Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Frachter mit Windantrieb

05.01.2015

Um Schiffe energieeffizienter zu machen, tüfteln Ingenieure an alternativen Kraftstoffen. Einen neuen Ansatz verfolgt ein Norweger: Mit Vindskip™ hat er ein Cargo-Schiff entworfen, das mit Wind und Gas angetrieben wird. Eine Software von Fraunhofer-Forschern sorgt dafür, dass der Frachter das verfügbare Potenzial an Windenergie optimal nutzt.

Etwa 90 Prozent des Welthandels wird über die internationale Schifffahrt abgewickelt. Frachter tragen zur Umweltverschmutzung bei, da sie meist mit Schweröl fahren. Die Internationale Seeschifffahrts-Organisation (IMO) will die Umweltbelastung durch die Ozeanriesen verringern. Eine der Maßnahmen: Ab 2020 dürfen Schiffe in bestimmten Gebieten nur noch 0,1 Prozent Schwefel im Treibstoff haben. Allerdings ist der höherwertige Kraftstoff mit weniger Schwefel teurer als das bislang genutzte Schweröl. Reedereien stehen vor der großen Herausforderung, ihre Treibstoffkosten zu senken und zugleich die Emissionsrichtlinien einzuhalten.

Einen neuen Weg, Treibstoffverbrauch, Abgase und Kosten zu reduzieren, geht der norwegische Ingenieur Terje Lade, Geschäftsführer von der Firma Lade AS: Er entwarf mit VindskipTM einen Schiffstyp, der auf Schweröl verzichtet und Wind als Antriebsenergie nutzt. Der Clou: Der Rumpf des Frachters dient als Segel.

Auf hoher See soll VindskipTM vom kostenlos wehenden 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 umweltfreundlichen, kosteneffizienten Antrieb für flüssiges Erdgas (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 sind es sogar bis zu 80 Prozent.


Wetter-Routing-Modul ermittelt optimalen Kurs

Entscheidend für den effizienten Betrieb ist es, das verfügbare Potenzial an Windenergie bestmöglich zu nutzen. 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 VindskipTM 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«, sagt 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.

Doch wie ist es möglich, dass sich VindskipTM vorwärts bewegt? »Trifft der Wind schräg von vorn auf den Rumpf, entsteht daraus eine Kraft in Längsrichtung, das Schiff nimmt Fahrt auf. Da der Rumpf die Form eines vertikal stehenden symmetrischen Tragflügels wie bei einem Flugzeug hat, muss der schräg einfallende Wind auf der ihm abgewandten Seite – Lee – einen längeren Weg zurücklegen.

Dadurch entsteht an der dem Wind zugewandten Seite – Luv – ein Unterdruck, der das Schiff nach vorne zieht«, erklärt VindskipTM-Patentinhaber Lade. 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 kann VindskipTM LNG als Treibstoff nutzen und gleichzeitig bis zu 70 Tage ohne Tanken auskommen. Damit erfüllt 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 wird die Software an die Firma Lade AS übergeben. Mögliche Schiffstypen im VindskipTM-Design, für die das Modul die beste Segelroute finden soll, sind 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 muss das Schiffsmodell noch zahlreiche Tests in den Wasserbecken von Schiffsbauversuchsanstalten – Experten nennen sie Schlepptanks – bestehen. Tests im Windkanal wurden bereits erfolgreich abgeschlossen.

Claudia Bosse | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2015/Januar/frachter-mit-windantrieb.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Forscher entwickeln effizientere Systeme für Brennstoffzellen und Kraft-Wärme-Kopplung
19.04.2017 | EWE-Forschungszentrum für Energietechnologie e. V.

nachricht Forscher entwickeln Elektrolyte für Redox-Flow-Batterien aus Lignin aus der Zellstoffherstellung
18.04.2017 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie