Erster Neubau mit Rotorsails

Die finnische Reederei Viking Line hat vor einigen Monaten den Bau einer neuen Fähre bei einer Werft in Xiamen in China in Auftrag gegeben. Das Schiff wird gleich mit dem Hilfsantrieb von Norsepower ausgestattet: Es wird zwei der 24 Meter hohen Rotorsails bekommen.

Gleich von Anfang an die Rotorsails in das Design mit einzubeziehen, mache es einfacher, sagt Kuuskoski: "Man muss nicht wie bei der Nachrüstung Kompromisse eingehen, etwa beim Deckslayout, bei der Verkabelung, beim Stahlbau." Ende 2020 soll das erste Schiff, das mit Rotorsails ausgestattet ist, ausgeliefert werden.

Die Rotorsails basieren auf Flettner-Rotoren, die der deutsche Ingenieur Anton Flettner Anfang des 20. Jahrhunderts auf der Basis der Arbeit des Strömungsforschers Ludwig Prandtl entwickelte. Anders als die klassischen Segel sind die Rotoren ein aktiver Antrieb. Das bedeutet, sie müssen erst von Motoren in Rotation versetzt werden, bevor sie selbst Vortrieb generieren können.

Durch die Drehung lenken sie die Luft ab. Bei der Drehung nimmt der Zylinder einen Teil der Luft mit und beschleunigt sie. Auf der Seite, wo die Luft schneller strömt, entsteht ein Unterdruck, auf der, wo die Luft langsamer strömt, ein Überdruck. Das erzeugt eine Kraft, die quer zum Luftstrom wirkt.

Magnus-Effekt heißt das Phänomen, dass ein rotierendes Objekt in der Luft seitwärts abgelenkt wird. Fußballer kennen ihn als Effet, der einen Ball von seiner geraden Flugbahn ablenkt und ihn zur Bananenflanke macht.

Ein Schiff, auf dem der Flettner-Rotor steht, wird durch diesen Effekt angetrieben. Flettner testete die rotierenden Zylinder auf zwei Schiffen: 1924 auf der Buckau und 1926 auf der Barbara. Gegen den Dieselantrieb konnte sich Flettner mit seinen Rotoren jedoch nicht durchsetzen.

Wie klassische Segel funktionieren aber auch die Rotorsails nicht bei jeder Windrichtung. Am besten ist Seitenwind, der im Winkel von 90 oder 270 Grad auf das Schiff trifft. Er erzeugt Vortrieb genau in Fahrtrichtung, also 0 oder 360 Grad. Je weiter der Wind abweicht, desto weniger effizient sind die Rotorsails.

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Die Rotorsails der Maersk Pelican sind die größten, die das finnische Unternehmen bisher auf einem Schiff installiert hat. (Bild: Norsepower)

Wie bei einem konventionellen Segelschiff gibt es auch für ein Schiff mit Rotorsails einen Bereich, in dem nicht gesegelt werden kann. Allerdings ist der relativ klein. Er liegt bei etwa 40 Grad. Zum Vergleich: Bei einem modernen, auf Leistung getrimmten Segelboot hat dieser Bereich einen Winkel von rund 70 Grad, sonst eher 90 Grad und mehr. Anders als ein klassischer Segler kann ein Rotorsegler jedoch nicht vor dem Wind segeln. Wenn der Wind von hinten kommt, erzeugen die Rotorsails eine Kraft quer zur Fahrtrichtung. Das Gleiche geschieht, wenn er direkt von vorn kommt.

Wie viel Vortrieb die Rotorsails erzeugen, hängt von deren Größe, der Zahl der Umdrehungen und natürlich von der Windstärke ab - bei letzterer gleichen sie konventionellen Segeln. Entsprechend eignen sich einige Fahrtgebiete besser als andere: die hohen Breiten, also Nordatlantik und Nordpazifik sowie die Südmeere. In der Region um den Äquator, wo der Wind meist nur schwach weht, ist das Einsparpotenzial geringer.

Konzipiert sind die Rotorsails als Hilfsantrieb, der eine Hauptmaschine unterstützt.