Antriebstechnik 04.05.2007, 19:27 Uhr

Flettner-Rotor treibt Schiffe umweltfreundlich an  

VDI nachrichten, Düsseldorf, 4. 5. 07, mg – Unter dem Projektnamen E-Ship befasst sich der ostfriesische Windkraftanlagenhersteller Enercon neuerdings mit Antrieben für Schiffe. Auf deren Deck drehen sich senkrecht stehende Säulen. Bei Wind verleihen sie dem Schiff einen Vortrieb. Das Phänomen tritt auch bei einem Fußball auf, der, mit einem Drall versehen, auf einer kurvenförmigen Bahn fliegt.

Das Schiffsrumpf-Modell im Büro von Rolf Rohden fällt jedem Besucher ins Auge, schließlich ist der Mann Experte für Windturbinen. Mittlerweile kann Rohden auch auf seinem PC Animationsfilme abspielen, bei denen ein Schiff durch die Wellen rollt. Kein normales Schiff: Vier Pfeiler ragen daraus empor, zwei vorne und zwei hinten – als müssten sie ein Dach tragen, das das Schiff überspannt.

Sind das Schornsteine? Das kann nicht sein: Immerhin arbeitet Rohden für die Firma Enercon mit Sitz im ostfriesischen Aurich, dem bundesweit größten Hersteller von Windrädern. In der Tat handelt es sich bei den Säulen um einen Windantrieb für Schiffe. Enercon will damit in absehbarer Zeit einen eigenen 130 m langen Frachter antreiben.

Dass sich die ostfriesische Windschmiede neuerdings mit Schiffstechnik (Projektname: E-Ship) befasst, kommt nicht von ungefähr: „Unsere Anlagen produzieren umweltfreundlichen Strom, da liegt es auf der Hand, dass wir bei unseren zunehmenden Exporten auch den Transport ins Ausland so umweltfreundlich wie möglich gestalten“, erläutert Rohden.

In der Regel fahren Schiffe mit schwefelhaltigem Schweröl. Dabei erzeugen sie mehr als 7 % des weltweiten Schwefeldioxid- sowie 13 % des Stickoxid-Ausstoßes. Das Funktionsprinzip der vier Säulen hat der Berliner Physiker Gustav Magnus 1853 entdeckt: Wenn Luft um ein rotierendes Objekt strömt, geschieht dies nicht gleichmäßig: Auf einer Seite entsteht ein Überdruck, so dass das Objekt in die andere Richtung geschoben wird.

Fußballfans kennen das Phänomen: Bekommt der Ball bei einer Flanke einen Drall, zieht er eine bananenförmige Bahn. In den 1920er Jahren nutzte der hessische Ingenieur Anton Flettner den Magnus-Effekt für einen neuartigen Schiffsantrieb: Ein rotierender Zylinder, den der Wind umströmt, wird ebenfalls zur Seite gedrückt kommt der Wind von der Seite, lässt sich der Zylinder und damit das Schiff nach vorne drücken.

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1924 war der Prototyp fertig: Flettner hatte den Dreimastschoner Buckau umgebaut und zwei 16 m hohe drehbare Säulen auf dem Deck verankert. In den folgenden Jahren verbesserte der Ingenieur seine Erfindung, baute für den Fall einer Flaute einen Dieselmotor ein, und schipperte im Mai 1926 über den Atlantik nach New York – und zwar gegen den Wind, wovon Segler sonst nur träumen können. Doch das Öl wurde damals billiger und nahm den Flettner-Schiffen ihren ökonomischen Reiz. Die Rotoren wurden zur Skurrilität der Schifffahrtsgeschichte. „Flettner hat zur falschen Zeit auf den falschen Antrieb gesetzt, da half ihm auch die geniale Technik nicht“, sagt Rohden.

Die Umstände haben sich geändert: Allein in den vergangenen zwei Jahren haben sich die Treibstoffpreise für die Reedereien verdreifacht. „Ein Frachter, wie wir ihn planen, verbraucht an 320 Tagen auf See im Jahr rund 3 Mio. € Sprit“, sagt Rohden. Wenn alles funktioniert wie berechnet, wird das Flettner-Schiff 30 % bis 40 % dieser Kosten einsparen. „Bei Windstärke 7 kann der dieselelektrische Hauptantrieb komplett ausgeschaltet werden, dann reicht die Kraft der Rotoren“, sagt Rohden. Seine Entwicklungsabteilung rechnet, dass sich der neue Antrieb in weniger als fünf Jahren amortisiert haben wird.

Für das E-Ship von Enercon sind vier stählerne Zylinder vorgesehen – 27 m hoch und mit einem Durchmesser von 4 m. Mit dem Bau des Frachters ist die Lindenau-Werft in Kiel beauftragt worden, die sich auf unkonventionelle Schiffe spezialisiert hat. Der Stapellauf ist für das Frühjahr 2008 geplant, sechs Monate später soll das Schiff offiziell in Betrieb genommen werden. Im Vergleich zu Flettners Prototypen haben sich die Enercon-Ingenieure einiges einfallen lassen: Der Frachter wird vollautomatisch gesteuert, zudem wurden neue Werkstoffe eingesetzt. In aller Stille hat das Rohden-Team in den vergangenen Jahren an einem Flettner-Rotor alle wichtige Messungen und Verbesserungen vorgenommen.

Als besonderes Bonbon haben Rohdens Mitarbeiter gemeinsam mit der Kieler Werft und der Hamburger Schiffbauversuchsanstalt den Schiffsrumpf optimiert, so dass er weniger Widerstand bietet – eine weitere Verbesserung, um den Energieeinsatz zu reduzieren. „Dabei haben wir von unseren Erfahrungen mit der Strömungstechnik bei Rotorblättern profitiert“, sagt Rohden.

Die Zeit für alternative Schiffsantriebe scheint reif zu sein. So will die Bremer Beluga-Reederei in diesem Sommer auf einem ihrer Schiffe mit einem so genannten SkySail versuchen, Sprit zu sparen. Auf einem Teleskopmast am Bug ist ein Segeltuch gespannt, das sich zu einem 80 m2 großen Lenkdrachen entfalten und bis 150 m Höhe steigen kann. Von diesem neuen Antriebssystem erwarten die Ingenieure eine Senkung der Treibstoffkosten von mindestens 10 %, vielleicht sogar bis zu 50 %.

Auch in der Freizeitschifffahrt macht sich der Trend bemerkbar. Der Physiker Lutz Fiesser von der Universität Flensburg experimentiert seit 15 Jahren mit dem Flettner-Rotor. Mitte August hat der Segelfan einen wichtigen Zwischenschritt getan: In der Flensburger Förde nahm sein Testboot – es ist 6,10 m lang und 4,50 m breit – erstmals Fahrt auf. Im Grunde sei der Rotor nichts anderes als ein Segel, sagt Fiesser. Doch er nutze den Wind viel effizienter. Doch daran wird sich nicht die Frage entscheiden, ob sich die Säulen auf dem Markt durchsetzen: „Es ist vor allem ein ästhetisches Problem“, sagt Fiesser. „Die Segler müssen sich daran gewöhnen, dass sie kein Segel am Mast haben, sondern einen Zylinder in der Mitte ihres Bootes.“ RALF KÖPKE

Treibstoffe haben sich deutlich verteuert

 

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