Segel på fartyg ska bidra till minskade koldioxid­utsläpp

Omkring 99 procent av fartygen i den globala fartygsflottan använder idag fossilbaserade bränslen med stora koldioxidutsläpp som följd, men nu kommer skärpta regelverk för att få ner utsläppen. Redan till 2030 ska sjöfartens utsläpp minska med 40 procent jämfört med 2008 och från 2027 måste sjöfarten betala för sina koldioxidutsläpp. Dessutom ställer allt fler företag krav på att den frakt som sker ska vara miljöanpassad.

– Detta driver på miljöanpassningen inom sjöfarten och då är lösningar med vind en möjlighet för att kunna klara kraven. Vi ser just nu ett stort intresse från redare för vindpropulsion som det heter, säger Sofia Werner, projektledare på RISE.

I nuläget finns det omkring 30 kommersiella handelsfartyg med vindassistans. Enligt EU:s prognos kommer det att finnas 40 000 vinddrivna fartyg år 2050, men det behövs kunskap för att fler rederier ska våga satsa på vindframdrift och där har RISE en viktig uppgift. De ingår i flera projekt, bland annat i EU-projektet OPTIWISW, där uppgiften är att designa ett tankfartyg med vingsegel och också testa detta. Projektet är treårigt och ska avslutas i sommar. Målet är att få fram en vindlösning till ett tankfartyg som ska leda till att bränsleförbrukningen minskar med 30 procent.

– Det går att spara mer, men fartyg ingår i ett stort logistiksystem som gör att de måste komma till hamnen en viss tid och då finns inte den flexibiliteten som gör att man kan vänta in de perfekta vindarna. Att sänka bränsleförbrukningen med 30 procent för ett tankfartyg är ett rätt tufft mål, när man måste utnyttja de vindar som finns och samtidigt klara logistikkraven, säger Sofia Werner.

Testerna genomförs i RISE:s vågbassäng som finns på Chalmersområdet och är en av världens största våglaboratorium. Den fem meter långa modellen i vattnet motsvarar ett tankfartyg som i verkligheten är 320 meter långt.

– Det vi vill se med testerna i bassängen är om fartyget både kan manövrera och hålla kursen – med och utan vågor. Testerna kommer att genomföras under tre veckor, säger Sofia Werner.

Intresset för testerna är stort och det är forskare och journalister från flera olika länder på plats som noga studerar vad som sker i bassängen. Något som förvånar när man tittar på modellen är att den saknar segel.

– Ja, det beror på att man inte kan skala upp modeller där vind och vatten ska testas samtidigt. Så i stället monteras två luftpropellrar, som ersätter vingseglen i testen och ger kraft framåt på samma sätt som seglen skulle ha gjort. Det viktiga är att kraften kommer ovanpå däck för att se hur fartyget ska segla runt, förklarar Sofia Werner.

I projektet har man gjort massor med datorbaserade beräkningar för att veta hur mycket kraft som vingseglen kommer att ge i olika vindriktningar och vindstyrkor, så i testet är det en dator som styr propellrarna.

– Testmetodiken i sig är utmanande för oss, för ingen har gjort det här förut. Så vi måste prova oss fram med fläktarna, se hur vi kan få in datasimuleringarna och hur vi ska mäta krafter på ett bra sätt, säger Sofia Werner.

Med dagens avancerade dataprogram och kapacitet kan det kännas märkligt att man även gör tester i en verklig bassäng, men det har flera fördelar.

– För de olinjära, komplicerade förloppen som att testa vågor och när man ska göra olika manövrar vill man ändå göra modellförsök. Sedan kombinerar man beräkningar med modellförsök, säger Sofia Werner.

– Dessutom är det faktiskt billigare att bygga en modell och köra den i anläggningen än att enbart göra beräkningar. Detta gör också beräkningsresultaten mer exakta, säger hon.

Nästa steg i projektet är att genomföra en omfattande simulering av den möjliga bränslebesparingen som det nya konceptet med vingsegel kan ge jämfört med ett vanligt tankfartyg. Om just detta koncept kommer att byggas eller ej beslutas i ett senare skede av redaren som ingår i projektet.

Fakta våglaboratorium:

Maritime Dynamics Laboratory är ett av världens största våglaboratorier och finns vid RISE testmiljö SSPA Maritime Center i Göteborg. Bassängen, på 88 x 39 meter, är byggd för att kunna prova hur olika typer av fartyg beter sig i varierande vind- och vågförhållanden. Det är Sveriges enda våglaboratorium. Källa: RISE

Översta bilden:

Propellrarna på fartygsmodellen ger motsvarande krafter som vingseglen kommer att ge. En dator styr propellrarna och simulerar olika vindriktningar och vindstyrkor beroende på hur fartyget rör sig