Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/norsepower-stahlsegel-helfen-der-umwelt-und-sparen-treibstoff-1810-136849.html    Veröffentlicht: 12.10.2018 12:04    Kurz-URL: https://glm.io/136849

Norsepower

Stahlsegel helfen der Umwelt und sparen Treibstoff

Der erste Test war erfolgreich: Das finnische Unternehmen Norsepower hat zwei weitere Schiffe mit Rotorsails ausgestattet. Der erste Neubau mit dem Windhilfsantrieb ist in Planung. Neue Regeln der Seeschifffahrtsorganisation könnten bewirken, dass künftig mehr Schiffe saubere Antriebe bekommen.

Es wird wieder gesegelt - wenn auch nicht auf die traditionelle Art und Weise. Das moderne Segel ist ein aktives System: ein Zylinder auf dem Deck eines Schiffs, der durch einen Elektromotor in Drehung versetzt wird. Rotorsails, die Weiterentwicklung von Flettner-Rotoren, generieren auf Schiffen als Hilfsantrieb Vortrieb. Gerade erst hat Norsepower zwei Schiffe mit den rotierenden Zylindern ausgestattet, die Fähre Viking Grace und den Tanker Maersk Pelican, wie Jukka Kuuskoski, Vertriebschef des finnischen Unternehmens, im Gespräch mit Golem.de erzählt. Wir haben ihn auf der Shipbuilding, Machinery & Marine Technology (SMM) getroffen, einer Fachmesse für die maritime Wirtschaft in Hamburg. Dort war in diesem Jahr alternativen Schiffsantrieben eine eigene - wenn auch etwas abseits gelegene - Halle gewidmet. Ein Zeichen dafür, dass es in der Schifffahrtsbranche ein wachsendes Bewusstsein für Umweltschutz gibt. Davon profitieren Unternehmen wie Norsepower.

Im April hat das finnische Unternehmen ein 24 Meter hohes Rotorsail mit einem Durchmesser von 4 Metern auf der Viking Grace installiert. Seither nutzt die Fähre auf ihrer Strecke zwischen Finnland und Schweden die Unterstützung durch den Wind. Die Maersk Pelican hat die beiden größten bisher von Norsepower installierten Rotorsails: Sie sind 30 Meter hoch und haben einen Durchmesser von 5 Metern.

Die Idee ist, dass die Rotorsails als Hilfsantrieb die Hauptmaschine unterstützen und so dazu beitragen, dass die Schiffe weniger Treibstoff verbrennen. Das soll gleich einen doppelten Vorteil bringen: Das Schiff verbraucht weniger Treibstoff, wodurch für den Reeder die Betriebskosten sinken. Die Umwelt profitiert, weil die Schiffe weniger Abgase und damit auch weniger Schadstoffe wie Kohlendioxid, Schwefeloxide, Stickoxide sowie Feinstaub und Ruß in die Luft pusten.

Das ist auch dringend nötig: Der Großteil der Warentransporte wird heute per Schiff erledigt. Da ist zwar berechnet auf die Menge der transportierten Güter die ökologischste Variante. Dennoch gehören Schiffsantriebe zu den schmutzigsten Verbrennungsmotoren überhaupt: In den Maschinen wird meist Schweröl verbrannt, ein Rückstandprodukt der Rohölverarbeitung mit einem hohen Anteil an Schwefel und anderen Schadstoffen. Viele Schiffe haben keine Filteranlagen und emittieren Feinstaub, Ruß, Schwefeloxide und Stickoxide in großer Menge. Knapp 13 Prozent der Schwefeldioxid- und etwa 3 Prozent der Kohlendioxidemissionen weltweit stammen von Schiffen.

Aber das soll sich ändern. Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (International Maritime Organization, IMO) der Vereinten Nationen hat Richtwerte für den Schwefelgehalt eingeführt: Ab 2020 dürfen Schiffe nur noch Treibstoffe mit einem Schwefelgehalt von maximal 0,5 Prozent verbrennen. Derzeit liegt die Obergrenze bei 3,5 Prozent. Bis zum Jahr 2050 sollen die Kohlendioxidemissionen von Schiffen um mindestens die Hälfte gegenüber den Werten aus dem Jahr 2008 gesenkt werden. Das macht alternative Antriebe wie flüssiges Erdgas (Liquid Natural Gas, LNG), Kohlendioxid-neutralen, synthetischen Kraftstoff, Elektroantriebe und Brennstoffzellen oder eben die Hilfsantriebe mit Wind wie die Rotorsails, das Lenkdrachensystem von Skysails und das extravagante Vindskip attraktiv für die Reeder.

Wie hoch die Einsparungen sein werden, lässt sich noch nicht beziffern. Beim gerade erst fertiggestellten Tanker Maersk Pelican erwartet Norsepower Treibstoffeinsparungen von sieben bis zehn Prozent. Die Viking Grace fährt zwar schon, aber noch nicht lange genug, um eine Einschätzung geben zu können. Nach den Berechnungen von Norsepower soll das Schiff, das mit LNG betrieben wird, etwa 300 Tonnen Treibstoff im Jahr einsparen, was etwa zwei bis drei Prozent entspricht.

"Wir haben erst wenige Monate Erfahrung mit der Viking Grace. Unsere Messkampagne, die zwölf Monate dauern soll, hat gerade erst begonnen", sagt Kuuskoski. Der erste Eindruck sei aber gut, erzählt er: "Die Kommentare der Besatzung und des Kapitäns bisher waren positiv. Der Kapitän hat gesagt, er merke, dass etwas das Schiff zusätzlich antreibe, wenn der Wind günstig sei."

Daten gibt es zum ersten Schiff, das Norsepower mit Rotorsails nachgerüstet hat: Das Ro-Ro-Schiff Estraden bekam 2014 das erste, im Jahr darauf das zweite. Sie sind jeweils 18 Meter hoch und haben einen Durchmesser von 3 Metern - das erste und das kleinste Modell. Die Estraden pendelt auf der Nordsee zwischen Rotterdam und Tees in Nordengland. Mit seinem Hilfsantrieb spare das Schiff im Jahr sechs Prozent Treibstoff, sagte Norsepower-Chef Tuomas Riski im vergangenen Jahr im Gespräch mit Golem.de. Das seien rund 400 Tonnen.

Bisher hat Norsepower nur Schiffe mit den Rotorsails nachgerüstet. Das nächste Projekt wird ein Neubau - der erste für das finnische Unternehmen.

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.

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.

Neue Regeln erfordern saubere Antriebe

"Wir gehen davon aus, dass das Schiff einen Hauptantrieb hat, der für den Vortrieb sorgt, wenn es wenig Wind gibt, damit das Schiff einen Zeitplan einhalten kann", sagt Kuuskoski. Die meisten Schiffstypen könnten damit ausgestattet werden. Am besten geeignet sind Tanker, weil dort viel Platz an Deck ist. Aber auch auf Fähren, Kreuzfahrtschiffen oder Massengutfrachtern können Rotorsails aufgestellt werden. Bei Frachtern können die Rotorsails gelegt werden, damit sie beim Be- und Entladen nicht stören. Auf Containerschiffen hingegen, die nicht unerheblich zur Umweltverschmutzung beitragen, ist eine Installation sehr schwierig, da es kaum Platz an Deck gibt.

Beim Ausprobieren neuer Technik sind - wie so oft - manche Unternehmen experimentierfreudiger als andere. Die finnische Viking Line beispielsweise gehört zu den Vorreitern. Sie stattet nicht nur Schiffe mit LNG-Antrieb oder Rotorsails aus. Die finnische Schifffahrtslinie beteiligt sich auch an einem Pilotprojekt, das den Einsatz von Brennstoffzellen auf Schiffen testet.

Auch hierzulande beschäftigen sich Eigner und Wissenschaftler mit dem Windantrieb: Der Auricher Windkraftanlagen-Hersteller Enercon etwa hat ein mit vier Flettner-Rotoren ausgestattetes Schiff bauen lassen, mit dem Windräder transportiert werden. Im deutsch-niederländischen Projekts Marigreen haben Wissenschaftler den Eco-Flettner-Antrieb entwickelt. Dieser ist auf dem Schiff Fehn Pollux installiert worden und seit Ende Juni im Einsatz.

Kuuskoski glaubt, dass sich Reeder heute schon mit den alternativen Antrieben auseinandersetzen sollten: "Das Design von Schiffen, die heute geplant werden, muss so sein, dass sie mit Schiffen, die 2030 entworfen werden, konkurrieren können." Außerdem gebe es auch ökonomische Gründe: Durch die Reduzierung der Emissionen sinke Treibstoffverbrauch. "Unsere Lösung ermöglicht bei gutem Wind einen ganz ordentlichen Ausgleich. Die Eigner gewinnen gleich doppelt: Sie sparen Geld und sind zugleich konform mit den kommenden Regeln."

"Wir sehen, dass es Interesse gibt. Aber wie immer mit neuen Produkten: Es braucht Zeit, sie zu bewerten und die neue verfügbare Technik zu verdauen, speziell bei Kreuzfahrtschiffen, wo die Rotorsails das Aussehen der Schiffe verändern werden. Es ist also eine Frage, ob die Passagiere es mögen oder nicht." Bei denen scheint die neue Technik aber anzukommen. Auf der Viking Grace hat die Reederei Informationstafeln auf Deck aufgestellt, die erklären, was Rotorsails sind und wie sie funktionieren. "Ich bin mit dem Schiff gefahren und habe mir die Kommentare der Passagiere angehört. Sie schienen überrascht, aber auch sehr erfreut, so etwas zu sehen", erzählt Kuuskoski. Es sei "sehr positives Feedback" gewesen.  (wp)


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