Schiffe nutzen den Wind für die Reise in eine sauberere Zukunft

Neue Segel und Bootsdesigns sollen Schiffseignern helfen, Treibstoffkosten und Emissionen zu senken.

Cristina Aleixendris Enthusiasmus – und Kompetenz – ist unverkennbar, wenn es darum geht, darüber zu sprechen, wie die windunterstützte Schifffahrt kurz vor einem planetenverändernden Comeback steht.

Aleixendri gründete eine Firma namens gebunden4blau mit zwei anderen Spaniern im Jahr 2014, um Segeltechnologie zu entwickeln, inspiriert von ihrer Ausbildung in der Luftfahrttechnik.

Ein Traum wird wahr

„Als wir anfingen, galten wir als verrückte Ingenieure, weil wir Segel zurück auf Schiffe bringen wollten“, sagte sie. „Aber wenn wir heute mit Reedern sprechen, sagen sie uns, dass wir wieder auf den Wind gehen und niemals aufgegeben werden.“

Es ist leicht zu verstehen, warum. Die Schifffahrtsindustrie ist für etwa 3 % der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich und versucht, vom hochgradig umweltschädlichen Schweröl wegzukommen.

„Die Windantriebstechnologie wird zum Standard“, sagte Aleixendri. „Es begann als ein Traum von mir. Jetzt sehe ich es weniger als einen Traum und mehr als eine Realität.“

Das in Barcelona ansässige Unternehmen bound4blue hat nicht nur ein wachsendes Interesse von Reedereien an seinem windunterstützten Antriebssystem geweckt, sondern Aleixendri hat auch eine bedeutende persönliche Anerkennung für ihre Bemühungen erhalten.

2019 machte sie den Forbes 30 unter 30-Liste für Fertigung und Industrie in Europa. Im folgenden Jahr gewann Aleixendri das Europäische Institut für Innovation und Technologie Frauenpreis Anerkennung inspirierender Unternehmerinnen.

Wind in den Segeln

Jetzt koordiniert bound4blue ein Segelprojekt, das sich den Namen des Unternehmens leiht und zwei Jahre lang bis Februar 2024 läuft. Es gibt viel Raum für Wachstum in der windunterstützten Schifffahrt.

Bis September 2022 waren laut dem weltweit nur 21 große Handelsschiffe mit der Fähigkeit ausgestattet, Windenergie zu nutzen International Windship Association. Obwohl prognostiziert wird, dass sich die Zahl in diesem Jahr auf bis zu 50 Schiffe mehr als verdoppeln wird, ist dies im Vergleich zur globalen Flotte immer noch ein Tropfen auf den heißen Stein.

Laut Aleixendri ist Windenergie für eine Vielzahl von Schiffen rentabel, darunter Frachtschiffe, Tanker, Fähren und Kreuzfahrtschiffe.

„Es ist ein riesiger Markt, denn es gibt weltweit mehr als 60.000 Schiffe, die von solchen Lösungen profitieren könnten“, sagte sie. „Das ist sehr im Entstehen begriffen.“

Als 2023 anbrach, wurde das Inkrafttreten neuer Vorschriften durch die International Maritime Organization auf Energieeffizienz und CO2-Emissionen dürften ebenfalls das Wachstum ankurbeln.

„Ich denke, es ist der richtige Zeitpunkt, um in Windantriebe zu investieren – es ist ein sehr guter Punkt für uns“, sagte Aleixendri, Chief Operating Officer ihres Unternehmens und erwarb einen Master of Sciences-Abschluss in Luft- und Raumfahrttechnik an der Polytechnischen Universität von Katalonien.

Sauggebläse

Bound4blue hat ein sogenanntes autonomes, auf Saugkraft basierendes Segel entwickelt, das nicht wie ein traditionelles Segel aussieht. Es sieht aus wie ein zylinderförmiger Turm, der sich vom Schiffsdeck erhebt.

Traditionelle Segel funktionieren, indem sie „den Wind einfangen“. Der Wind erzeugt hinter dem Segel einen Bereich mit höherem Druck als auf der anderen Seite. Dieser Druckunterschied erzeugt eine Kraft, die das Schiff vorwärts treibt, bekannt als Auftrieb.

Im Gegensatz dazu enthält bound4blues eSAIL einen Saugventilator, der Luft in den Turm saugt, wenn der Wind um ihn herum strömt, wodurch ein stärkerer Auftrieb entsteht, um das Boot anzutreiben.

Dies führt laut Aleixendri zu einem sechs- oder siebenfachen Auftrieb gegenüber einem herkömmlichen starren Segel und könnte den Kraftstoffverbrauch um bis zu 40 % senken, wenn es mit einem besseren Schiffsdesign und Anpassungen der Routen kombiniert wird, um die vorherrschenden Winde auszunutzen.

Das eSAIL ist am besten für die Arten von Windbedingungen im Nordatlantik und Nordpazifik geeignet, sagte sie – obwohl seine Verwendung keineswegs ausschließlich auf diesen Strecken ist.

Die Emissionseinsparungen variieren je nach allgemeinen Windverhältnissen auf verschiedenen Strecken. So schätzt Bound4blue beispielsweise, dass ein Handelsschiff, das die 25.000 Kilometer von Südbrasilien nach Nordostchina zurücklegt, 26 % Treibstoff und Emissionen einsparen könnte.

Obwohl es noch am Anfang steht, haben einige Erstanbieter bereits Einsparungen von 15 % gemeldet. Bound4blue hat auch eine Reihe von Verträgen mit Reedereien unterzeichnet, darunter Marubeni aus Japan und Louis Dreyfus Armateurs aus französischem Besitz.

„Wir haben heute mehr Nachfrage, als wir liefern können, also sind wir sehr glücklich darüber, wie es läuft“, sagte Aleixendri.

Während die Installation neuer Technologien auf Schiffen bisher als riskant angesehen wurde, beginnen windunterstützte Optionen wie die von bound4blue wirtschaftlich sinnvoll zu sein und können sich durch Kraftstoffeinsparungen innerhalb von fünf Jahren amortisieren, sagte sie.

„Am Ende liefert Windantrieb kostenlose, erneuerbare Energie, die man nicht speichern oder in die Infrastruktur investieren muss, um sie zu liefern“, sagte Aleixendri.

Schiffsdesign

Inmitten des Versprechens windbasierter Optionen entsteht eine Herausforderung: sicherzustellen, dass sie richtig implementiert werden, um ihr volles Leistungspotenzial zu erreichen, oder negative Auswirkungen auf den Schiffsbetrieb zu verhindern.

Also ein weiteres Projekt, OPTIWISEuntersucht, wie das Gesamtdesign von Schiffen angepasst werden kann, um den windunterstützten Antrieb zu optimieren.

Laut Rogier Eggers, der das dreijährige Projekt leitet, das bis Mai 2025 läuft, kann eine bessere Abstimmung der Schiffe auf die Technologie dazu beitragen, die Segeleffizienz und die Emissionseinsparungen zu verbessern.

Konstruktionsänderungen könnten auch dazu beitragen, einige der möglichen negativen Folgen des Einbaus von Segeln auf Schiffen zu überwinden. Dies kann beispielsweise ein Hindernis für die Unterquerung von Objekten wie Kränen in Häfen darstellen oder sogar Schiffe so beeinträchtigen, dass sie Schwierigkeiten haben, auf Kurs zu bleiben.

„Das ist einfach nicht akzeptabel, also ist es erforderlich, sich die Form des Rumpfes und der Anhänge wie Ruder anzusehen, um sicherzustellen, dass Sie das Schiff ins Gleichgewicht bringen“, sagte Eggers, Senior Project Manager beim niederländischen Meeresforschungsinstitut MARIN.

In den nächsten Jahren plant OPTIWISE, maßstabsgetreue Modelle von Schiffen mit mehreren Metern Länge zu verwenden, um Windsysteme und die Auswirkungen technologischer Verbesserungen bei verschiedenen Seebedingungen zu testen. Das Projekt beabsichtigt auch, computergestützte Reisesimulationen und maschinelles Lernen einzusetzen.

Laut Eggers könnten Innovationen Einsparungen von weit über 30 % der CO2-Emissionen bewirken, vielleicht sogar bis zu 50 %, wenn sie effektiv umgesetzt werden.

Explosion aus der Vergangenheit

Wenn Windtechnologien erfolgreich integriert werden können, könnten Methoden wie Saugsegel, Flügelsegel und zylindrische rotierende Rotorsegel, die von Partnern in OPTIWISE hergestellt werden, wirklich an Bedeutung gewinnen, sagte er.

Die Übernahme solcher Rotorsegel würde eine windbasierte Technologie wiederbeleben, die vor einem Jahrhundert von Anton Flettner, einem deutschen Ingenieur, erfunden wurde. Aufgrund der damals wachsenden Popularität von Dieselkraftstoff konnte es sich nicht durchsetzen.

„Mehrere Anbieter waren in der Windtechnologie ziemlich aktiv und haben ein verstärktes Interesse des Schifffahrtsmarktes an Installationen erhalten“, sagte Eggers. „Früher gab es eine große Zurückhaltung, solche Dinge auf Schiffen anzubringen, aber Geräten wie Flettner-Rotoren, Saugsegeln und Flügelsegeln wird jetzt nach und nach von der Industrie vertraut.“

Dieser Übergang verspricht, den maritimen Sektor auf einen Kurs zur Senkung der Emissionen zu bringen.

„Auf dem Weg in eine emissionsfreie Zukunft stehen wir mit der Schifffahrt am Anfang“, sagte Eggers. „Die Zahl der Schiffe, die jetzt mit Windantrieb ausgestattet sind, ist im Vergleich zur Weltflotte noch winzig, aber wir hoffen, dass wir bald Hunderte von Schiffen sehen werden, die pro Jahr ausgerüstet werden.“