Die Kraft von Magnus
Es gibt nicht viele Möglichkeiten, die Schifffahrt umweltfreundlicher zu machen – ohne Abstriche bei der Rentabilität. Eine davon ist es, Schiffsrumpf und -antrieb zu optimieren, um so den Widerstand zu verringern und die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen. Außerdem wäre es möglich, das Ganze zusätzlich mit Windkraft zu kombinieren.
Das finnische Unternehmen Norsepower stellt futuristisch anmutende Rotorsegel her. Sie werden auf Schiffsdecks installiert und geben den Fahrzeugen bei günstigen Windverhältnissen zusätzlichen Vortrieb. Bei dem 2012 gegründeten Nisch-Start-Up bedienen sich die sieben Ingenieure desselben 100 Jahre alten Prinzips von Windenergie, Luftwiderstand und Auftrieb, das auch Flugzeuge in der Luft hält. Für ihre Arbeit haben sie nicht nur Innovationspreise, sondern auch Verträge von einigen der weltgrößten Reedereien erhalten.
„Die Schifffahrt steht überall in der Welt unter dem Druck, umweltfreundlicher zu werden und ihre CO2-Emissionen zu reduzieren“, sagt Tuomas Riski, Geschäftsführer von Norsepower Oy im finnischen Helsinki. „Wir sind davon überzeugt, dass unsere Hybrid-Hilfsantriebstechnik dies möglich machen könnte.“ Der ehemalige IT-Chef gründete das Unternehmen zusammen mit einer Gruppe von Schifffahrtsexperten, darunter Kai Levander, einem der renommiertesten Schiffbauingenieure der Welt.
Unser Hauptziel ist, die Kommerzialisierung dieser Technik weiter voranzutreiben.
Geschäftsführer von Norsepower Oy im finnischen Helsinki
Maersk Tankers, einer der wichtigsten Betreiber, verkündete kürzlich, zusammen mit Shell Shipping & Maritime und dem Energy Technologies Institute (Großbritannien) einen Versuch mit der Norsepower-Technik zu starten. So sollen auf einem 110.000-Tonnen-Tanker zwei jeweils 30 Meter hohe Rotoren von fünf Metern Durchmesser installiert werden. Davon erhofft man sich eine Treibstoffersparnis von circa zehn Prozent. Die Versuche mit dieser bisher größten Rotoranlage von Norsepower sind für 2019 vorgesehen. Das Projekt ist nur eines von drei auf der Referenzliste des Unternehmens. Es liegen bereits Vereinbarungen für Installationen auf einem RoRo-Schiff in der Nordsee und auf einer Viking-Passagierfähre in der Ostsee vor.
Norsepower
- Norsepower Oy Ltd ist ein führender Anbieter von wartungsarmen, softwaregesteuerten und datenverifizierten Hilfswindantrieben.
- Gegründet 2012.
- Hauptsitz in Helsinki, Finnland.
- Norsepower hat mehr als 10 Millionen US-Dollar Kapital eingesammelt. So konnte das Unternehmen die Norsepower Rotor Sail Solution entwickeln und auf den Markt bringen.
norsepower.com
Spitzentechnologie von SKF
Ein Rotorsegel von Norsepower rotiert mit einer Geschwindigkeit von circa 200 U/min. Bei günstigen Windverhältnissen dreht sich die äußere Komposit-Hülle mit einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 170 km/h. Oben am Zylinder sorgt eine Lageranordnung mit Pendelrollenlagern von SKF dafür, dass Schubkräfte auf das Schiff übertragen werden. Am Boden des Zylinders befinden sich Führungsrollen, die ebenfalls mit SKF Lagern ausgestatten sind. Darüber hinaus sorgen Dichtungen und Schmiersysteme von SKF dafür, dass die Installation ständigen Bewegungen und Naturkräften in einem rauen Umfeld standhält.
„Wir werden oft von neuen Start-Ups angesprochen, manchmal mehrere Jahre, bevor sie ein kommerziell nutzbares Projekt vorweisen können. In diesem Fall haben wir nur zu gerne unser technisches Know-how bereitgestellt“, sagt Tommi Pitkaaho, Großkundenbetreuer bei SKF Finnland, der seit 2013 mit Norsepower arbeitet. „Bei Norsepower ist das Innovationstempo extrem hoch.“
„Das ist ein gewaltiger Schritt für unsere Branche“, meint Riski, selbst passionierter Segler. „Das Abkommen mit Maersk ist ein großes komplexes Projekt, und wir haben bewiesen, dass wir das mit unserer einfachen, robusten und dennoch hochentwickelten, patentierten Technik schaffen können.“
Die Rotorsegel von Norsepower sind hohe rotierende Zylinder aus leichtem Komposit-Material, die auf dem Schiffsdeck wie ein Mast angebracht werden. Statt den Wind mit Hilfe eines gigantischen Segeltuchs für den Vortrieb des Schiffes zu nutzen, bringt das System mittels Elektromotoren einen hohen senkrechten Zylinder zum Rotieren. Bei Wind, wie er auf den internationalen Seehandelsrouten üblicherweise herrscht, entsteht durch die Aerodynamik des Luftdruckunterschieds am Zylinder die Schubkraft, die sich dann auf das Schiff überträgt.
Nach den Gesetzen der Physik funktioniert das Rotorsegel-System von Norsepower kontraintuitiv. Es arbeitet nicht nach dem Prinzip von Windmühlen oder Segeln, die der Wind buchstäblich vorantreiben kann. Außerdem benötigt es Elektrizität für die Erzeugung der Drehbewegung, durch die sich bei Wind der Luftdruck auf der einen und die Saugkraft auf der anderen Seite vergrößert. Dadurch entsteht Schubkraft.
Laut Riski eignen sich die Rotorsegel von Norsepower für die meisten Schiffe (mit Ausnahme von Containerschiffen). Auf Tankern und Schüttgutfrachtern mit entsprechend großen Deckflächen lassen sich solche Zylinder innerhalb weniger Tage installieren.
Das Naturphänomen, das sich Norsepower zunutze macht, nennt sich „Magnus-Effekt“ – nach dem deutschen Physiker Heinrich Gustav Magnus. Als erster beschrieb er 1852 mathematisch den Luftstrom an einem rotierenden Objekt wie beispielsweise einem Tennisball. Die durch den Magnus-Effekt bewirkte Auftriebskraft wurde auf dem Rotorschiff Buckau in Form eines so genannten „Flettner-Rotors“ als Hauptantrieb verwendet, mit dem das Schiff 1926 den Atlantik überquerte. Der finnische Ingenieur Sigurd Savonius leistete ebenfalls einen Beitrag zu dieser Technik. Er entwickelte 1924 den so genannten „Savonius-Rotor“ mit einer Zylinderkonstruktion, die vom Wind selbst in Drehung versetzt werden konnte.
Dann bremste jedoch der Vormarsch von billigen Dieselmotoren die Entwicklung der Rotortechnologie, erklärt Riski. Erst jetzt wird sie allmählich kommerziell nutzbar. „In der Automobilindustrie hätte sich eine solche Lösung über Nacht durchgesetzt“, fügt er hinzu. „Um sie für Schiffsbetreiber interessant zu machen, haben wir sie so preisgünstig und so einfach in der Handhabung wie möglich gemacht.“
Vereinfacht ausgedrückt kann das Rotorsegel-System von Norsepower auf Knopfdruck aktiviert und der Hauptantrieb zurückgefahren werden. Dadurch werden bei gleicher Geschwindigkeit und Fahrtzeit Treibstoff gespart und der Schadstoffausstoß reduziert, allerdings nur, wenn genügend Wind weht.
Die Norsepower-Technik wird ausschließlich als Hilfsantrieb genutzt, um Treibstoffverbrauch und Schadstoffemissionen zu verringern. Riski zufolge amortisiert sich die Investition in eine solche Anlage nach etwa vier Jahren.
Norsepower rühmt sich inzwischen namhafter Referenzen, was nicht zuletzt den zahlreichen Technologie-Innovationspreisen zu verdanken ist, die das Unternehmen gewonnen hat.
„Wir sind ein kleines Team mit einem globalen Zulieferernetz“, schließt Riski. „Unser Hauptziel ist, die Kommerzialisierung dieser Technik weiter voranzutreiben.“
