Segeltuchsegel trieben einst die Frachtschiffe an, die die 7 Weltmeere befuhren, und jetzt unternimmt die moderne Schifffahrtsindustrie Schritte, um ihr Erbe der Windkraft zurückzugewinnen – mit einem High-Tech-Twist. In der neuesten Entwicklung hat das französische Startup Zéphyr & Borée letzte Woche die Validierung für ein neues Containerschiff erhalten, das mit 8 starren Segeln der Firma Computed Wing Sails ausgestattet ist.
Dieses neue windbetriebene Schiff ist keine kleine Kartoffel
Die grundsätzliche Zulassung der neuen Segel erhielt das weltweit führende Zertifizierungsunternehmen Bureau Veritas, das ein neues Klassifizierungssystem für den Hochseeverkehr entwickelt hat Windantriebssysteme.
BV hatte mit dem Projekt Zéphyr & Borée sicherlich viel zu tun. Das Schiff ist kein Unternehmen im Demonstrationsmaßstab. Es ist ein 185 Meter langes Frachtschiff in voller Größe mit einer Kapazität von 1.800 TEU, was sich auf die Anzahl der 20-Fuß-Container bezieht, die es aufnehmen kann.
Das ist bei weitem nicht so groß wie die derzeit größten Frachtschiffe auf See, die locker 20.000 TEU übersteigen können. Es ist jedoch groß genug, um zu zeigen, wie Windkraft skaliert werden kann, um zur Dekarbonisierung der globalen Schifffahrtsindustrie beizutragen.
Hightech-Segel für mehr Windkraft
Zéphyr & Borée wurde 2014 auf einer Plattform von Dekarbonisierung der Schifffahrt, und wirft ein breites Netz im Windkraftbereich aus.
Der starre Windkraft-Harvester von Berechnetes Wing Sail ist ein dickes, asymmetrisches Segel, das dem Flügel eines Segelflugzeugs ähnelt. Abhängig von den Windverhältnissen kann es heruntergeklappt werden, um eine Position auf halber Höhe für optimale Effizienz zu halten.
Zéphyr & Borée arbeitet auch mit dem Schiffsarchitekturbüro VPLP zusammen, das seine Erfahrung in der Gestaltung einbrachte Starrflügelsegel für Rennyachten.
Wie von Zéphyr & Borée beschrieben, besteht eine Herausforderung darin, ein starres Segel zu entwickeln, das eingerollt werden kann, dh bei rauem Wetter in eine kompaktere Form gefaltet werden kann.
Die neuen Segel erfüllen auch die Herausforderung, Crewing- und Trainingsanforderungen zu minimieren.
„Die Steuerung der Takelage erfordert keine zusätzlichen Seeleute, die Einstellungen sind vollständig automatisiert und die Struktur erfüllt die Anforderungen an Robustheit und Zuverlässigkeit, die von maritimen Vorschriften und kommerziellen Schiffsaktivitäten gefordert werden“, erklärt Zéphyr & Borée.
Wie wäre es mit etwas Solarstrom mit Ihrer Windkraft?
Die Idee eines starren Segels bietet das Potenzial, eine Schicht aus Dünnschicht-Solarmodulen hinzuzufügen. Die japanische Firma Eco Marine Power hat bereits 2011 ein patentiertes Starrsegel eingeführt, das gleichzeitig als Solarenergie-Harvester dient. Irgendwann im Laufe der Jahre trennte EMP die Segel und die Solarpaneele, die einzeln oder als integriertes System installiert werden können.
Durch das Abnehmen der Sonnenkollektoren von den Segeln gab EMP auch der Solarseite mehr Raum zum Wachsen. EMP weist darauf hin, dass seine Solartechnologie leicht und flexibel ist, sodass sie auf Markisen und anderen Oberflächen eines Schiffes installiert werden könnte.
Anfang des Jahres erhielt EMP von Nippon Kaiji Kyokai die grundsätzliche Zulassung für seine Solar- und Windkraftkombination „Aquarius Marine Renewable Energy with EnergySail“.
EMP betont, dass seine sauberes Stromsystem Strom erzeugen kann, wenn das Schiff ruht. Dies ist eine wichtige Überlegung vor dem Hintergrund des anhaltenden Schiffsengpasses, der dazu führt, dass Tausende von Frachtschiffen auf das Andocken warten, während ihre Dieselmotoren laufen.
Neue Formen für Windkraft
Eine weitere interessante Entwicklung zum Aufklappen ist ein zylindrisches Segel, das einem Schornstein ähnelt und von der Firma entwickelt wurde Nordische Macht unter dem Namen Rotorsegel. Der Zylinder kann nach unten geneigt werden, um niedrige Brücken und andere Infrastrukturen zu ermöglichen, was eine breitere Palette von Schifffahrtsrouten und -zielen eröffnet.
Das Rotor Sail hatte seinen ersten Auftritt bei CleanTechnica 2015, als unsere Freunde bei Rocky Mountain Institut erklärte, dass das röhrenförmige Design ein Update des Flettner-Rotors ist, einem windbetriebenen Gerät, das sich in einem Zylinder dreht.
„Der Rotor erzeugt Schub aus dem gleichen Grund wie ein sich drehender Baseball, nachdem er geworfen wurde – der Magnus-Effekt. Wenn sich Luft über einen rotierenden Körper bewegt, übt sie eine Kraft senkrecht zur Luftrichtung aus“, erklärt RMI.
Einige Jahre lang war alles ruhig, bis 2019 die röhrenförmigen, kippbaren Segel wieder auf die CleanTechnica Radar im Jahr 2019. Norsepower ist seitdem schrecklich beschäftigt.
Zu den jüngsten Entwicklungen gehört eine Vereinbarung mit der globalen Bergbau- und Schifffahrtsriese Vale eines seiner „Valemax“ Very Large Ore Carrier Frachtschiffe mit einer Reihe von 5 Rotorsegeln auszustatten.
Im vergangenen Monat unterzeichnete Norsepower außerdem eine Absichtserklärung mit dem globalen maritimen Technologieunternehmen Kongsberg Maritime.
Die neue Vereinbarung erweitert das wachsende Portfolio von KM an Dekarbonisierungslösungen für die Schifffahrtsindustrie um Windkraft.
Oskar Levander, SVP Business Concepts for KM, erklärt:
„Diese Kooperation mit Norsepower ist ein weiterer Schritt in Richtung auf das Ziel von KM, der führende Integrator von umweltfreundlicher Schifffahrtstechnologie zu werden, wie z nach den effizientesten und effektivsten Wegen zur Anwendung der Rotor Sail-Technologie zu suchen und an neuen Schiffsdesigns zusammenzuarbeiten, um diese Technologien zu integrieren und die Energieeffizienz insgesamt zu verbessern.“
Vorwärts und aufwärts für die dekarbonisierte Schifffahrtsbranche der Zukunft
Wenn die Leute einfach aufhören würden, so viel Zeug von fernen Orten zu kaufen, würden die CO2-Emissionen der Schifffahrtsindustrie natürlich nicht annähernd so hoch sein. Das wird jedoch nicht passieren. Tatsächlich bewegt sich die gesamte Branche in die falsche Richtung.
Nach Angaben der Internationalen Meeresorganisation hat die weltweite Schifffahrtsindustrie (einschließlich der Fischerei) ihre CO2-Intensität in den letzten Jahren verbessert. Dennoch ist die Gesamtsumme der Branche Treibhausgasemissionen liegen bereits 90 % über dem Vergleichsjahr 2008 und sollen bis 2050 um bis zu 130 % zunehmen.
Unterdessen hofft die IMO, die Emissionen bis 2050 wieder auf das Niveau von 2008 zu senken. Es scheint, dass Windkraft ein Teil der Lösung sein wird, wenn auch nur, um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Ein Valemax-Schiff von 360 Metern Länge und 400 Tonnen Eigengewicht, das ausschließlich vom Wind angetrieben wird, ist schwer vorstellbar, aber die Nutzung von Windkraft zur Reduzierung der CO2-Emissionen aus Schiffstreibstoff kann einen erheblichen Unterschied machen.
Norsepower bestätigte bereits 2018 eine Kraftstoffeinsparung von mehr als 8 % für sein Rotor Sail, und das Unternehmen erwartet unter bestimmten Bedingungen Einsparungen von bis zu 25 %.
Auch die batterieelektrische Technologie wird eine Rolle spielen. Obwohl die heutigen Batterien möglicherweise nicht dem Antrieb eines großen Frachtschiffs gewachsen sind, hat Yara gerade ein bescheidenes Elektroschiff in Norwegen auf den Markt gebracht, das seine eigenen Emissionseinsparungen steigern wird, indem es jährlich Tausende von Lkw-Fahrten auf lokalen Straßen ersetzt.
Emissionsfreie Wasserstoff-Brennstoffzellen entwickeln sich als eine weitere Option zur Dekarbonisierung, zumindest für Fähren und andere kleinere Wasserfahrzeuge, jedoch nur in dem Maße, in dem das globale Angebot an grünem Wasserstoff weiter wächst (die Hauptquelle für Wasserstoff ist heute Erdgas, aber alternative Quellen entstehen).
Bei größeren Schiffen beginnen die Interessenvertreter der Schifffahrtsindustrie, in das grüne Wasserstoff-Ammoniak-Feld einzutauchen, in dem erneuerbares Ammoniak durch Kombination von erneuerbarem Wasserstoff mit Stickstoff aus der Umgebungsluft hergestellt werden kann. Das ist ein enormer Fortschritt gegenüber dem aktuellen Stand der Ammoniak-Lieferkette, die stark auf Erdgas basiert.
Da es kein kostenloses Mittagessen gibt, muss die Schifffahrtsindustrie etwas gegen die Stickoxidemissionen durch die Verbrennung von Ammoniak in einem Verbrennungssystem unternehmen. Bleiben Sie also dran, um mehr darüber zu erfahren.
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Bild: Starre Segel liefern Windkraft für Frachtschiff (mit freundlicher Genehmigung von Berechnetes Wing Sail).
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