Jasper Wellmann, Hochschule Bremen
Es liegt auf der Hand, dass sich die Schifffahrtsbranche verändern und die Weichen für eine grünere Zukunft stellen muss. Es gibt viele Herausforderungen bei der Emissionsreduzierung, die nur schwer zu meistern sein werden. Verschiedenste technische Lösungen sind jedoch bereits vorhanden oder befinden sich in der Entwicklung.
Im Rahmen dieser Thesis wurden verschiedene „Wind Assisted Propulsion Systems“ (WASPS) vorgestellt und verglichen. Für den Entwurf eines Flüssiggastankschiffes wurden verschiedene dieser Konzepte (Rotorsegeln, Drachen, verschiedene feste oder weiche Segel u.a.) miteinander verglichen. Dazu wurden diverse Parameter und Eigenschaften der Systeme bewertet. Dabei hat sich herausgestellt, dass nicht jedes WASPS für jeden Schiffstyp geeignet ist. Die in Frage kommenden Systeme wurden anschließend genauer untersucht und deren Integrationsmöglichkeit bewertet.
Für dieses Schiff und das Fahrtgebiet bietet das Rotorsegel das beste Potenzial, während die Flügelsegel dicht dahinter liegen. Mit den Rotorsegeln lassen sich bis zu 20 % Treibstoff einsparen. Bei den derzeitigen Investitionskosten, Bunkerpreisen und Emissionssteuern hat sich das System bereits nach etwa 4 Jahren amortisiert. Über die Lebensdauer des Schiffes von 25 Jahren können die Rotorsegel bis zu 35,7 Mio. € einsparen. Dies zeigt das große Potenzial einer solchen Investition.
Im Anschluss an die Auswahl des WASPS erfolgte dann die Integration in die Schiffstruktur. Aufgrund ihrer schieren Größe und Funktionsfähigkeit benötigen sie eine bestimmte Position an Deck und ausreichend Platz. Im Allgemeinen ist das Fundament mit dem einer Kransäule vergleichbar. Daher wurde es nach den Regeln des Bureau Veritas für die Zertifizierung von Hebezeugen an Bord von Schiffen und OffshoreAnlagen (NR526) ausgelegt. Das Fundament basiert auf dem Rahmensystem des Schiffes. Es wurde im Besonderen darauf geachtet, dass die Änderungen an der Hauptrahmenstruktur des Schiffes möglichst geringfügig ausfallen. Das Fundament ist hoch genug, um sicherzustellen, dass der Rotor nicht in die Umschlagstruktur auf dem Wetterdeck eingreift. Im Wesentlichen wurden die Blechstärken im Bereich des Fundaments angepasst. Außerdem wurden die Ausschnitte in den Querrahmen verkleinert und entsprechende Bereiche ausgesteift.
Die Konstruktion wurde daraufhin auf seine strukturelle Integrität mit Hilfe der Software RFEM überprüft. Dazu wurden Spannungsanalysen mit 20 verschiedenen Lastkombinationen, Beulanalysen und für kritische Schweißnähte und Bauteile überschlägige Ermüdungsbruchberechnungen durchgeführt. Es wurde bewiesen, dass die Konstruktion den untersuchten Belastungen standhält.
Insgesamt hat sich gezeigt, dass WASPS ein wichtiger Teil der Lösung zu einer emissionsreduzierten Schifffahrt sein können. Die Nutzung der Windkraft ist eine praktische und vernünftige Lösung, um Emissionen durch Kraftstoffeinsparungen zu reduzieren. Für diesen Entwurf bietet sie ein großes Einsparungspotenzial. Vor allem über die Lebensdauer eines Schiffes und die sich abzeichnende Entwicklung der Bunkerpreise und Emissionsgrenzwerte würde sich die Investition in ein WASPS auszahlen.
Die beste Lösung für ein Schiff hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab, die berücksichtigt werden müssen. Daher kann nicht gesagt werden, welches WASPS die beste Lösung ist.
Jasper Wellmann, Hochschule Bremen