Segeln ohne Segel : Ein Segelschiff der besonderen Art

Ein Segelschiff: Das E-Ship 1 nutzt mit seinen Flettner-Rotoren die Windkraft als Antrieb –  also segelt es. Foto: sh:z
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Ein Segelschiff: Das E-Ship 1 nutzt mit seinen Flettner-Rotoren die Windkraft als Antrieb – also segelt es. Foto: sh:z

Lernen am echten Objekt: FH-Studenten erforschen die innovative Antriebstechnik des Transportschiffs E-Ship 1.

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25. Mai 2011, 11:34 Uhr

Flensburg | Das Schiff sieht merkwürdig aus. Vier große Schornsteine ragen vom Deck auf - doch die E-Ship 1 segelt. Wie das? Die 27 Meter hohen Schornsteine pusten nicht etwa Abgase in die Luft, sondern nutzen den Wind als Antriebskraft. Es sind nämlich Segelrotoren. Und wenn ein Schiff die Windkraft nutzt, dann segelt es eben.

Der innovative Einsatz einer speziellen Technologie fasziniert auch Holger Watter, Professor am Fachbereich Technik der Fachhochschule Flensburg. "Da lohnt es sich hinzusehen", sagt Watter. "In den vergangenen Jahrzehnten waren die Brennstoffpreise immer sehr günstig, so dass es keinen Anreiz gab, in diese umweltschonende Technik zu investieren", erklärt Watter. Von der Lindenau-Werft in Kiel gebaut, wurde das 130 Meter lange und 23 Meter breite Transportschiff E-Ship 1 Ende 2010 in Dienst gestellt. Und Watters Studenten bekommen die Möglichkeit, an einem aktuellen Forschungsprojekt zu forschen und zu lernen. "Das ist immer attraktiv für sie", so Watter, der seit August an der FH tätig ist und ein Versuchskonzept ausgearbeitet hat, das auf das E-Ship 1 mit seiner Antriebstechnik abgestimmt ist. "Wir wollen ja wissenschaftliche Methoden möglichst praxisnah vermitteln."

Die Studenten nähern sich dem Phänomen, dem sogenannten Magnus-Effekt, zunächst mit komplizierten mathematischen Formeln. Doch auch dem Laien erschließt sich das Prinzip: Die Metallzylinder rotieren vertikal mit einer hohen Drehzahl, angetrieben von Elektromotoren. Trifft nun der Wind auf die Rotoren überlagern sich zwei Geschwindigkeiten. Auf der einen Seite entsteht ein Unterdruck, auf der anderen ein Überdruck. "Die Kräfte addieren sich, es entsteht eine Kraftwirkung nach vorne", erklärt Watter. Diesen Magnus-Effekt, der neben dem konventionellen Schiffsmotor genutzt wird, beschrieb bereits im Jahr 1852 Heinrich Gustav Magnus. Anton Flettner entwickelte auf dieser Basis in den 1920er Jahren dann die ersten Rotoren für Schiffe. Die Kraftstoffersparnis soll bei 30 bis 40 Prozent liegen. Am besten sei es, wenn der Wind von schräg hinten komme, so Watter. Pustet er von vorne, müsste das Schiff kreuzen - wie ein Segelschiff eben. Allerdings mit einer kleineren Fläche: Ein im Durchmesser vier Meter großer Rotor entspricht etwa 12,5 Meter Segelfläche.

Im verkleinerten Maßstab vollziehen die Studenten die Wirkungen des Magnus-Effekts im Windkanal nach. Sie bestimmen und vergleichen die Daten über Druck, Temperatur, Dichte, die Rotorgeometrie, die Strömungsgeschwindigkeit sowie Auftriebs- und Widerstandskräfte. "Sie sollen verstehen, wie das Prinzip funktioniert und errechnen können, welche Kräfte wie wirken", erklärt Watter. Als Ingenieure im Berufsleben sollen sie dann mit dem erlernten Handwerkszeug die praktischen Probleme quantifizieren können: Welche Rotor-Drehzahl ist optimal, um möglichst viel Kraftstoff einzusparen? Wie groß kann der Rotor sein angesichts der Transportaufgabe der Schiffe? Wie muss das Material beschaffen sein, um die optimale Wirkung zu erzielen? Ein weiteres neues Element lässt sich anhand der E-Ship 1 nachvollziehen: den Turbogenerator. Mit Hilfe des Abgas-Stroms wird eine Turbine angetrieben, die dann Strom erzeugt.

Watter glaubt, dass die Entwicklung in der Schiffstechnik weiterhin in Richtung energiesparender Techniken geht. Und auch wenn die Transportschiffe dann segeln - ein spezieller Segelschein ist nicht nötig.

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