Wind im Tank

Exklusiv in kem Der Autor Stephan Wrage ist geschäftsführender Gesellschafter gder Skysails GmbH, Hamburg

Ein Sondergutachten des Wissenschaftlichen Beirats der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU) kam 2002 zu dem Ergebnis: Der globale Schiffsverkehr ist für rund 7 % aller SO2- und 11 bis 12 % aller NOx-Emissionen verantwortlich. Das größte Umweltproblem in der Frachtschifffahrt ist, dass 90 % der Motoren mit stark schadstoffhaltigen Schweröl betrieben werden – eine zähflüssige Masse, die als Abfallprodukt bei der Erdölverarbeitung in den Raffinerien zurück bleibt. Bei der Verbrennung von Schweröl werden neben CO2 hauptsächlich Stickoxide (NOx) produziert. Letztere reagieren unter Sonnenlicht mit Kohlenwasserstoffen, bilden Ozon und führen zu Smog. Schwefeloxide können Krankheiten der Atemwege verschlimmern und gelten als Mitverursacher des „sauren Regens“. Ozon führt beim Menschen zu Atembeschwerden und schädigt die Pflanzenwelt.

Fossile Energiereserven sind begrenzt. Durch erhöhte Nachfrage und steigende Produktionskosten steigen die Preise für die Ressourcen kontinuierlich an. Nach Schätzungen der Internationalen Energie Agentur (IEA) wird die Ölproduktion bis 2030 104 Mio. Barrel pro Tag erreichen. Die bis dahin für den Ausgleich der steigenden Nachfrage und sinkenden Förderraten zusätzlich benötigte Fördermenge beträgt 64 Mio. Barrel pro Tag. Dies entspricht dem 6-fachen der aktuellen Kapazität Saudi Arabiens.

In den letzten 25 Jahren vor der aktuellen Wirtschaftskrise stieg der Ölpreis kontinuierlich an. Seit seinem Tief im März 2009 liegt der er bereits wieder weit über 100 $. Die IEA geht davon aus, dass er bis zum Jahr 2013 auf 200 $ steigt. Damit einhergehend steigen auch die Kosten für Schiffstreibstoff (Bunkeröl). Bereits bei einem Bunkerpreis von 500 $/t betragen die Treibstoffkosten teilweise mehr als die Betriebskosten eines Schiffes.

Der Wind ist auf hoher See die stärkste, günstigste und umweltfreundlichste Energiequelle. Mit dem weltweit patentierten Windantrieb von Skysails können moderne Frachtschiffe jetzt den Wind als Antriebsquelle nutzen – nicht nur, um den Treibstoffverbrauch zu reduzieren, sondern auch um signifikant Emissionen zu senken.

Der Windantrieb besteht aus drei Hauptkomponenten: Einem Zugdrachen mit Seil, einem Start- und Landesystem sowie einem Steuerungssystem für den automatischen Betrieb. Skysails-Antriebe können leicht auf Neubauten und bestehenden Schiffen installiert werden. Das Schiff kann während der Installation im Wasser verbleiben. Sie sind leistungsfähig, sicher und einfach zu bedienen – und da Wind billiger als Öl ist, gehören Skysails-Antriebe zu den weltweit attraktivsten Technologien zur gleichzeitigen Senkung von Betriebskosten und Emissionen.

Das System zieht das Schiff mittels großer, dynamisch fliegender Zugdrachen, die pro Quadratmeter bis zu 25 Mal mehr Energie erzeugen als herkömmliche Segelantriebe. Dies entspricht einer Antriebsleistung bis 2000 kW bei gutem Wind. Die Erfahrung hat gezeigt, dass 1 kWh Antriebsenergie des Skysails-Antriebs nur 6 US-cents kostet – das ist nur etwa halb so viel wie die Kosten 1 kWh der Hauptmaschine.

Und wer Treibstoff spart, spart auch Emissionen: Die International Maritime Organization (IMO) geht davon aus, dass allein mit Hilfe der Skysails-Technologie so jedes Jahr weltweit bis zu 100 Mio. t klimaschädlicher CO2- Emissionen eingespart werden können – dies entspricht 11 % der CO2-Emisionen von Deutschland.

Der Zugdrachen ist das Herzstück des Skysails-Antriebs. Zusammen mit Steuergondel und Zugseil bildet er das sogenannte „Fliegende System“. Von der Steuergondel gelenkt, bewegt sich der Drachen in geregelten, dynamischen Flugmanövern in der Luft vor dem Schiff und erzeugt so den Vortrieb. Diese Zugkräfte werden über das Zugseil aus hochreißfester Kunststoff-Faser auf das Schiff übertragen. Auch die Energieversorgung und Datenkommunikation der Steuergondel mit dem Steuerungssystem auf dem Schiff wird mittels eines im Zugseil integrierten Spezialkabels sichergestellt.

Das Start- und Lande- sowie das Steuerungssystem sind als bordseitige Komponenten fest auf dem Schiff installiert und so ausgelegt, dass sie sich auf dem Schiff problemlos integrieren lassen. Die Komponenten sind gemäß den Anforderungen der Klassifizierungsgesellschaften konstruiert. Alle Deckskomponenten und das „Fliegende System“ sind im Vorschiffsbereich untergebracht, so dass die Ladefläche des Schiffes durch das Skysails-System nicht verringert wird. Zudem gibt es keine störenden Aufbauten, die das Laden und Löschen im Hafen oder Brückendurchfahrten behindern, da der Zugdrachen in Landnähe eingeholt wird.

Die Schiffsführung bedient das Skysails-System über das auf der Brücke installierte Steuerpult. Der Start- und Landevorgang erfolgt teilautomatisiert und wird durch wenige Handgriffe von drei Crew-Mitgliedern auf dem Vorschiff unterstützt. Zuerst wird der ähnlich einer Ziehharmonika zusammengefaltete Zugdrachen per Knopfdruck mit dem Teleskopmast aus der Zugdrachen-stauung gehoben. Anschließend wird der Teleskopmast auf seine gesamte Höhe ausgefahren. Dort entfaltet sich der Drachen bis auf seine vollständige Größe und ist nun startbereit.

Im Flugbetrieb wird der Zugdrachen permanent automatisch kontrolliert. Ein Autopilotprogramm lässt den Zugdrachen definierte Manöver in Abhängigkeit von Windrichtung, Windstärke und Schiffsgeschwindigkeit fliegen, so dass er optimalen Vortrieb erzeugt. Über den Skysails-Bedienstand auf der Brücke wird die Schiffsführung in Echtzeit über den Betriebszustand des Systems informiert.

Der Landevorgang läuft in umgekehrter Reihenfolge des Startvorgangs ab: Per Knopfdruck fährt die Winde das Zugseil ein und der Zugdrachen wird automatisch an den Start- und Landemast angedockt. Danach wird der Zugdrachen per Knopfdruck gerefft. Der Teleskopmast fährt ein, Zugdrachen und Steuergondel werden wieder in die Stauung abgesenkt. Das Start- und Landemanöver des fliegenden Systems dauert jeweils etwa eine Viertelstunde.

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