– För bara några år sedan var det här något som man nästan skrattade lite åt, men nu helt plötsligt vill alla veta hur de ska göra med det här med vind, säger Sofia Werner som är ansvarig för metodutvecklingen inom hydrodynamik på SSPA i Göteborg. Ett bolag som ägs av Chalmersstiftelsen och som jobbar med forskning och med konsultverksamhet mot bland annat varv och rederier runtom i världen.
Hon förklarar att de flesta rederier som de arbetar med inte satsar lika stort på vind som Wallenius Marine gör med det vinddrivna fartyget Oceanbird. Andra börjar i mindre skala med exempelvis hjälpsegel, kiter eller flettnerrotorer, som minskar bränsleförbrukningen med runt 5–10 procent och som fungerar som komplement till konventionella dieselmotorer.
Med fartyget som man utgår ifrån i forskningsprojektet wPCC som ligger bakom konceptet Oceanbird vänder man på ekvationen och låter istället vinden stå för den allra största delen av framdriften. Där blir det motorer och propellrar som fungerar som komplement och vid behov stöttar upp i exempelvis hamnar och när det blåser för lite. På så sätt räknar man med att bränsleförbrukning och koldioxidutsläpp ska kunna minskas med 90 procent jämfört med konventionella fraktfartyg.
Sofia Werner, ansvarig för metodutvecklingen inom hydrodynamik på SSPA. Foto: David Nyberg
Deltagarna i forskningsprojektet är initiativtagaren Wallenius Marine tillsammans med KTH och SSPA. Syftet är att ta fram metoder som ska möjliggöra för industrin att utveckla och bygga vinddrivna fraktfartyg och på så sätt minska koldioxidutsläppen från den internationella sjöfarten.
– Vi bygger alltså upp ett svenskt kompetenscenter för det här och det är en väldigt målmedveten satsning från Trafikverkets sida. De har bidragit med 27 miljoner kronor till projektet, för att Sverige ska kunna vara med och hjälpa hela världens sjöfartsindustri att ställa om, säger Sofia.
Det är alltså inte bara Wallenius Marine som kommer ha nytta av resultaten från forskningen även om det är deras fartygsmodell som man utgår ifrån när man utvecklar testmetoderna i det treåriga forskningsprojektet.
– Genom det här projektet blir vi redo att hjälpa andra rederier och varv att förstå hur vindframdrift kan tillämpas för just deras operationer, säger Sofia.
Genom att dra nytta av vindenergin kan man minska lastfartygens bränsleförbrukning och koldioxidutsläpp kraftigt. Bild: Wallenius Marine
Under de ett och ett halvt år som projektet pågått hittills har de gjort massvis av beräkningar och simuleringar på dator. De har också genomfört flera fysiska tester med en fem meter lång modell av fartyget i SSPA:s största inomhusbassäng.
– Modellförsöken gör vi dels för att verifiera att resultaten från beräkningarna stämmer med verkligheten, dels för att kunna prova situationer som är så komplexa att de inte går att beräkna med dator. Dessutom är experimenten i bassängen viktiga för att hjälpa oss att upptäcka andra saker som vi inte kunnat förutse, säger Sofia.
Liknande tester med den här typen av segelfartyg har aldrig tidigare gjorts varken på SSPA eller någon annanstans i världen och de har därför fått utveckla helt nya metoder.
För att kunna testa fartygets manöveregenskaper vid vindframdrift utan att behöva skapa konstgjorda vindar över hela bassängen monterade de fläktar istället för segel på fartygets däck. Genom att styra fläktarnas rotationshastighet och riktning kan de generera liknande krafter på fartyget som seglen skulle ha genererat i verkliga förhållanden ute på de stora haven. I ett av experimenten skapade de dessutom i bassängen vad som i full skala skulle ha motsvarat sex meter höga vågor.
– När fartygsmodellen gick helt och hållet för segel i den här tuffa sjön klarade hon av att hålla kursen bra i de allra flesta riktningar. Men i slör, med vågorna snett akterifrån slingrade hon sig ganska mycket. Körde vi för maskin under samma förhållanden däremot gick det bra. Och även när vi drog ned och bara hade lite stöttning med maskinen så visade det sig att hon höll kursen fint, säger Sofia.
Teknikern Arne Bryngelsson i mätvagnen ovanför modellen av Oceanbird i SSPA:s stora bassäng. Foto: SSPA
Seglen som den slutliga versionen av fartyget ska ha kommer inte bestå av traditionell segelduk. Den skulle slitas ut alldeles för snabbt och behöva bytas ut alltför ofta. Och inte heller nå upp till de krav på säkerhet, tillförlitlighet och tålighet som krävs för att driva ett så stort fartyg som Oceanbird. Det här förklarar Per Tunell som är operativ chef för Wallenius Marine som alltså är de som är initiativtagare till och som också avser förverkliga projektet.
– Det här kommer bli världens överlägset största segelfartyg som någonsin byggts. Det kommer bli 200 meter långt, 40 meter brett och sträcka sig drygt 100 meter över havet, säger Per.
Istället för master och segel kommer man därför använda sig av något som snarare liknar fem upprättstående flygplansvingar och som troligtvis kommer bestå av en kombination av stål och glasfiber. Vingseglen blir teleskopiska med fyra sektioner för att enkelt kunna sänkas ned till ungefär en fjärdedels höjd.
– En anledning till det är att vi ska kunna komma under exempelvis broar. En annan anledning är för att kunna minska vindytan när det blåser mycket och när vi ligger i hamn.
Per berättar att skälet till att Wallenius Marine satsar så här stort på att utveckla vinddrivna fraktfartyg är att de är ett familjeägt och värderingsdrivet företag med en tydlig vision om att leda vägen mot verkligt hållbar sjöfart.
– Miljöfrågor är något vi har jobbat målmedvetet med i flera decennier. Vi drev på utvecklingen av ballastvattenrenare, vi har arbetat med att minska våra utsläpp av svaveldioxid och kväveoxider från maskinerna och vi var tidigt ute med att hitta alternativ till de giftiga bottenfärgerna som användes förr, säger Per.
Visionsbild av lastfartyget Oceanbird med de teleskopiska vingseglen i nedfällt läge. Bild: Wallenius Marine
För 20 år sedan satte bolaget upp en långsiktig vision om helt emissionsfria fartyg och tio år senare växlade de upp och intensifierade det arbetet ytterligare. De konstaterade tidigt att en viktig pusselbit för att lyckas nå målet var att de måste ta vara på den energi som finns runt omkring fartygen ute på haven.
– Vågorna finns det oerhört mycket energi i men den är väldigt svår att utnyttja när man gör fart genom vattnet, och solen ger inte tillräckligt stora mängder energi för att användas för framdrift. Vinden däremot har vi ju använt sedan flera tusen år tillbaka och den vet vi fungerar. Så där såg vi att det finns mycket energi som är möjlig att ta tillvara, säger Per.
I och med att koldioxidutsläppen med Oceanbird blir 90 procent lägre jämfört med motsvarande konventionella fraktfartyg innebär det att man kommer ett stort steg närmare målet om emissionsfria fartyg. Men det är fortfarande en bit kvar innan det slutgiltiga målet är uppnått.
– När man tar den här typen av stora steg kan man inte bryta alla barriärer på en gång. Vi följer givetvis utvecklingen av olika emissionsneutrala bränslen och kommer förstås försöka introducera det så snart det bara går i den här typen av koncept, säger Per.
Per Tunell, operativ chef för Wallenius Marine. Foto: Oskar Omne
Så som planen ser ut just nu kommer motorerna i den första versionen av Oceanbird sannolikt att köra på någon typ av fossilt bränsle. Dock inte traditionell tjockolja utan troligtvis flytande naturgas som i alla fall ger betydligt lägre utsläpp av svaveldioxid och kväveoxider.
Skälet till att segelfartyget med största sannolikhet kommer ha förbränningsmotorer är att man behöver ha möjligheten att köra långa sträckor för maskin om vindförhållandena är dåliga. Med exempelvis elmotorer skulle det krävas enorma batterier för att få med sig tillräckligt med energi för att kunna korsa Atlanten enligt tidsplan i ogynnsamma vindförhållanden.
– Vi har naturligtvis pratat med potentiella kunder och insåg väldigt snart att det inte i första hand är farten utan snarare tillförlitligheten som är det viktiga. Om du säger att du ska komma klockan tolv på tisdag om två veckor så måste du kunna se till att hålla den tidsplanen också oavsett hur lite det blåser, säger Per.
Med utgångspunkt i historiska väderdata har de gjort tusentals simuleringar av seglingar med Oceanbird över Atlanten och andra hav för att se hur ofta och hur mycket de kommer behöva stötta med motorerna. Resultaten visade att de kommer kunna hålla en genomsnittlig fart på ungefär tio knop och samtidigt uppnå målsättningen om en 90-procentig minskning av bränsleförbrukningen jämfört med motsvarande konventionella fartyg.
– Fartyget kommer bli 200 meter långt, 40 meter brett och sträcka sig drygt 100 meter över havet, säger Per Tunell. Bild: Wallenius Marine
– Blåser det bra kommer det här fartyget inte ha några problem alls att segla i femton knop eller mer, och blåser det mindre kommer det förstås gå lite långsammare. Men en schemalagd hastighet av tio knop, det kan vi garantera. Det skulle ge oss ungefär tolv dagar över Atlanten istället för åtta dagar som det tar med de existerande fartygen idag.
Hur stor skulle du säga att sannolikheten är att det här fartyget verkligen kommer att byggas?
– Jag känner mig oerhört övertygad om att det här kommer bli av. Vi stöter givetvis på massor av utmaningar under projektets gång men vi hittar lösningar hela tiden. Nu finns det ingenting som jag ser som skulle kunna stoppa det här projektet, säger Per.
– Vår projektplan säger att vi ska vara tekniskt redo för att ta emot beställningar 2021. Och att vi ska göra det fullt möjligt att ha ett fartyg levererat i slutet av 2024. Det är en väldigt ambitiös projektplan men än så länge så ligger vi enligt plan.
Då hänger det på att någon kommer vilja beställa fartyget helt enkelt?
– Vi har jättebra dialoger kring det så jag känner mig väldigt trygg i det också.
– Det här kommer bli världens överlägset största segelfartyg som någonsin byggts, säger Per Tunell. Bild: Wallenius Marine
Kostnaden för att bygga Oceanbird kommer enligt Per troligtvis bli lite högre än för motsvarande traditionella fartyg. Däremot så kommer driftskostnaden bli betydligt lägre eftersom fartyget kommer göra åt med mindre bränsle.
– Sen så vet vi inte vad som händer framåt med till exempel en koldioxidavgift på bränslet eller någon typ av utsläppsrättshandel. Just nu finns det ingenting sådant för sjöfarten men det är inte osannolikt att det kommer att komma. Och i så fall blir det ju ännu mer fördelaktigt med den här typen av fartyg ur ett driftskostnadsperspektiv, säger Per.
Ytterligare en bidragande orsak till att allt fler rederier intresserar sig för vinddrivna fartyg är att Internationella sjöfartsorganisationen, IMO, har antagit en strategi med målet att den internationella sjöfartens totala växthusgasutsläpp ska minska med 50 procent till 2050.
Vad tror du om framtiden generellt för lastfartyg som drivs med hjälp av vind?
– Jag tror att det finns en jättestor marknad, framför allt för oceangående trafik och för längre kustresor. För kortsjöfart tror jag kanske inte att vind är det mest lämpliga. Där tror jag snarare på en högre grad av elektrifiering.
