Das Projekt "Vorhaben: Entwicklung der kombinierten aero- und hydrodynamische Grundlagen für den Entwurf und den späteren optimierten Betrieb von Schiffen mit Windzusatzantrieben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hamburgische Schiffbau-Versuchsanstalt GmbH durchgeführt. Das Teilprojekt FlettnerFLOW der HSVA im Rahmen des Verbundvorhabens FlettnerFleet entwickelt sowohl aero- als auch hydrodynamische Grundlagen für den Entwurf und späteren optimierten Betrieb von Schiffen mit Windzusatzantrieben auf Basis der Flettner - Rotortechnologie. Schiffe mit Windzusatzantrieben, oft auf Englisch als WASP - Wind Assisted Propulsion bezeichnet, erfordern erweiterte Entwurfsbetrachtungen gegenüber konventionellen Motorschiffen. Durch den kombinierten Antrieb aus Hauptmaschine und Windantrieb, in unserem Fall der Flettner Rotor, ergeben sich sowohl im Bereich der Stabilität als auch vornehmlich in der Propulsion zusätzliche Herausforderungen. Bei optimaler Nutzung der WASP Systeme muss das Motormanagement angepasst werden, um auch bei Teillast eine optimale Performance der Maschine zu ermöglichen. Dazu sind genaue Kenntnisse der Leistung der Windzusatzantriebe notwendig. Die HSVA wird im Teilvorhaben FlettnerFLOW, zusammen mit weiteren Projektpartnern, die notwendigen Entwurfsgrundlagen erarbeiten. Ausgehend von Reedereianforderungen werden die entscheidenden Bausteine des Entwurfskatalogs definiert und dann mit Hilfe numerischer Verfahren systematisch untersucht. Damit soll eine Datenbasis erstellt werden, die im späteren Entwurfsfall eine wesentliche Grundlage für einen 'Digital Twin' sein wird, der sowohl im Entwurf als auch im Betrieb des Schiffes verwendet werden kann.
Das Projekt "Grundlagenuntersuchungen zur Optimierung von Segelrotoren (Flettner-Rotoren) für den Antrieb von Schiffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von INNOVEN GmbH durchgeführt. Neben den negativen Effekten der durch den Seetransport verursachten Emissionen (je nach Studie kommen 2-4% der weltweiten CO2-Emissionen aus der Schifffahrt) sind die jetzt schon hohen und in den nächsten Jahren weiter steigenden Brennstoffkosten ein wesentlicher Faktor in den Betriebskosten der Schifffahrtsbranche. Verglichen mit anderen Transportfahrzeugen sind Schiffe jedoch pro transportierter Tonne immer noch die umweltfreundlichsten Transportmittel und aus heutiger Sicht für lange Transportstrecken und große Transportmengen unverzichtbar. Dennoch ist unbestritten, dass die Schadstoffemissionen der Schiffe zur Luftverschmutzung und dem Klimawandel beitragen. Alternative Antriebe auf Basis erneuerbarer Energien können hier einen wesentlichen Beitrag zur Brennstoffeinsparung und damit zur CO2- und Schadstoffreduzierung leisten, zumal ein Großteil der Schiffe immer noch das stark schwefelhaltige Schweröl einsetzt, sofern die Richtlinien der Länder oder der Schifffahrtsorganisation IMO nicht für bestimmte Seegebiete (z.B. Nord- und Ostsee) andere Brennstoffe (Marine Diesel Oil MDO oder Marine Gas Oil MGO) fordern. Heute verwendete Segelrotoren basieren jedoch im Prinzip auf der Rotortechnologie des Herrn Flettner aus den 1920er Jahren. Hier bietet sich noch viel Raum für Optimierungen, die im Rahmen dieses Projektes untersucht und messtechnisch nachgewiesen werden sollen, um als Basis für die Entwicklung einer neuartigen, innovativen Segelmaschine zu dienen. Hauptziel ist die Verbesserung der 'Am Wind - Eigenschaften' des Segelrotors. Im Rahmen dieses Förderprojektes konnten die Grundlagen für eine zukunftweisende Segeltechnologie in der kommerziellen Seeschifffahrt erarbeitet werden. Es wurden verschiedene Schiffsvorentwürfe entwickelt, welche diese neue Segeltechnologie nutzen könnten. Unabhängig davon ob derartige Projekte zeitnah umgesetzt werden können, halten wir es für sehr notwendig die praktische Erprobung dieser neuen Segeltechnologie in realer Größe voranzutreiben. Aufgrund der wirtschaftlichen Vorteile gegenüber bekannten Segelsystemen könnte sich hieraus ein weitverbreitetes Produkt für die kommerzielle See-Schifffahrt entwickeln.
Das Projekt "Vorhaben: Entwicklung optimierter Antriebskonfigurationen für Flettnerrotor-Schiffe (FlettnerShipDesignI)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ABH -Ingenieur-Technik GmbH durchgeführt. Der aktuelle Stand der Flettnerrotortechnologie beruht im Wesentlichen auf der Nachrüstung von bestehenden Schiffen. Hierbei wurden auf der Basis des technisch Machbaren ein oder mehrere Rotoren auf bestehende Schiffe nachgerüstet, ohne eine wirkliche Integration in das System Schiff vorzunehmen. Bei einem Neubau eines Schiffes bestehen jedoch weit größere Freiheiten, diesen Entwurf auf die Integration eines Flettner Systems zu optimieren. Hier bietet allein die Integration des windunterstützten Antriebes in die konventionelle Antriebstechnologie ein weites Feld der Optimierung, was sich abh zum Ziel setzt. Die Abstimmung des Propulsionsstranges auf den zusätzlichen Windantrieb ist bis dato nur im Ansatz untersucht und muss noch entwickelt werden. Ferner ist die aerodynamische Integration des Rotors auf dem Schiff auch noch nur im Ansatz untersucht. Beide Felder bieten noch ausreichend Entwicklungspotenzial, um die Marktfähigkeit des Systems Flettner zukunftsfähig zu machen, um mit diesem Antriebssystem zu einer effizienten CO2-Einsparung zu kommen.
Das Projekt "Vorhaben: Entwicklung und Validierung eines Konzepts für eine ganzheitliche Rotorschiffsteuerung (FlettnerTwin)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme, Standort Bremerhaven durchgeführt. Das Verbundprojekt 'FlettnerFLEET' verfolgt das Ziel, die Flettner-Technologie in Deutschland für eine breite Anwendung in der nationalen und internationalen Schifffahrt weiterzuentwickeln und mit diesem Windzusatzantrieb einen Beitrag zum Klimaschutz in der Schifffahrt zu leisten. Das übergeordnete Ziel des Verbundprojektes ist die Standardisierung und Digitalisierung von einzelnen Prozessschritten der Entwicklung eines Rotorschiffs, damit die Investitionsentscheidungen für Reedereien optimal und fundiert abgesichert werden können. Im Teilprojekt FlettnerTwin liegt das wissenschaftlich-technische Ziel auf der Weiterentwicklung der Rotorsteuerung an sich, da sie einen wesentlichen Einfluss auf die Performance des Gesamtsystems Rotorschiff und der Abbildung des Gesamtsystems als Digital Twin hat. Hier kann auf bereits existierende Systeme und Erfahrungen zurückgegriffen werden, die mit den Ergebnissen der Modellierungen und der erweiterten Messkampagnen verknüpft werden, um einen optimierten Betrieb des Rotorschiffes inklusive des Hauptantriebes - perspektivisch als Vorbereitung der Entwicklung einer Gesamtsystemsteuerung für das Rotorschiff in Verbindung mit einem Digital Twin - zu ermöglichen. Zum anderen werden über Versuche im Reallabor wichtige Parameter optimiert, die in die Gesamtsystemsteuerung einfließen. Die Ergebnisse werden standardisiert und digital zur Verfügung gestellt.
Das Projekt "Entwicklung eines innovativen Schiffsantriebs gekennzeichnet durch den Einsatz von Magnus-Rotoren zur Windenergienutzung in Kombination mit einem hierauf abgestimmten Propeller" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Enercon GmbH durchgeführt. Es wird ein Schiffsantrieb für ein Frachtschiff entwickelt, der als Zusatzantrieb über 4 Magnus-Rotoren den Wind nutzt, um Brennstoff zu sparen. Um die Effektivität dieses Antriebs zu erhöhen, wird ein passender Schiffspropeller entwickelt.
Das Projekt "Vorhaben: Entwicklung kostenoptimierter Flettner-Rotoren mit nachhaltigen Materialien (FlettnerMaterials)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IBK-Fibertec GmbH durchgeführt. IBK-Fibertec GmbH wird Alternativen in Bereich Konstruktion und Fertigung von Flettner-Rotoren entwickeln und hierbei die Aspekte Kosten-Nutzen- und Nachhaltigkeit in die Entwicklungsprozesse einbeziehen und bewerten. Ein Fokus wird hierbei auf die Materialauswahl gelegt und angestrebt, neue Fertigungskonzepte auch zur Kostenreduktion der Rotoren zu entwickeln. Die Fertigung der Flettner-Rotoren soll flexibel gestaltet werden. Ohne regelmäßig in neue Werkzeuge zu investieren, sollen verschiedene Durchmesser und verschiedene Längen vor Ort auf den Werften gefertigt werden können. Um neue Materialien, Formen und Oberflächen von Flettner-Rotoren unter Laborbedingungen prüfen zu können, wird ein skaliertes Modell eines Flettner-Rotors gebaut werden, um so Rück-schlüsse auf Auswirkungen in der Praxis ziehen und den Rotor für verschiedenste Rahmenbedingungen optimieren zu können.
Das Projekt "Vorhaben: Entwicklung und Validierung neuer Flettnerrotor-Analysesysteme und -steuerungen (FlettnerControl)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gerhard Dirks Elektrotechnik GmbH durchgeführt. Zu Beginn des Projektes wird unter Berücksichtigung der Erfahrungen aus den Interreg-Projekten sowie der Installation an Bord der 'Annika Braren' eine Übersicht der Steuer- und Kontrollfunktionen entwickelt, die auf unterschiedliche Schiffs- und Rotorgrößen anwendbar ist. Weiterhin wird an der Schaffung einer Datenplattform - Quelle wird auch hier 'Annika Braren' sein - gearbeitet, deren Ziel es sein soll, dass alle Partner für Ihre Teilvorhaben und Analysen Zugriff haben. Im Themenblock Rotortechnologie wird ein Schwerpunkt auf die elektrotechnische Umsetzung beim Verfahren, Klappen oder Teleskopieren von Rotoren gesetzt, ein weiterer auf Rotor-Schwingungsanalysen sowohl in Modellversuchen als auch an Bord. Die Rotorsteuerung, ihre Verknüpfung mit dem Schiffsantriebssystem und die Entwicklung einer entsprechenden Benutzeroberfläche, die vor allem auch bordseitige, nachvollziehbare Umsetzung bzw. Anwendung beinhaltet, werden in einem weiteren Arbeitsfeld bearbeitet. Die Rahmenbedingungen des Power Management Systems (PMS) bei Rotorschiffen werden ebenfalls beleuchtet bzw. definiert. Ein Kernthema bildet die Entwicklung von Assistenz- und Monitoringsystemen, die aus drei Teilsegmenten besteht: - Entwicklung eines Monitoringsystem für den laufenden Betrieb - Modellierung von Kraftstoffverbrauch und Emissionen (Implementierung Kraftstoffmessung) - Entwicklung eines Servicemoduls Im Rahmen von technischen Erprobungen und Messkampagnen auf den Prototypschiffen wird nach einer Ist-Aufnahme eine Anpassung/ Ergänzung der Sensorik zur effektiven Leitungspotenzial-Bewertung vorgenommen, an deren Ende eine Anbindung der daraus hervorgehenden Daten in die Projektdatenbank steht. In einem weiteren, elementaren Maßnahme-Block wird für die Erprobung entwickelter, innovativer Elemente ein skalierter Rotor (4,20m Höhe) gebaut und unter Realbedingungen betrieben/ getestet. Die Bereiche Messtechnik, Steuerungstechnik und der Probebetrieb sind hier die Dirks-Arbeitsfelder.
Das Projekt "Prototypenentwicklung für eine innovative Segelmaschine" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von INNOVEN GmbH durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Die INNOVEN GmbH entwickelt einen innovativen Segelantrieb als Hilfe zur Brennstoffeinsparung für die kommerzielle Schifffahrt. Das Projekt hat drei Phasen. In den Jahren 2012 bis 2013 wurde die erste Phase im Rahmen des DBU Projektes 29668 mit dem Titel: 'Grundlagenuntersuchung zur Optimierung von Segelrotoren (Flettner-Rotoren) für den Antrieb von Schiffen' erfolgreich bearbeitet. Die Ergebnisse waren sehr ermutigend und zeigen, dass eine solche Segelmaschine noch deutlich mehr Brennstoffeinsparpotential birgt, als der klassische Flettner-Rotor (ca. 30 % mehr). Um die Machbarkeit dieser Technologie aus technischer und wirtschaftlicher Sicht einzuschätzen, ist es erforderlich, für einen Rotor in realer Größe die Konstruktion so weit voranzubringen, dass es möglich ist, die Kosten für den Bau eines solchen Systems abzuschätzen. Auch müssen neu entwickelte Komponenten für die Schifffahrt von einer Klassifikationsgesellschaft zertifiziert werden, was in der Regel am sinnvollsten auf einem Teststand durchgeführt wird. Der nächste Schritt ist somit die Umsetzung der in der ersten Projektphase erzielten Ergebnisse in eine konkrete Entwicklung für einen Prototyp (Phase 2, vorliegendes Projekt).
Das Projekt "Vorhaben: Bewertung der Nachhaltigkeit der Flettnerrotortechnologie über den gesamten Lebenszyklus (FlettnerLCA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MARIKO Maritimes Kompetenzzentrum Leer gemeinnützige GmbH durchgeführt. In Verbindung mit den übergeordneten Zielstellungen des Projektes arbeitet die MARIKO GmbH ganz gezielt am Thema Nachhaltigkeit der Flettnerrotortechnologie, um hier über eine Bewertung des heutigen und zukünftigen Einsatzes von Flettnerrotoren eine fundierte Bewertung des zukünftigen Einsatzes dieser Technologie an Bord von Schiffen vorzunehmen. Ziel ist hierbei, den Bewertungsansatz dahingehend zu erweitern, dass nicht nur die Vorteile der Flettnerrotoren während des Einsatzes auf einem Schiff bewertet wird, sondern auch die Herstellungs- und Entsorgungsphase mit in die Nachhaltigkeitsbewertung aufgenommen wird. Diese Betrachtung soll das Bewusstsein für eine ganzheitliche Bewertung von Technologien, also über ihren kompletten Lebenszyklus hinweg, stärken, um damit nicht nur kurzfristige, sondern vor allem langfristige Effekte für Energieeinsparungen bei Schiffsantrieben aufzuzeigen. Darüber hinaus wird die MARIKO GmbH im Rahmen des Projekts eine Webseite bereitstellen, über die sich die maritime Branche gezielt über Flettnerrotoren und deren betriebliche Vorteile informieren kann. Damit soll der wichtige und derzeit fehlende Transfer der Erkenntnisse in die (Fach-)Öffentlichkeit überwunden werden, um die Technologie weiter bekannt zu machen.
Das Projekt "Entwicklung einer umfassenden Methodik zur Integration von Flettnerrotoren auf verschiedenen Schiffstypen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MARIKO Maritimes Kompetenzzentrum Leer gemeinnützige GmbH durchgeführt. In Verbindung mit den übergeordneten Zielstellungen des Projektes arbeitet die MARIKO GmbH ganz gezielt am Thema Nachhaltigkeit der Flettnerrotortechnologie, um hier über eine Bewertung des heutigen und zukünftigen Einsatzes von Flettnerrotoren eine fundierte Bewertung des zukünftigen Einsatzes dieser Technologie an Bord von Schiffen vorzunehmen. Ziel ist hierbei, den Bewertungsansatz dahingehend zu erweitern, dass nicht nur die Vorteile der Flettnerrotoren während des Einsatzes auf einem Schiff bewertet wird, sondern auch die Herstellungs- und Entsorgungsphase mit in die Nachhaltigkeitsbewertung aufgenommen wird. Diese Betrachtung soll das Bewusstsein für eine ganzheitliche Bewertung von Technologien, also über ihren kompletten Lebenszyklus hinweg, stärken, um damit nicht nur kurzfristige, sondern vor allem langfristige Effekte für Energieeinsparungen bei Schiffsantrieben aufzuzeigen. Darüber hinaus wird die MARIKO GmbH im Rahmen des Projekts eine Webseite bereitstellen, über die sich die maritime Branche gezielt über Flettnerrotoren und deren betriebliche Vorteile informieren kann. Damit soll der wichtige und derzeit fehlende Transfer der Erkenntnisse in die (Fach-)Öffentlichkeit überwunden werden, um die Technologie weiter bekannt zu machen.
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