Dutch language English language

Voorproefjes - Kiten op volle zee (nr. 4/2007)

 

Modern vrachtverkeer vaart op dieselmotoren. De wind blijft onbenut, want zeilen zijn voor vrachtschepen niet praktisch. Het Duitse bedrijf SkySails ontwierp een systeem dat windbenutting wél aantrekkelijk maakt: het zeil is een volautomatische vlieger aan een lange kabel. De brandstofbesparing kan oplopen tot vijftig procent.

Nienke Beintema

Commerciële scheepvaart is een vuile business. ’s Werelds 97.000 vrachtschepen, vissersschepen en passagiersschepen zijn de derde hoofdschuldige aan de uitstoot van schadelijke gassen, na de industrie en het wegverkeer. Ze verstoken jaarlijks 280 miljoen ton olie en sturen daarbij evenveel stikstofoxiden de lucht in als de Verenigde Staten: een achtste van de wereldwijde uitstoot. Bovendien produceren ze twee keer zoveel koolstofdioxide als de luchtvaart. Hoog tijd om daar wat aan te veranderen, dachten drie Duitse ingenieurs. Ze richtten in 2001 het bedrijf SkySails op, dat zeilen voor het eerst in ruim honderd jaar weer aantrekkelijk maakt voor de scheepvaart. Het systeem van SkySails gebruikt geen mast met zeilen, maar een kite, een vlieger in de vorm van een moderne parachute, die wordt ingezet als ondersteuning van de motor. Dat levert jaarlijks een gemiddelde brandstofbesparing op van tien tot vijfendertig procent, afhankelijk van de windcondities. Onder ideale omstandigheden kan de besparing tijdelijk zelfs vijftig procent bedragen.

“Probeer zelf maar eens op het strand te vliegeren met een kite,” zegt mede-oprichter Stephan Wrage, zelf een enthousiast vliegeraar. “Je zult merken dat de kracht van de wind enorm is. Zonde om die niet te gebruiken voor de scheepvaart.” Het probleem met traditionele zeilschepen is echter dat de wind aan het aardoppervlak niet sterk en niet constant genoeg is om zware containerschepen een commercieel interessante snelheid te geven. Bovendien gaan zeilschepen met masten bij zware wind snel schuin hangen, wat voor containerschepen gevaarlijk is: de lading kan gaan schuiven. “Door een vlieger te gebruiken in plaats van een mast met zeilen, los je beide problemen tegelijk op,” zegt Wrage. “Op honderd tot driehonderd meter hoogte, de vlieghoogte van onze kites, heersen winden die tien tot twintig procent sterker zijn dan die aan het aardoppervlak. De trekkracht van de wind neemt kwadratisch toe met de windsnelheid, en is op die hoogte dus wél interessant. Bovendien trekt eenvlieger een schip nauwelijks scheef. De windkracht grijpt daarbij namelijk op dekhoogte aan, en niet halverwege de mast, zoals bij een zeilschip.”

Volautomatische besturing

Het idee van zeilen met een vlieger is niet nieuw. De Chinezen gebruikten 4000 jaar geleden al vliegers in de scheepvaart, zo blijkt uit oude Oosterse tekeningen. “Het Chinese systeem is echter in onbruik geraakt omdat het niet betrouwbaar genoeg was,” vertelt Brage. “De Chinese vliegers waren van zijde, dat snel scheurde, en bovendien konden de Chinezen hun vliegers niet nauwkeurig genoeg sturen. Dat is precies waar de innovatie van SkySails ligt.” De vliegervan SkySails is in feite een moderne parachute: hij is gemaakt van stevige, synthetische stof, bevat afzonderlijke compartimenten voor een optimale aerodynamica, en is door afzonderlijke touwtjes heel nauwkeurig te besturen. De vlieger is via een stevige kabel verbonden aan een ankerpunt voorop het dek. Tijdens het lanceren brengt een uitschuifbare, hydraulisch aangedreven mast de vlieger in de juiste positie, waarna de kabel wordt afgerold en de vliegerde lucht in gaat. Het hele proces verloopt volledig automatisch en duurt zo’n vijftien minuten.

Na het lanceren wordt de mast weer ingeschoven en neemt de automatische piloot de besturing van de vlieger over. Vlak onder het vliegerscherm bevindt zich de gondel, of controledoos, die de positie van de vlieger nauwkeurig detecteert met sensoren en automatisch corrigeert via stuurlijnen. “Het sturen gebeurt alleen vanuit de gondel,” benadrukt Wrage. “Er lopen geen stuurlijnen via de kabel naar het dek. Anders zouden de bewegingen van het schip de vlieger voortdurend uit balans brengen.”

De gondel houdt de vlieger in de meest gunstige positie ten opzichte van de wind. Het systeem houdt daarbij niet alleen rekening met de eigenlijke wind, maar ook met de schijnbare wind: de wind die de vlieger daadwerkelijk ondervindt. Die verschilt van de eigenlijke wind doordat de vlieger zelf ook snelheid heeft. “Daar kun je leuk mee spelen,” legt Wrage uit. “Als de vlieger in een achtvorm laat vliegen, dan kun je de schijnbare wind met een factor twee tot drie vergroten. Dan gaat niet alleen de vlieger harder, maar ook het schip, hoe raar dat ook klinkt. Probeer dat maar eens met je kite op het strand: je zult zien dat je dan echt harder moet trekken om hem onder controle te houden. De gondel in ons systeem speelt daarop in: hij laat de vlieger zodanig vliegen dat hij de windkracht optimaliseert.”

De kapitein volgt de automatische vliegerbesturing op een computerscherm vanuit het controlecentrum op de brug. Hij kan de besturing vanaf daar handmatig overnemen, maar dat hoeft niet: de gondel werkt volledig autonoom. “Dat moet wel, voor het geval er iets misgaat in de communicatie tussen gondel en brug. Hoe goed je systeem ook is, op een ruwe zee kan er heel wat misgaan.” Als de winden opeens gevaarlijk sterk worden, of als het systeem een fout detecteert, dan wordt de vlieger automatisch binnen dertig seconden in een ‘neutrale positie’ boven het schip gebracht: een positie waarin de wind geen kracht meer op de vlieger uitoefent. De vlieger wordt dan volautomatisch weer binnengehaald en opgevouwen. Wrage: “Veiligheid staat voorop. Als het moet kan de kapitein alle handelingen ook handmatig uitvoeren.”

Naast brandstofbesparing en gebruiksgemak heeft SkySails nog meer voordelen, glundert Wrage. “De liftkracht van de vlieger zorgt ervoor dat het schip minder bonkt op de golven, wat zowel gunstig is voor de levensduur van het schip, als voor het functioneren van de bemanning. Het schip ligt stabieler in de golven en vaart dus veiliger. Bovendien zorgt het systeem ervoor dat het schip toch kan doorvaren bij motorpech. Dat is belangrijk voor grote vrachtschepen, die vaak een strak vaarschema hebben.” Mocht het systeem toch haperen, dan garandeert SkySails dat het, in welke haven ter wereld dan ook, binnen 36 uur vervangend materiaal levert of reparaties uitvoert. Daarnaast voorziet het bedrijf zijn klanten vóór elke reis van een optimale vaarroute, die rekening houdt met de voorspelde windkracht en –richting. Mocht het nodig zijn, dan kan de kapitein zelfs onderweg gebruik maken van deze service om de route aan te passen als de wind veranderlijk is.

Op de markt brengen

Zes jaar na de oprichting van SkySails staan Wrage en zijn 41 collega’s te trappelen om de markt te bestormen. De ervaringen met proefschepen, zo meldt de ingenieur, zijn enkel positief. In 2006 voer het 55 meter lange schip de Beaufort enkele weken rond met een vlieger met een oppervlak van 160 vierkante meter. De testgebruikers waren onverdeeld enthousiast. “Dat succes smaakte naar meer,” lacht Wrage. “We gaan het systeem nu testen op grotere vrachtschepen. Momenteel wordt ons proefschip de Beluga-SkySails ermee uitgerust. In 2008 hopen we het systeem op de markt te brengen.”

De verwachtingen zijn hooggespannen. Investeerders – hoofdzakelijk particulieren, maar ook de EU en het Duitse ministerie voor onderwijs en wetenschap – houden de ontwikkelingen nauwlettend in de gaten. “We verwachten dat de interesse vanuit de commerciële scheepvaart zeer groot zal zijn,” geeft Wrage aan. “We hebben al een aantal bestellingen binnen.” De brandstofbesparing zal de doorslaggevende factor zijn. Brandstof vormt veruit de grootste kostenpost in de scheepvaart. Een vrachtschip van 90 meter lang verbruikt jaarlijks al gauw voor een half tot anderhalf miljoen euro aan brandstof. Voor een schip van 250 meter gaat het om circa twintig miljoen euro per jaar. Wrage: “Als je de branche een technologie aanbiedt waarmee men daarop kan besparen, al is het maar tien procent, dan zal niemand je product tegenhouden. Die besparing maakt ons systeem gemakkelijk waar; onder ideale omstandigheden zelfs het vijfvoudige daarvan.”

Ieder dieselschip kan zonder veel aanpassingen worden uitgerust met SkySails. Afhankelijk van het type schip bedragen de kosten tussen 300.000 en twee miljoen euro. Daar komen nog jaarlijkse kosten bij voor onderhoud en vervanging van de verschillende onderdelen, en voor de service die SkySails biedt in de vorm van advies, het uitvoeren van reparaties en het berekenen van optimale vaarroutes. “Gemiddeld zal een scheepseigenaar de investering binnen drie tot vijf jaar hebben terugverdiend,” stelt Wrage. “De verwachting is dat dit in de toekomst alleen maar sneller zal gaan. De olieprijzen blijven alsmaar stijgen, en bovendien worden er via internationale wetgeving steeds strengere milieueisen aan schepen gesteld. Ook dat zal de eigenaren steeds meer geld gaan kosten.”

Wrage gelooft stellig dat zijn uitvinding een groot succes zal zijn, maar blijft realistisch. Een nieuw systeem op de markt brengen, zo benadrukt hij, is nooit gemakkelijk. Zeker niet in de scheepvaartbranche, die erom bekend staat dat hij stug en conservatief is. Een vrachtschip is een zeer kostbare investering, en het duurt lang voordat een eigenaar de kosten eruit heeft. Hij zal daarom nooit een systeem gebruiken dat niet volledig betrouwbaar is. Wrage: “Onze voornaamste zorg is dat we die betrouwbaarheid waarmaken. Als onze eerste klanten tevreden zijn, is ons doel bereikt. Dan zullen anderen vanzelf volgen. Ze kunnen niet anders.”

Meer informatie:

http://www.skysails.info

 

 

 


< Terug naar de voorproefjes
Copyright © 2010 - Alle rechten voorbehouden - Webdesign Laurens Mast Freelance Webdesign