Der Rumpf des Cargo-Schiffs Vindskip wirkt wie ein großes Segel. Lade
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Vindskip ist ein Cargo-Schiff, das mit Wind und Gas angetrieben wird. Eine Software von Fraunhofer-Wissenschaftlern sorgt dafür, dass der Frachter das verfügbare Potenzial an Windenergie optimal nutzt.
Einen neuen Weg, Treibstoffverbrauch, Abgase und Kosten zu reduzieren, geht der norwegische Ingenieur Terje Lade, Geschäftsführer der Firma Lade: Er entwarf mit Vindskip einen Schiffstyp, der auf Schweröl verzichtet und Wind als Antriebsenergie nutzt. Dabei dient der Rumpf des Frachters als Segel. Auf hoher See soll Vindskip vom Wind profitieren, um möglichst wenig Energie zu verbrauchen. Für windschwache Passagen, um das Schiff auf das offene Meer zu manövrieren, aber auch um unterwegs eine konstante Geschwindigkeit zu halten, ist es zudem mit einem Erdgasantrieb (englisch Liquid Natural Gas, kurz LNG) ausgestattet. Mit der Kombination aus Wind und verflüssigtem Erdgas als Alternativkraftstoff zum Schiffsdiesel soll der Treibstoffverbrauch nach Berechnungen des Norwegers nur 60 Prozent des Verbrauchs eines herkömmlichen Schiffs betragen. Bei den Abgasen seien es sogar bis zu 80 Prozent.
Wetter-Routing-Modul ermittelt optimalen Kurs
Entscheidend für den effizienten Betrieb ist, das verfügbare Potenzial an Windenergie bestmöglich zu nutzen, betonen die Fraunhofer-Experten. Um die optimale Segelroute zu errechnen, haben Forscher vom Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen CML, Institutsteil des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik IML, ein maßgeschneidertes Wetter-Routing-Modul für Vindskip entwickelt. Mithilfe von meteorologischen Daten soll die Software basierend auf Navigationsalgorithmen für den neuen Schiffstyp eine Route mit dem günstigsten Winkel zum Wind wählen, um das Design effizient zu nutzen. "Mit unserem Wetter-Routing-Modul lässt sich berechnen, welchen Kurs das Schiff am besten fährt, um möglichst wenig Brennstoff zu verbrauchen und so die Kosten zu senken. Denn teurer Treibstoff macht einen Großteil der Kosten in der Schifffahrtindustrie aus", erläutert Laura Walther, Wissenschaftlerin am CML in Hamburg. Für die komplexen Berechnungen ziehen die Forscherin und ihr Team zahlreiche Parameter heran wie aero- und hydrodynamische Daten sowie meteorologische Vorhersagen der Wetterdienste, zum Beispiel Windgeschwindigkeit und Wellenhöhe.
Auf eine Geschwindigkeit von 18 bis 19 Knoten soll es der Frachter bringen, und damit ebenso schnell sein wie herkömmlich angetriebene Schiffe. Aufgrund des geringen Verbrauchs könne Vindskip LNG als Treibstoff nutzen und gleichzeitig bis zu 70 Tage ohne Tanken auskommen. Damit erfülle das Schiff alle Anforderungen an die Wirtschaftlichkeit des Treibstoffverbrauchs sowie der Emissionsrichtlinien.
Tests im Windkanal erfolgreich abgeschlossen
Die Forscher vom CML entwickeln das Wetter-Routing-Tool kontinuierlich weiter, eine erste Version liegt seit Mitte Dezember 2014 vor. Ende Januar 2015 soll die Software an die Firma Lade übergeben. Mögliche Schiffstypen im Vindskip-Design, für die das Modul die beste Segelroute finden soll, sind Angaben zufolge vor allem Auto- und Lkw-Transporter, große Fähren, Containerschiffe und Flüssiggastanker. Lade geht davon aus, dass der Frachter bereits 2019 in See stechen wird. Zuvor müsse das Schiffsmodell noch zahlreiche Tests in den Wasserbecken von Schiffsbauversuchsanstalten - sogenannten Schlepptanks - bestehen. Tests im Windkanal wurden bereits erfolgreich abgeschlossen.