Effetto Magnus
Per rendere il trasporto marittimo mondiale più sostenibile e al contempo redditizio sono poche le strade percorribili. Una di queste consiste nell’ottimizzare scafo e motore per aumentare l’efficienza e ridurre i consumi di carburante. Un’altra è l’uso dell’energia eolica.
L’azienda finlandese Norsepower produce avveniristici cilindri verticali rotanti ausiliari, che s’innalzano dal ponte delle navi e creano forza propulsiva per effetto del vento. Fondata nel 2012, questa start up di nicchia, con i suoi sette ingegneri, ha rielaborato il principio messo a punto già nel secolo scorso e che permette agli aerei di sostenersi in volo. Il risultato? Numerosi premi per l’innovazione e contratti da alcune delle principali società di navigazione.
“Si sente molto l’esigenza di rendere il trasporto marittimo più sostenibile riducendo le emissioni di anidride carbonica”, dichiara Tuomas Riski, CEO di Norsepower Oy, a Helsinki, Finlandia. Già responsabile dei sistemi informativi, Riski ha creato la società insieme a un gruppo di esperti del settore, tra i quali Kai Levander, uno dei più eminenti architetti navali. “Crediamo che la nostra tecnologia di propulsione ibrida possa contribuire a questo”.
Il nostro obiettivo principale è commercializzare velocemente questa tecnologia.
CEO di Norsepower Oy, a Helsinki, Finlandia
Maersk Tankers, uno dei maggiori operatori navali del mondo, in partnership con Shell Shipping & Maritime ed Energy Technologies Institute (U.K.), ha di recente annunciato l’installazione di due cilindri rotanti – aventi ciascuno altezza 30 metri e diametro 5 metri – su una nave cisterna da 110.000 tpl. È il macchinario più grande finora realizzato da Norsepower e la sua sperimentazione, che si protrarrà fino al 2019, produrrà un risparmio di carburante stimato intorno al 10 percento. L’accordo segue i due già siglati rispettivamente per una nave di tipo RoRo nel Mare del Nord e una nave da crociera Viking nel Mar Baltico.
Norsepower
- Norsepower fornisce sistemi di propulsione eolici ausiliari di ridotta manutenzione controllati da software.
- Azienda fondata nel 2012.
- Quartier generale a Helsinki.
- Norsepower ha acquisito più di 10 milioni di dollari di finanziamenti, che hanno consentito sviluppo, indirizzo e commercializzazione della soluzione a cilindri rotanti.
norsepower.com
La soluzione SKF in cima
I cilindri rotanti Norsepower ruotano a circa 200 giri/min. In condizioni di vento favorevole, l’involucro esterno in composito ruota a una velocità periferica di circa 170 km/ora. Un sistema di cuscinetti orientabili a rulli SKF installato in cima alla colonna provvede a trasmettere le forze assiali alla nave. La parte inferiore della colonna è equipaggiata con rulli guida muniti di cuscinetti SKF. Il sistema è inoltre equipaggiato con le tenute e i sistemi di lubrificazione SKF, i quali devono reggere il moto costante e le forze della natura in un ambiente gravoso.
“Molte nuove start up ci contattano ben prima di avere un progetto commerciale. In questi casi, siamo lieti di essere d’aiuto con la nostra competenza ingegneristica”, dice Tommi Pitkaaho, key account manager di SKF Finland, che ha iniziato a lavorare per Norsepower nel 2013. “Con Norsepower, i tempi di innovazione sono stati molto rapidi”.
“È un importante passo avanti per la nostra azienda”, dice Riski, appassionato velista. “Quello di Maersk è un progetto complesso, ma abbiamo dimostrato di poterlo realizzare grazie a una tecnologia brevettata, che pur essendo semplice e robusta, è molto avanzata”.
La soluzione ideata dalla Norsepower prevede l’impiego di uno o più lunghi cilindri rotanti ad asse verticale in materiale composito leggero, collegati a una sovrastruttura della nave, quale ad esempio un albero. Invece di sfruttare l’ampia superficie di resistenza di vele per far avanzare la nave, l’innovativo sistema fa ruotare i cilindri per mezzo di motori elettrici. In presenza di vento, come è solito lungo le rotte oceaniche, l’aerodinamica delle differenze di pressione del flusso d’aria che circonda il cilindro genera la forza propulsiva.
Stando alla fisica, il sistema Norsepower è piuttosto inusuale, nel senso che non opera come una turbina eolica, o una vela, sottoposta alla spinta dal vento. Per generare il moto rotatorio, infatti, ci vuole l’energia elettrica, mentre il vento produce una condizione di maggiore-minore pressione che induce la spinta.
Secondo Riski, il sistema di Norsepower può essere adottato sulla maggior parte delle imbarcazioni, tranne che sulle navi container. Sulle navi cisterna e su quelle per carichi solidi che dispongono di un idoneo spazio ponte, l’installazione può avvenire in pochi giorni.
Il principio su cui si basa il dispositivo Norsepower è noto come “Effetto Magnus”, dal nome del fisico tedesco Heinrich Gustav Magnus, che nel 1852, per primo, descrisse matematicamente la spinta creata all’interno di un flusso d’aria da un corpo rotante, come una pallina da tennis. La forza prodotta dall’effetto Magnus creato da rotori, noti oggi come rotori Flettner, venne impiegata come principale sistema di propulsione sulla nave Buckau, che nel 1926 solcò l’Atlantico. A questa tecnologia ha contribuito anche l’ingegnere finlandese Sigurd Savonius, che nel 1924 sviluppò un rotore con un cilindro aperto, detto appunto turbina Savonius.
Riski spiega come l’avvento dei motori diesel economici abbia di fatto frenato lo sviluppo di questa tecnologia, divenuta commercialmente attuabile solo oggi. “Se fossimo nell’industria automobilistica, la soluzione sarebbe arrivata nel giro di una notte. Per renderla appetibile agli occhi degli operatori navali, abbiamo reso il suo impiego il più economico e il più facile possibile”.
Il sistema Norsepower permette di attivare i cilindri e arrestare i motori principali semplicemente premendo un pulsante. In questo modo si riducono le emissioni e il consumo di carburante, pur garantendo la potenza che permette di rispettare i tempi. Non serve altro, oltre al vento.
I cilindri eolici servono esclusivamente come forza propulsiva ausiliaria al fine di ridurre i consumi di combustibili fossili e le emissioni. Il ritorno dell’investimento nel lungo termine si ha, secondo Riski, in quattro anni.
All’ottima reputazione di cui Norsepower ora gode hanno in parte contribuito i numerosi riconoscimenti per l’innovazione tecnologica.
“Siamo una piccola squadra con una rete di fornitori globale”, commenta Riski. “Il nostro obiettivo principale è commercializzare velocemente questa tecnologia”.
