Magnuseffekten

Magnuseffekten

Det är svårt att göra internationell sjöfartsindustri mer miljövänlig med bevarad lönsamhet. En väg är att optimera skrovform och maskin för att minska friktionen och öka bränsleeffektiviteten. En annan är att addera vindkraft till energimixen.

Text Alexander Farnsworth
Foto Norsepower och Alexander Farnsworth

Sfäriska rullager Transport & logistik

Finländska Norsepower tillverkar eleganta och futuristiskt utformade rotorsegel som monteras på fartygsdäck och levererar extra dragkraft när vinden friskar i. Sedan starten 2012 har det högspecialiserade uppstartsföretaget med sina sju ingenjörer tagit ett nytt grepp om den 100-åriga principen om luftström, luftmotstånd och lyftkraft som håller flygplan i luften. Detta har gett företaget innovationspriser och kontrakt med flera av världens största rederier.
          

Försäljning och råd

evolution@skf.com

– Marknaden vill ha grönare transporter genom minskade koldioxidutsläpp. Vi tror att våra hybridsystem för extra framdrivningskraft kan minska utsläppen på ett avgörande sätt, säger Tuomas Riski, VD för Norsepower Oy i Helsingfors. Han grundade företaget tillsammans med en grupp experter från den marina industrin, bland andra Kai Levander, som är en av världens främsta skeppsbyggare.

Vårt primära mål är att fortsätta den snabba kommersialiseringen av tekniken.
Tuomas Riski, VD för Norsepower Oy i Helsingfors

En av världens största fartygsoperatörer, Maersk Tankers, har nyligen presenterat ett projekt i samarbete med Shell Shipping & Maritime och Energy Technologies Institute (UK). Gruppen planerar provdrift med två rotorsegel – 30 meter höga och fem meter breda – på ett tankfartyg om 110 000 dödviktston. Tanken är att bränsleåtgången ska minska med cirka 10 procent. Installationen blir Norsepowers största hittills och testfasen är planerad till 2019. Affären följer på två andra som redan har utvecklats till goda referenser – ett roro-fartyg på Nordsjön och en Viking Line-färja på Östersjön.

Norsepower

  • Norsepower tillverkar programdrivna och dataverifierade rotorsegel som ger fartyg extra kraft vid framdrivningen.
  • Företaget grundades 2012.
  • Huvudkontoret ligger i Helsingfors.
  • Utvecklingen, testningen och tillverkningen av Norsepowers rotor segellösning har möjliggjorts tack vare finansiellt stöd på mer än 10 miljoner dollar.
    norsepower.com
Tuomas Riski, VD för Norsepower Oy.

Tuomas Riski, VD för Norsepower Oy.

SKF-lösning i topp

Ett Norsepower-rotorsegel roterar med ett varvtal på cirka 200 r/min. Vid rätt vindförhållanden uppstår en periferihastighet på cirka 170 kilometer i timmen vid den yttre kompositcylindern. Högst upp i den kolumnliknande statorn sitter ett lagerarrangemang baserat på SKFs sfäriska rullager, med uppgiften att överföra dragkraften från kompositcylindern till fartyget. Vid kolumnens botten sitter styrrullar, utrustade med SKF-lager. Dessutom används SKFs tätningar och smörjsystem i hela installationen. Dessa står emot ständig rörelse och naturkrafter i en aggressiv miljö.

– Vi blir ofta kontaktade av uppstartsföretag flera år innan de ens har ett kommersiellt projekt, och i det här fallet gick vi entusiastiskt in med vår tekniska expertis. Inom Norsepower-projektet har innovationshastigheten varit extremt hög, säger Tommi Pitkaaho, nyckelkundansvarig vid SKF Finland, som började samarbeta med Norsepower 2013.

– Det här är ett viktigt steg framåt för vår bransch. Det är ett stort och komplext projekt vi gör tillsammans med Maersk, och vi kan hålla det vi lovar med tekniskt avancerad och patenterad teknik i ett enkelt och robust format, säger Tuomas Riski, som själv är en entusiastisk seglare.

Norsepowers rotorsegel är en stor, roterande kompositcylinder som monteras på fartygsdäcket som en mast. I stället för att använda stora tygsegel för att fånga vinden och pressa fartyget framåt är det elmotorer som får den stora vertikala cylindern att rotera. När det blåser uppstår enligt aerodynamikens lagar en tryckskillnad kring cylindern. Skillnaden ger upphov till en kraft i rät vinkel mot vindriktningen, vilken överförs till fartyget.

Fysikaliskt sett är Norsepowers Rotor Sail-system något oväntat eftersom det inte alls fungerar som en väderkvarn eller ett segel, som vinden bokstavligen trycker mot. Dessutom krävs det elektricitet för att skapa den roterande rörelse som vinden utvecklar till en tryckskillnad, vilken i sin tur ger dragkraft åt fartyget.

– Norsepower Rotor Sail passar de flesta fartyg utom containerfartyg. På tanker- och torrlastfartyg med tillräckligt mycket fritt däckutrymme kan ett Norsepower-rotorsegel installeras på några dagar, säger Tuomas Riski.

Magnuseffekten

Magnuseffekten – luftströmmar som omger ett roterande objekt.

Det naturliga fenomen som Norsepower utnyttjar är den så kallade ”Magnuseffekten”. Den har fått sitt namn av den tyske fysikern Heinrich Gustav Magnus, som 1852 blev den förste som matematiskt beskrev de luftströmmar som omger ett roterande objekt, exempelvis en tennisboll. Magnuseffekten genererar en dragkraft i vad som i dag kallas en Flettner-rotor. Två sådana användes som primärt framdrivningsmedel på rotorsegelfartyget Buckau som korsade Atlanten 1926. Den finländske ingenjören Sigurd Savonius, som 1924 utvecklade en cylindrisk rotor med luftflödesöppningar som fick namnet Savoniusrotor, bidrog också till tekniken.

– Men allt billigare och bättre dieselmaskiner höll tillbaka utvecklingen av rotorsegel. Det är först på senare år som det har blivit en kommersiell produkt, säger Tuomas Riski.

– Om det här vore bilindustrin skulle lösningen ha slagit igenom direkt. För att göra tekniken intressant för fartygsoperatörer har vi gjort rotorseglen så billiga och lätthanterliga som möjligt.

Enkelt uttryckt är Norsepowers rotorsegel så konstruerade att besättningen aktiverar systemet med en knapptryckning och samtidigt minskar varvtalet på huvudmaskinerna. Detta sparar bränsle och minskar utsläppen. Rotorseglen ger ett så stort tillskott av dragkraft att hastigheten kan upprätthållas och tidtabellen därmed respekteras. Men det måste blåsa förstås.

Rotorsegel används enbart som en hjälpkälla för framdrivningskraft för att minska användningen av fossila bränslen och minska utsläppen. Tuomas Riski hävdar att investeringen betalar sig efter ungefär fyra år.

Norsepower har hunnit skaffa sig välrenommerade kunder, men har också fått en hel del hjälp på vägen tack vare en rad utmärkelser för teknisk innovation.

– Vi är ett litet team med ett globalt leverantörsnätverk. Vårt primära mål är att fortsätta den snabba kommersialiseringen av tekniken, säger Tuomas Riski.

Relaterat innehåll