Segeltaktik mit Flettner-Rotor: Rostock-Gedser-Fähre “segelt” mit 30 Meter-Zylinder

Halber Wind aus West

Flettner-Rotoren zählen zu den effizientesten alternativen Antriebsmöglichkeiten für die Berufsschifffahrt: Hohe, im Wind rotierende Zylinder wirken wie ein Segel und erzeugen durch den Magnus-Effekt eine Vortriebskraft – quer zur Anströmung! Erstmalig will eine deutsche Fähre damit Energie sparen.

30 Meter hoher Flettner Rotor auf der Copenhagen © scandlines

Das Prinzip, mit dem Windenergie deutlich besser genutzt werden kann als etwa mit HighTech-Segeln oder -Flügeln, wurde zwar bereits vor etwas mehr als hundert Jahren von dem deutschen Ingenieur und Erfinder Anton Flettner erdacht, getestet und patentiert. Es kam aber trotz theoretisch hervorragender Eignung für den Hybrid-Antrieb auf Schiffen aller Größenordnungen nur selten zur Anwendung (SR-Artikel über Flettner Rotoren)

Hybrid-Antrieb aus dem Zylinder

Das hat sich im Laufe der letzten 15 Jahre geändert. Auf der Suche nach Emissions-reduzierenden und Ressourcen-schonenden Vortriebsmöglichkeiten für die Berufsschifffahrt erinnerte man sich auch wieder an den Flettner-Rotor als hybride Ergänzung zu Verbrennungsmotoren. Nach kleineren Forschungsbooten und -schiffen, bestückte man 2006 erstmals im größeren Stil das E-Ship1 mit vier Flettner-Rotoren.

Mit allen Mitteln Energie einsparen: Diesel/Elektro-Hybrid und Flettner-Rotorsegel © scandlines

Das sowieso schon diesel-elektrisch angetriebene Schiff, mit dem bis heute Teile für Windenergieanlagen transportiert werden, erreicht bei günstigen Winden durch die Flettner-Rotoren eine zusätzliche Diesel-Kraftstoff-Einsparung von bis zu 25 Prozent. Eine kleine Sensation in der Berufsschifffahrt, die immer häufiger als extrem umweltbelastend angeprangert wird. 

Das Deck muss frei sein

Die Einsparungen auf dem E-Ship 1 veranlassen seitdem einige Reeder, entweder neue Schiffe gleich mit Flettner-Rotoren auszustatten oder auf bereits fahrenden Schiffen die markanten Flettner-Zylinder nachzurüsten. Andere wiederum glauben offensichtlich an die prinzipiell gute Vortriebsalternative, hoffen aber auf verbesserte Technik in naher Zukunft und ließen Schiffsneubauten lediglich für den späteren Einsatz von Flettner-Rotoren entsprechend konzipieren und vorrüsten. 

So wurde etwa 2014 der Frachter „Estraden“ mit dem modernen „Norsepower Rotor Sails“-System nachgerüstet und spart seitdem sechs Prozent Treibstoff. Der griechische Massengutfrachter “MV Afros” wurde mit vier verschiebbaren Rotoren ausgestattet und schaffte es 2018 immerhin zum „Ship of the Year“ (SR-Artikel). 2018 erhielt die Passagierfähre “Viking Grace” versuchsweise einen 24 Meter hohen Flettner Rotor, mit dem jedoch keine zufriedenstellenden Einsparungen erzielt werden konnten. 

Dies hatte zur Folge, dass auf der ebenfalls für die Viking Line auf der Ostsee fahrende “Viking Glory” zunächst kein Rotor eingebaut wurde. 

Der Tanker “Maersk Pelican” wurde 2018 nachträglich mit zwei Flettner-Rotoren von 30 Metern Höhe ausgestattet. Im gleichen Jahr pflanzten Ingenieure dem Mehrzweckfrachter “Fehn Pollux” ein 18 Meter hohes Flettner-„Segel“ auf, das u.a. von der Hochschule Emden/Leer entwickelt wurde. Mit diesem Flettner-Rotor lassen sich offenbar 10-20 Prozent Treibstoff einsparen. Wichtigste Erkenntnis aus diesem Projekt bisher: Die Decksfläche muss zur Anströmung des Rotors völlig frei sein. 

Taktisch segeln

Nun ist auch die Personenfähre „Copenhagen“ der Reederei Scandlines mit einem 30 Meter hohen Flettner-Rotor von Norsepower unterwegs. Das ebenfalls bereits als Elektro-Diesel Hybrid angetriebene Schiff soll mit dem Rotor der finnischen Spezialisten vier bis fünf Prozent Treibstoff einsparen. 

Bringt nichts im und vor dem Wind © Wikipedia

Warum sich Scanlines trotz der eher enttäuschenden Ergebnisse auf der “Viking Grace” für den Einsatz des Rotors entschied, hat segeltaktische Gründe. Denn die Fähre wird ausschließlich auf der 45 km langen Strecke zwischen Rostock und Gedser eingesetzt. Auf dieser Nord-Süd-Route weht überproportional oft der Wind aus westlichen bis nordwestlichen Richtungen und trifft somit nahezu im rechten Winkel auf den Rotor. Was wiederum nach dem Prinzip des Magnus-Effekts der beste Einfallswinkel für die Effizienz von Flettner Rotoren ist. 

Abfallen oder anluven?

Wäre die „Copenhagen“ nur mit Flettner-Rotoren ausgestattet, müsste sie – entgegen der landläufigen Meinung – wie ein normales Segelschiff gegen den Wind aufkreuzen. Je höher am Wind, verlöre die „Copenhagen“ dabei, wie alle anderen Segelschiffe auch, an Geschwindigkeit. Was sich auf dem Rotorenschiff in verringerter Effizienz auswirkt.

Kurz: Je höher am Wind, desto geringer der Rotoren-Wirkungsgrad. Die durch die Rotation erzeugten quer zum Wind wirkenden Antriebskräfte der Rotoren leisten, wie normale Segel, keinen Vortrieb wenn das Schiff gegen den Wind fährt. Interessanterweise aber auch nicht genau vor dem Wind  – bei Seglern bekanntlich eine eher effiziente Route.

Magnus Effekt Strömung © wikipedia

Das resultiert aus dem Magnus-Effekt: Würde die 30-Meter-Säule auf der „Copenhagen“ wie ein Segel vom Wind angeströmt, wird der Vortrieb durch den Widerstand der angeströmten Fläche erzeugt. Drehen sich die Rotoren jedoch, entsteht der Magnus-Effekt aus Saug- und Staudruckkräften. Die wiederum eine größere, QUER zur Anströmung ausgerichtete Ablenkungskraft erzeugen (siehe Illustrationen). Kurz, der ideale Windeinfallswinkel für eine maximale Ausnutzung des Magnus-Effektes ist 90 Grad – also halber Wind!

Bleibt abzuwarten, ob die „Copenhagen“ die erhofften Treibstoff-Prozente tatsächlich einsparen kann. Für den Einsatz von Flettner-Rotoren bei Langfahrten auf Hoher See bedeutet dies, dass sich leichte Kursänderungen für die Optimierung des Windeinfallwinkels energiespezifisch lohnen würden. Wenn dann das Verhältnis zwischen wahrscheinlich längerer Strecke und eingesparten Treibstoffs/nicht ausgestoßener Emission stimmt, wäre das fast schon wie auf der Regattabahn: Abfallen und mit mehr Speed auf dem längeren Weg zur Luv-Boje? Oder langsamer Höhe knüppeln auf dem möglichst direkten Weg? 

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Michael Kunst

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3 Kommentare zu „Segeltaktik mit Flettner-Rotor: Rostock-Gedser-Fähre “segelt” mit 30 Meter-Zylinder“

  1. Flettner Rotor sehr interessant. Ich wundere mich, das nicht mehr deutsche Schiffe damit fahren . Die Produktion würde auch in Deutschland Arbeitsplätze schaffen. Diese grüne Technik müßte jetzt aktiv vom Staat vorangebracht werden.
    C.K. Nordborg DK

    Super Beitrag, mehr davon! Like or Dislike: Daumen hoch 6 Daumen runter 2

  2. avatar Flemming sagt:

    Ich bin Warnemünderin und leider schon 80 Jahre alt.
    Da die gesamte Ein-und Ausfahrt aller Handelsschiffe und Fähren sowie die Kreuzfahrt-Schiffesich direkt vor meiner Tür abwickelt,möchte ich gerne wissen, wer dieses Segel für die Copenhagen gebaut hat.
    Warum möchte ich das wissen ? Weil die,jahrelange Belastung durch CO² ,Feinstaubn etc unerträglich und totbringend ist und man diese Art von Antrieb doch Vervielfachen könnte.
    Was spricht dagegen , schnellstens alle Schiffe so auszurüsten und nicht nur mit einem Segel. sondern mit vielen, so dass völlige Einsparung anderer Kraftstoffe möglich ist ?
    Warum nutzt z,B. AIDA dieseFast 1 Jahr andauernde Corona -Krise nicht dazu, um diese Veränderung einzubauen, dAMIT AUCH DIE pASSAGIERE GESUND BEFÖRDERT WERDEN: ßß
    uND DIE wERFTEN KÖNNTEN DIESE mETHODE ÜBERNEHMEN; WENN SIE SOWIESO NICHTS MEHR ZU TUN HABEN ?? WARUM; WARUM ???? Sie legen die Hände in den Schoss, drehen Däumchen und jammern nach Beihilfe.
    AIDA hat in den letzten 15 Jahren so viel Geld gescheffelt, das sie gut neue Methoden während der Pandemie einbauen könnenb. Stelle man sich vor: 14 AIDA-Schiffe und viele COSTA-Schiffe….. das wäre mit den neuen segeln geradezu ein Wunder.
    Bitte um eine Antwort, bitte nicht ausreden, ich lebe nicht mehr lange.
    Allerdings 2020 hat mir ein Jahr geschenkt :KEINE KREUZFAHRT_SCHIFFE HA; HA; HA.

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  3. avatar Peter R.O.Johnke sagt:

    Zu dem Kommentar der Dame aus Warnemünde möchte ich mich nicht weiter, in meiner Eigenschaft als Schiffsingenieur und ehem. Reederei-Inspektor, äußern.
    Für den Reeder Ist doch in erster Linie Aufwand und Nutzen interessant, bevor etwas in Angriff genommen wird.
    Viele Schiffstypen sind einfach für eine Nachrüstung von Rotoren ungeeignet!
    P.Johnke

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