Auf grünem Kurs – dank der Kraft des Windes

Kühne Logistics University forscht zur Wirtschaftlichkeit windgestützter Schiffsantriebstechnologien
09. November 2021
Wallenius' Oceanbird freighter

„Der internationale Seeverkehr ist eine ernstzunehmende Quelle von Treibhausgasemissionen.“ Zu diesem Ergebnis kommt die Europäische Kommission in ihrer Schrift Emissionen im Schifffahrtsektor senken und beziffert die jährlichen Emissionen von Treibhausgasen (THG) mit rund 940 Millionen Tonnen CO₂. Das sind etwa 2,5 % der weltweiten Emissionen. Dieser Wert könne jedoch drastisch steigen: „Der 3. Treibhausgas-Studie der IMO zufolge könnten die Emissionen der Schifffahrt bei einem Szenario mit unveränderten Rahmenbedingungen bis 2050 um 50% bis 250% steigen, was die Ziele des Übereinkommens von Paris untergraben würde.“ Allerdings erkennen die Autoren der Schrift auch ein bislang ungenutztes Potenzial zur Verringerung von Schiffsemissionen – von technischen und betrieblichen Maßnahmen wie einer Drosselung der Fahrgeschwindigkeit über Wetter-Routing bis zu Vorrichtungen zur Steigerung der Antriebseffizienz.

WASP erforscht die Wirtschaftlichkeit windgestützter Schiffsantriebe

Ein Projekt aus 14 internationalen Partnern im Nordseeraum, darunter Reedereien, NGOs, Hochschulen und finanzielle Berater, setzt zur Steigerung der Antriebseffizienz auf eine natürliche Ressource: den Wind. Die Kühne Logistics University (KLU) forscht im Rahmen des EU Interreg North Sea Region Programms zur Wirtschaftlichkeit von windgestützten Schiffsantrieben, die auch als Hybrid-Technologie zur Dekarbonisierung der Schifffahrtsindustrie beitragen sollen. Untersucht werden dabei verschiedene Ansätze: innovative stabile Flügelsegel (wing sails); sogenannte Ventifoils, die Luft ansaugen und so Vortrieb erzeugen, und Rotortechnik.

Wind Assisted Ship Propulsion (WASP), so der korrekte Titel des auf drei Jahre angelegten und mit 5,4 Millionen Euro ausgestatteten Programms, konzentriert sich auf die Betriebsleistung verschiedener windgestützter Antriebslösungen: Sie werden erforscht, getestet und die Ergebnisse abschließend überprüft mit dem Ziel, diesen Technologien zu einer Marktdurchdringung zu verhelfen.

Scandlines' hybrid ferry with rotor sail
© Horst-Dieter Foerster/Scandlines
Scandlines Hybridfähre „Copenhagen“ mit Rotorsegel
Dr. Vasileios Kosmas, Senior Researcher at KLU
© KLU Christin Schwarzer
Dr. Vasileios Kosmas, Senior Researcher an der KLU

Erste Praxistests erfolgversprechend verlaufen

Denn eine Herausforderung beim Umstieg auf alternative Schiffsantriebe seien die nicht unerheblichen Investitionskosten, weiß Dr. Vasileios Kosmas. „Windgestützte Antriebstechnologien von der Theorie in die Praxis zu übertragen und das im industriellen Maßstab zu realisieren ist ein komplexer Prozess“, so der Senior Researcher am Hapag Lloyd Center for Shipping and Global Logistics (CSGL) an der Kühne Logistics University.

Die aktuell weltweit steigenden Treibstoffpreise verbessern die Chancen auf Realisierung der alternativen Ansätze, doch auch die bereits erfolgten Praxistests sind vielversprechend. So hat die deutsch-dänische Fährreederei Scandlines 2020 ein Rotorsegel auf ihrer Hybridfähre „Copenhagen“ installiert. Die Reederei setzt dabei auf das bewährte Konzept der Flettner-Rotortechnik: Ein 30 Meter hoher, rotierender Zylinder treibt durch die Nutzung des Magnus-Effekts das Schiff vorwärts. „Die Datenanalyse hat gute Resultate zur Energieersparnis ergeben. Es konnte eine Senkung des Energiebedarfs von etwa 4% erzielt werden“, so Kosmas. Scandlines plant nun, ein zweites Schiff mit Rotortechnik auszustatten.“

Erfolg hängt von unterschiedlichen Faktoren ab

Ob andere Reedereien folgen, muss sich erst zeigen. Hier spielen eine Reihe verschiedener Faktoren eine Rolle, zumal sich nicht alle Technologien für alle Schiffstypen eignen. „Ob sich die Investition in windgestützte Schiffsantriebe ökonomisch und ökologisch lohnt, weil einerseits weniger Energie oder Treibstoff benötigt werden und andererseits weniger Emissionen entstehen, hängt von mehreren Faktoren ab. Windaufkommen und Strömung, Schiffstyp, aber auch die Ausbildung der Crew haben darauf Einfluss“, erklärt Kosmas. Staatliche Förderungen oder Anreize seitens internationaler Organisationen wie der IMO, könnten die Etablierung windgestützter Antriebe beschleunigen, ist der Wissenschaftler überzeugt.

Enercon E-Ship 1 Enercon Flickr
© Enercon Flickr/ Alan Jamieson
Enercon E-Ship 1

Wissenschaft und Wirtschaft in Austausch bringen

Die KLU leitet innerhalb des WASP-Projekts das Arbeitspaket "Policy and Viable Business" (Politischer Rahmen und Wirtschaftlichkeit) und erforscht somit vor allem die ökonomischen Effekte und erfolgsversprechende Business Cases. „Wir bringen, gemeinsam mit unseren Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft, Theorie und Praxis miteinander in den Austausch und erweitern und kombinieren vorhandenes Wissen. Nur so kann es gelingen, einen faktenbasierten, praxisrelevanten und methodisch fundierten Überblick zu Chancen und Risiken des windgestützten Antriebs zu bieten.“ Wobei Kosmas klar von den Chancen überzeugt ist.
ys/kk