Ein neues Schiffsprojekt auf den Philippinen, eine Bangka, hofft, eine kohlenstoffarme Alternative darzustellen, die von den Wellen angetrieben wird. Das Schiff ist ein Hybridmodell, das mehrere Verbrennungsmotoren für den Erstantrieb verwendet, aber während der Freiwasserkreuzfahrt auf Wellenenergie umschaltet.
Der Trimaran (oder Bangka, wie er genannt wird) ist ein häufiger Anblick in philippinischen Gewässern. Das Land nutzte dieses Projekt bereits in seinen ersten Kriegsschiffen und übernahm es für seine traditionellen Segelboote und Fischerboote. Als Inselstaat sind die Philippinen auf Boote, Fähren und Handelsschiffe angewiesen, um Menschen und Güter über ihre über 7000 Inseln zu transportieren. Die Flotte von Handels- und Passagierschiffen trägt jedoch am meisten zu den Treibhausgasemissionen des Landes bei. Im Jahr 2012 war der Verkehr nach Heizung und Strom die zweitgrößte Quelle für Treibhausgasemissionen im philippinischen Energiesektor.
Weltweit stammen 9% aller Transportemissionen aus der internationalen Schifffahrt und der Küstenschifffahrt. Dies ist eine kleine Zahl neben 72% aus dem Straßenverkehr, aber sie bringt den Verkehr auf ein ähnliches Niveau wie die Luftfahrt, die 10,6% des Emissionsverkehrs ausmacht. Und mit dem Volumen des weltweiten Seehandels wird voraussichtlich von 3,8% pro Jahr bis 2023 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 Consultancy, Herstellung und Dienstleistungen. Jonathan ließ sich sofort vom traditionellen Bangka-Design inspirieren. "Die Aufgabe von Stabilisatoren ist es, Stabilität zu gewährleisten, damit der Bangka nicht seitlich umkippt.", sagt Salvador. „Mir ist aber auch aufgefallen, dass eine Welle jedes Mal, wenn sie auf den Stabilisator trifft, ständig auf die Auf- und Abbewegung der Welle reagiert. Was wäre, wenn wir diese Reaktion in Elektrizität umwandeln könnten, fragte ich mich? ""
Die Funktionsweise der Wellenenergie ist jedem bekannt, der das Meer durchstreift hat. Manchmal sind sie stark genug, um dich ans Ufer zu schieben, oder hoch genug, um dich weiter zu schieben. Der Hybrid-Trimaran verfügt über einen Wellenenergiekonverter in Form von Hydraulikpumpen, die in seine Stabilisatoren integriert sind. Während sich die Pumpen durch die Wellen bewegen, sammeln sie den Impuls dieser Wellen und wandeln ihre kinetische Energie in elektrische Energie um. Diese Energie wird zur Versorgung eines Generators verwendet, 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-Trimarans beginnt im Jahr 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 beabsichtigt das Team, den Bau des Schiffes bis Ende 2020 abzuschließen. Für das erste Quartal 2021 ist ein dreimonatiger Seeversuch geplant. 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 Verwendung von Wellenenergie durch den Hybrid-Trimaran könnte ein wichtiger Schritt sein, um den Bedarf an umweltschädlichen Kraftstoffen wie Diesel auf den Philippinen zu verringern. Und mit der Wellenenergie, die den Benzinverbrauch kompensiert, 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 vom traditionellen Bangka-Trimaran-Design. "Wellenenergie erfordert die Bewegung eines Teils des Systems relativ zu einem anderen", sagt er Rob Cavagnaro, Maschinenbauingenieur am Marine Sciences Laboratory des Pacific Northwest National Laboratory in den USA. "Stabilisatoren, die relativ zum zentralen Rumpf angehoben werden können, können 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 bis 70 Kilowatt pro Meter erreichen. Im Vereinigten Königreich und in den Vereinigten Staaten 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. "Es kann viele Lecks auf dem Weg geben, von Reibung in Hydrauliksystemen bis hin zu Wärme im elektrischen Generator", sagt Cavagnaro. Die verbleibende technische Herausforderung besteht darin, diese Verluste zu minimieren. Ein weiteres Hindernis wäre das Design eines Wellenenergiekonverters, der klein genug für die Größe des Schiffes ist. Wellenenergiekonverter entwickeln im Allgemeinen mehr Leistung als sie groß sind, aber wenn sie so groß sind, dass die Wellen sie nicht bewegen können, können sie tatsächlich keinen Impuls gewinnen.
Dennoch habe eine private Firma in Boracay, einer beliebten Touristeninsel des Landes, bereits Interesse am Betrieb des Schiffes nach dem Start bekundet, sagt er Rachel Habana, leitender Wissenschaftler beim philippinischen Rat für Industrie, Energie und aufstrebende Forschungs- und Entwicklungstechnologie, der die Entwicklung des Trimarans beaufsichtigte. "Wir stellen uns vor, dass die Zukunft der öffentlichen Schifffahrt auf den Philippinen sicher und umweltfreundlich ist und weniger Emissionen verursacht. Wir sehen, wie der Trimaran diese Vision zum Leben erweckt", sagt er.
Zwischen dem Sagen und dem Bilden eines Bangka liegt das Meer
Ich vergesse bisher nicht, dass der Hybrid-Trimaran noch ein Prototyp ist. "Da wir über neue Technologien für das Boot verfügen, benötigen wir eine Phase der technologischen Überprüfung, bevor wir mit der groß angelegten Vermarktung fortfahren können", sagt er Yasmin Tirol, Projektleiter. "Wir haben bereits einige Testmodelle für den Wellenenergiekonverter durchgeführt, müssen jedoch dessen tatsächliche Leistung untersuchen und optimieren."
Die Kosten sind ein weiteres Problem. Das Projekt wird mit 76 Millionen philippinischen Pesos (1,5 Millionen Euro) finanziert, aber Salvador schätzt, dass die Handelskosten 5 Millionen oder mehr pro Schiff erreichen. Um die Kosten niedrig zu halten, stammen mindestens 80% der Teile des Trimarans aus lokaler Produktion, und der gesamte Produktions- und Montageprozess wird innerhalb des Landes durchgeführt.
Der aktuelle ist ein "Series One" -Prototyp. Es sollten ehrgeizigere und kostengünstigere Serien folgen, wobei die Wellenenergie verwendet wird, um das Schiff fast vollständig oder vollständig anzutreiben. Je stärker die Welle, desto mehr Energie gibt es, aber niemand surft gerne mit voller Geschwindigkeit inmitten von Stürmen. Wellenenergieschiffe sind eine aufstrebende Technologie, und der beste Weg, Energie aus dem Meer zu ziehen, ist noch nicht abzusehen.
