Ein neues Schiffsprojekt auf den Philippinen, eine Bangka, hofft, eine kohlenstoffarme, wellenbetriebene Alternative darzustellen. Das Schiff ist ein Hybridmodell, das mehrere Verbrennungsmotoren für den anfänglichen Antrieb verwendet, aber während der Fahrt auf offenem Wasser auf Wellenenergie umschaltet.
Der Trimaran (oder Bangka, wie er genannt wird) ist ein alltäglicher Anblick in philippinischen Gewässern. Das Land nutzte dieses Design bereits bei seinen ersten Kriegsschiffen und übernahm es für seine traditionellen Segelboote und Fischerboote. Als Inselstaat verlassen sich die Philippinen auf Boote, Fähren und Handelsschiffe, um Menschen und Waren über ihre mehr als 7000 Inseln zu transportieren. Aber seine Flotte von Fracht- und Passagierschiffen ist einer der größten Verursacher der Treibhausgasemissionen des Landes. Im Jahr 2012 war der Verkehr nach Wärme und Strom die zweitgrößte Quelle von Treibhausgasemissionen im philippinischen Energiesektor.
Weltweit stammen 9% aller Transportemissionen aus der internationalen Schifffahrt und der Küstenschifffahrt. Dies ist eine kleine Zahl neben 72 %, die vom Straßenverkehr stammen, aber es bringt den Verkehr auf ein ähnliches Niveau wie die Luftfahrt, die 10,6 % der Verkehrsemissionen ausmacht. Und das bei dem Volumen des weltweiten Seehandels wird bis 3,8 voraussichtlich von 2023 % pro Jahr steigenAuch die Emissionen aus dem maritimen Sektor dürften zunehmen.
Es sei denn, das Wachstum des Seeverkehrs kann nicht von den Emissionen getrennt werden.
Kraft des Meeres
Dieses Projekt entstand aus einer Idee von Jonathan Salvador, Schiffsingenieur und Eigentümer des Schiffbauunternehmens Metallica Marine-Beratung, Herstellung und Dienstleistungen. Jonathan ließ sich sofort vom traditionellen Bangka-Design inspirieren. "Die Aufgabe der Stabilisatoren ist es, für Stabilität zu sorgen, damit die Bangka nicht zur Seite kippt", sagt Salvador. „Aber ich habe auch festgestellt, dass jedes Mal, wenn eine Welle auf den Stabilisator trifft, dieser ständig auf die Auf- und Abwärtsbewegung der Welle reagiert. Was wäre, wenn wir diese Reaktion, fragte ich mich, in elektrische Energie umwandeln könnten? "
Die Wirkungsweise der Wellenenergie wird jedem bekannt sein, der die Gewässer des Meeres bereist hat. Manchmal sind sie stark genug, um Sie an Land zu schieben, oder groß genug, um Sie weiter zu schieben. Der Hybrid-Trimaran hat in seinen Stabilisatoren einen Wellenenergiewandler in Form von Hydraulikpumpen eingebaut. Während sich die Pumpen durch die Wellen bewegen, nehmen sie den Impuls dieser Wellen auf und wandeln ihre kinetische Energie in elektrische Energie um. Diese Energie wird verwendet, um einen Generator anzutreiben, der das Schiff mit Strom versorgt. Je mehr Wellen der Trimaran trifft, desto größer ist die Kraft, die er aus diesen Wellen erzeugen kann.
Bangka, die Entstehung
Der Bau des Hybrid-Trimaran beginnt 2018 und wird Anfang 2020 abgeschlossen. Ein Taifun im Jahr 2019 verzögert das Projekt, und die Quarantäne für Covid-19 hat es für eine Weile gestoppt. Trotz dieser Schwierigkeiten will das Team den Bau des Schiffes bis Ende 2020 abschließen, wobei für das erste Quartal 2021 eine dreimonatige Probefahrt auf See geplant ist. Das Schiff wird voraussichtlich 100 Passagiere, vier Lieferwagen und 15 Motorräder befördern können.
Es ist zu hoffen, dass der Prototyp des Wellenantriebsboots der erste einer Reihe von zunehmend ehrgeizigen Projekten sein wird, die sich von fossilen Brennstoffen entfernen.
Die Nutzung von Wellenenergie durch den Hybrid-Trimaran könnte ein wichtiger Schritt sein, um den Bedarf an umweltschädlichen Kraftstoffen wie Diesel auf den Philippinen zu reduzieren. Und mit Wellenenergie, die den Verbrauch von Benzin ausgleicht, wollen Salvador und sein Team die COXNUMX-Emissionen des Schiffes reduzieren ein Drittel im Vergleich zu den modernsten Großschifffahrtslinien.
Der Trimaran hat die ideale Form
Der Wellenenergiekonverter profitiert besonders von Bangkas traditionellem Trimaran-Design. „Wellenenergie erfordert, dass sich ein Teil des Systems relativ zu einem anderen bewegt“, sagt er Rob Cavagnaro, Maschinenbauingenieur am Marine Sciences Laboratory des Pacific Northwest National Laboratory in den USA. "Stabilisatoren zu haben, die über den zentralen Rumpf angehoben werden können, kann für diesen Zweck geeignet sein."
Außerdem sind die Wellen voller Energie: sie können wirklich mächtig sein. An der Küste können Wellen in Gebieten mit tiefem Wasser Leistungsdichten von 60-70 Kilowatt pro Meter erreichen. In Großbritannien und den USA beispielsweise liegt die durchschnittliche Leistungsdichte von Wellen zwischen 40 und 60 kW pro Meter. Wenn Sie diese Energie in andere nützliche Formen übersetzen können, können Sie mit sehr wenig viel erreichen.
Die Herausforderungen, denen man sich stellen muss
Bewegung effizient in Energie umzuwandeln kann eine Herausforderung sein. "Auf dem Weg dorthin können viele Verluste entstehen, von Reibung in den Hydrauliksystemen bis hin zu Wärme im elektrischen Generator", sagt Cavagnaro. Die verbleibende technische Herausforderung besteht darin, diese Verluste zu minimieren. Eine weitere Hürde wäre die Auslegung eines Wellenenergiekonverters, der klein genug für die Größe des Schiffes ist. Wellenenergiekonverter entwickeln im Allgemeinen mehr Leistung, wenn sie groß sind, aber wenn sie so groß sind, dass die Wellen sie nicht bewegen können, können sie auch nicht wirklich in Schwung kommen.
Dennoch habe eine private Firma in Boracay, einer beliebten Touristeninsel des Landes, bereits Interesse am Betrieb des Schiffes nach dem Start bekundet, sagt er Rahel Habana, Senior Scientist am Philippine Council for Industry, Energy and Emerging Technology Research and Development, der die Entwicklung des Trimaran beaufsichtigte. „Wir stellen uns vor, dass die Zukunft des öffentlichen Seeverkehrs auf den Philippinen sicher und grün mit weniger Emissionen ist, und wir sehen, dass der Trimaran diese Vision zum Leben erweckt“, sagt er.
Zwischen Bangka sagen und Bangka machen liegt das Meer
Bisher, das vergesse ich nicht, ist der Hybrid-Trimaran noch ein Prototyp. „Da wir neue Technologien für das Boot haben, brauchen wir eine technologische Verifizierungsphase, bevor wir mit der Kommerzialisierung in großem Maßstab fortfahren können“, sagt er. Yasmin Tyrol, Projektleiter. "Wir haben bereits einige Testmodelle für den Wellenenergiekonverter durchgeführt, aber wir müssen seine tatsächliche Leistung untersuchen und optimieren."
Die Kosten sind ein weiteres Problem. Die Finanzierung des Projekts beträgt 76 Millionen philippinische Pesos (1,5 Millionen Euro), aber Salvador schätzt, dass die kommerziellen Kosten den Gegenwert von 5 Millionen oder mehr pro Schiff erreichen. Um die Kosten niedrig zu halten, stammen mindestens 80 % der Teile des Trimarans aus der Region, und der gesamte Herstellungs- und Montageprozess erfolgt im Land.
Der jetzige ist ein "series one"-Prototyp. Ehrgeizigere und kostengünstigere Serien sollten folgen, bei denen Wellenenergie fast vollständig oder vollständig zum Antrieb des Schiffes verwendet wird. Je stärker die Welle, desto mehr Energie ist zwar vorhanden, aber niemand segelt gerne inmitten von Stürmen mit voller Geschwindigkeit. Wellenenergieschiffe sind eine im Entstehen begriffene Technologie, und der beste Weg, Energie aus dem Meer zu gewinnen, bleibt abzuwarten.
