridized Powertrains of Merchant Marine Vessels

• Research unit: SFOE
• Project number: SI/502838

Short description (German)

Ziel des Projekts ist die Implementierung eines KI-basierten Energiemanagementsystems (EMS) für ein Hybridantriebssystem in einem Handelsschiff. Das EMS soll das Antriebssystem in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch optimal betreiben. Zunächst wird mithilfe des Algorithmus der dynamischen Programmierung (DP) die optimale Betriebsstrategie für eine bestimmte Fahrroute berechnet. Anschließend werden im zweiten Schritt drei kausale KI-basierte Ansätze entwickelt und im dritten Schritt mit der Lösung des DP-Ansatzes und auch untereinander verglichen. Der Vergleich untereinander dient dazu, die Durchführbarkeit der Ansätze unter Berücksichtigung praxisrelevanter Aspekte wie der erforderlichen Rechenleistung zu vergleichen. Der Vergleich mit der DP-Lösung dient dazu, die KI-Ansätze zu bewerten, um sicherzustellen, dass die resultierenden EMS den Antrieb so kraftstoffoptimal wie möglich betreiben. Das beste EMS wird im Rahmen des Projekts auf einem Handelsschiff implementiert.

Short description (English)

The project goal is to implement an AI-based Energy Management System (EMS) for a hybrid propulsion system in a commercial vessel. The EMS is to operate the propulsion system optimally with respect to fuel consumption. First, using the Dynamic Programming (DP) algorithm, the optimal operating strategy is calculated for a given driving route. Then, in the second step, three causal AI-based approaches are developed and, in the third step, compared with the solution of the DP approach and also with each other. The comparison among each other serves to compare the feasibility of the approaches, considering practically relevant aspects such as the required computing power. The comparison with the DP solution is used to benchmark the AI approaches to ensure that the resulting EMS effectively operate the drive as fuel-optimally as possible. The best EMS will be implemented on a commercial vessel as part of the project.

Short description (French)

L'objectif du projet est de mettre en œuvre un système de gestion de l'énergie (SGE) basé sur l'IA pour un système de propulsion hybride dans un navire commercial. Le SGE doit faire fonctionner le système de propulsion de manière optimale en termes de consommation de carburant. Dans un premier temps, la stratégie de fonctionnement optimale pour un itinéraire donné est calculée à l'aide de l'algorithme de programmation dynamique (PD). Ensuite, dans un deuxième temps, trois approches causales basées sur l'IA sont développées et, dans un troisième temps, comparées à la solution de l'approche PD et entre elles. La comparaison entre elles permet de comparer la faisabilité des approches, en tenant compte d'aspects pertinents sur le plan pratique tels que la puissance de calcul requise. La comparaison avec la solution DP sert à évaluer les approches d'IA afin de s'assurer que les EMS résultants font fonctionner le moteur de manière aussi optimale que possible en termes de consommation de carburant. Le meilleur EMS sera mis en œuvre sur un navire commercial dans le cadre du projet.