ANNIKA BRAREN auf dem Weg nach Schweden mit ECO FLETTNER Rotor
ANNIKA BRAREN auf dem Weg nach Schweden mit ECO FLETTNER Rotor. © ECO FLETTNER

Nach einer rund 100-jährigen Pause rückt der Wind als unerschöpfliche, aber auch etwas unkalkulierbare natürliche Energiequelle wieder in den Fokus der Reeder und Schiffsentwickler. Der windunterstützte Antrieb ist nach geltenden internationalen Vorschriften wie SOLAS zulässig. Die ausgereifteste Windantriebstechnik, die derzeit für die Berufsschifffahrt verfügbar ist, ist das Flettner- oder Rotorsegel: ein hoher, rotierender Zylinder der den sogenannten Magnus-Effekt bei Seitenwind nutzt um zusätzlichen Schub nach vorne zu erzeugen. Wohlgemerkt: Nicht für jeden Schiffstyp wie z.B. bei 3-400 m großen Containerschiffen ist der Rotor sinnvoll. Aber für Tanker, Fähren, Mehrzweckfrachtern und weiteren Schiffen, die eine mehr oder weniger große freie Decksfläche haben, ist das Rotorsegel gut geeignet. Mit dem fortschreitenden Klimawandel und der Umstellung der Energieversorgung auf regenerative Energieträger wird die Nutzung des Windes wichtiger denn je.

In der Schifffahrt ist die Reederei Rörd Braren mit Sitz in Kolmar a.d. Elbe, bekannt für ihre umweltfreundlichen Antriebstechniken. Bereits 2010 rüstete sie als eines der ersten Unternehmen der Branche Schiffe ihrer Flotte mit Abgasnachbehandlungssystemen aus und wurde dafür mit dem „Clean Marine Award“ ausgezeichnet. So lag es nahe, dass sich die Reederei mit dem ECO FLETTNER beschäftigte.

Aufbau des ECO FLETTNER auf dem Vorschiff der ANNIKA BRAREN
Aufbau des ECO FLETTNER auf dem Vorschiff der ANNIKA BRAREN. © Pospiech

Anna Braren, Managing Director, in einem Statement: „Wir, die Reederei Braren, investieren bereits seit einigen Jahren in neue Projekte im Bereich umweltschonende Maßnahmen. Uns liegt es am Herzen den Transport durch Seeschiffe zu gewährleisten, ohne die Umwelt unnötig zu belasten. Für unser Engagement in diesem Bereich bekamen wir in der Vergangenheit den Blauen Engel und den Europäischen Umweltpreis überreicht. Wir sind stets auf der Suche nach innovativen Ideen, die bestenfalls im gesamten Schifffahrtssegment etabliert werden und zur Verbesserung der Umwelt führen. Bei der Suche sind wir auf den Flettner Rotor aufmerksam geworden, der bereits bei MS FEHN POLLUX installiert wurde. Wir fanden die Idee ansprechend Treibstoff zu sparen und somit den CO2-Ausstoß zu verringern. Da der Rotor dies verspricht und keine Wartung oder erhöhten Arbeitsaufwand benötigt, entschieden wir uns schließlich zur Installation. Diese ist nun abgeschlossen und wir sind allesamt sehr gespannt auf das erste Feedback der Besatzung!“

Der Mehrzweckfrachter ANNIKA BRAREN, neuester Zugang in der Flotte der Reederei Rörd Braren, Kolmar a. d. Elbe, erhielt nachträglich einen Einbau eines Wind-Assistenz-Rotorsegelsystems. Der Einbau wurde in der Werft SEC Ship Services, Leer, durchgeführt. Es ist das zweite Schiff welches mit einem Rotorsegel der Firma ECO FLETTNER, Leer, ausgestattet wurde.

Die Kollmarer Reederei nimmt damit an einem Interreg-North-Sea-Region „WASP“-Projekt (Wind Assisted Ship Propulsion) teil. Über einen Zeitraum von zwölf Monaten werden an Bord Leistungsdaten des Windantriebes, Wetter- und Windbedingungen, Schiffsgeschwindigkeit und Treibstoffverbräuche aufgezeichnet und an die schwedische Universität SSPA SWEDEN AB, Göteborg, übertragen. Dort sollen die anschließenden Datenauswertungen vorgenommen werden, um belastbare Aussagen über den Nutzen des Rotor-Segelsystems in der Nordseeregion zu erhalten. Das Interreg-North-Sea-Region „WASP“-Programm besteht aus fünf Teilprojekten mit verschiedenen Segelsystemen.

Das Schiff

Die ANNIKA BRAREN während der Rotor-Nachrüstung im Leeraner Hafen
Die ANNIKA BRAREN während der Rotor-Nachrüstung im Leeraner Hafen. © Pospiech

Die Planungen der schiffbaulichen Umbaumaßnahmen und der Bau des neuen Rotors für das 86 m lange und 15 m breite Schiff, das von der niederländischen Werft Royal Bodewes im letzten Jahr mit einer Tragfähigkeit von 5.035 tdw, und der finnischen Eisklasse 1A, fertiggestellt wurde, nahmen mehrere Monate in Anspruch.

Die ANNIKA BRAREN verfügt außerdem über weiteres Equipment zum Schutz der Umwelt. So erhielt sie unter anderem eine Ballastwasser-Aufbereitungsanlage sowie eine wassergeschmierte Propellerwelle, die bei Beschädigungen der Wellenabdichtung See- und Flusswasserverschmutzungen vermeidet. Der Sechszylinder Caterpillar / MaK-Hauptmotor, Typ 6M25C, mit einer max. Leistung von 1.850 kW bei 750/min, wird nur mit Gasöl betrieben und ist zudem mit einem nachgeschalteten Abgaskatalysator zur Reduzierung von Stickoxiden ausgestattet. Damit kann der NOx-Ausstoß um bis 90 Prozent reduziert werden. Die Geschwindigkeit des Neubaus wurde mit 12,5 kn angegeben. Der Reederei zufolge verfügt das Schiff ferner über einen grünen Pass im Klassezeichen und wird in den Häfen somit die niedrigsten Hafenabgaben zahlen.

Der komplett geboxte Laderaum mit einer Kapazität von 65.836 m3 kann Stahlrollen, verschiedene Schüttgüter, gefährliche Ladungen, Papier und Forstprodukte sowie Getreide laden. Die Getreideschotten können bei Bedarf flexibel als Zwischendeck eingesetzt werden.

Nach Angaben der Reederei wird die ANNIKA BRAREN unter deutscher Flagge als Ausbildungsschiff für den hiesigen seemännischen Nachwuchs sorgen. Das 2017 als „exzellenter Ausbildungsbetrieb” ausgezeichnete Unternehmen bildet auf den neun Schiffen unter deutscher Flagge 39 junge Menschen in den verschiedenen seemännischen Ausbildungssparten aus. Die Schiffe werden überwiegend in der Nord- und Ostsee, dem Mittelmeer und in Westafrika eingesetzt.

Der Zusatzwindantrieb ECO FLETTNER

Speed - Power - Grafik
In der dargestellten Grafik ist die rote Kurve für den sich unter realen Bedingungen ergebenden Fahrzustand ersichtlich. Die Funktions­kurve wird dabei durch den Messpunkt der Ausgangslage „Schiff ohne Rotor” (Rotor Off) gelegt. Die Abschätzung der äquivalenten Leistung der Hauptmaschi­ne zur Erreichung der Geschwindigkeit für das „Schiff mit Rotor” (Rotor On) kann mithilfe der Kurve erfolgen. Es er­gibt sich eine Rotorleistung in der Grö­ßenordnung von 700 kW äquivalent zum Hauptantrieb unter Berücksichtigung des Wirkungsgrads. Grafik ECO FLETTNER

Der ECO FLETTNER stellt ein komplettes Redesign der Rotortechnik dar. Je nach Geschwindigkeit des Schiffes und Leistung der Hauptmaschine sind Einsparungen im Bereich von ca. 10-25% zu erwarten. Der aus GFK auf der ANNIKA BRAREN verbaute Rotorzylinder misst 18 m in der Höhe und 3 m im Durchmesser. Oben und unten am Zylinder sind große Endscheiben mit 6 m Durchmesser verbaut. Diese Endscheiben halten die Windströmung am Rohr und verhindern einen Wirkungsgradverlust am Ende des Rotors. Der Rotor wird mit einer an die herrschende Windgeschwindigkeit angepassten Geschwindigkeit (maximal 280/min) gedreht. Üblich ist ein elektrischer Antrieb. Bei dem EF 18 Rotor kommt standardmäßig ein 75 kW leistender E-Motor mit variabler Drehzahl zum Einsatz. Die durchschnittliche Leistungsaufnahme beträgt 20 – 30 kW.

Der ECO FLETTNER hat eine projizierte Segelfläche von 54 m2 (H x D= 18 x 3). Multipliziert mit 2 kW/m2 spart das Schiff auf See im Jahresdurchschnitt 108 kW (bei moderaten Windverhältnissen) über die Leistung der Hauptmaschine hinaus ein. Je nach Geschwindigkeit des Schiffes und Leistung der Hauptmaschine sind Kraftstoff- bzw CO2-Einsparungen im Bereich von ca. 10-25% zu erwarten. Wie hoch die erzielbaren Einsparungen sind, hängt davon ab, wo das Schiff im Einsatz ist.

Bezogen auf die angegebenen Rotordaten ergeben sich somit:

In mittleren Windgebieten 2 kW ME-Äquivalente Leistung pro 1m2 projektierter Rotorfläche (H x D) 108 kW

In guten Windgebieten 2,5 kW ME-Äquivalente Leistung pro 1m2 projektierter Rotorfläche (H x D) 135 kW

In sehr guten Windgebieten >3 kW ME-Äquivalente Leistung pro 1m2 projektierter Rotorfläche (H x D) >162 kW

Der EF18 Rotor wird mit einem Typ Approval Design Certificat (TADC) von der Klassifikationsgesellschaft DNV ausgeliefert. Für Segel-Assistenzsysteme, die mindestens 10 % Kraftstoff einsparen, ist Anfang 2021 ein Förderprogramm des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur in Kraft getreten.