Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) hat sich ehrgeizige Ziele gesetzt, um die Treibhausgasemissionen (THG) der Schifffahrt bis zum Jahr 2050 um 50 % zu reduzieren.

(WK-intern) – Die Diskussion über die Senkung der Emissionen konzentrierte sich weitgehend auf die Verwendung neuer grüner Kraftstoffoptionen wie Wasserstoff, Ammoniak und Methanol.

Innovationen und Verbesserungen in der Antriebstechnik und Rumpfform sollten jedoch nicht vergessen werden. Durch die Entwicklung effizienter Antriebskonzepte kann der Kraftstoffverbrauch unabhängig von der verwendeten Kraftstoffart gesenkt werden.

Derzeit liegt der Vortriebswirkungsgrad von Schiffen, also wie viel der an den Propeller abgegebenen Leistung für den Antrieb des Schiffes genutzt werden kann, bei etwa 70 %. Dies kann durch die Entwicklung neuer Antriebs- und Rumpfforminnovationen erheblich verbessert werden. Diese Art der Verbesserung ist auch unabhängig von der verwendeten Kraftstoffart und führt immer zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch.

Neben den Treibhausgasemissionen wurde Unterwasserschall als ein wichtiges Umweltproblem in der Schifffahrtsindustrie erkannt. VTT stellt sich dieser Herausforderung mit den Industriepartnern und entwickelt neue Methoden zur Modellierung von Unterwassergeräuschen und Propellerkavitationsphänomenen. Durch ein besseres Verständnis der Quellen des Unterwasserlärms kann dieser effektiver gemindert werden.

„Hauptziel des Forschungsvorhabens ist es, die Antriebseffizienz von Schiffen durch die Entwicklung neuer Antriebskonzepte deutlich zu steigern. Die Steigerung der Antriebseffizienz führt direkt zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch und geringeren Emissionen. Gleichzeitig suchen wir nach Lösungen, um den unter Wasser abgestrahlten Lärm von Schiffen zu senken“, sagt der Forschungswissenschaftler Ilkka Perälä, der das Projekt bei VTT leitet.
Die Zusammenarbeit mit Industriepartnern wird die Umstellung auf eine emissionsfreie Schifffahrt vorantreiben

VTT hat von Business Finland eine Finanzierung in Höhe von 1,2 Mio. € für das UltraPropulsor Co-Innovation-Projekt erhalten. Das Projekt entwickelt Zukunftslösungen für eine emissionsfreie Schifffahrt. Das Gesamtbudget des Co-Innovationsprojekts beträgt 4,5 M€ einschließlich der Budgets der Industriepartner. VTT trägt zu dem Projekt mit starker Expertise in Hydrodynamik und Materialwissenschaften bei, um den Energieverbrauch von Schiffen zu minimieren und die Entwicklung neuartiger emissionsarmer Lösungen und Konzepte zu ermöglichen.

Industriepartner im Projekt sind ABB, Foreship, ATA Gears und Composite Solutions and Innovations. VTT fungiert als Forschungspartner, der die Forschungsbedürfnisse der Industriepartner unterstützt. Das Konsortium bringt starkes Fachwissen aus verschiedenen Bereichen des maritimen Sektors zusammen.

Hauptthemen des Forschungsprojekts sind hydrodynamische Forschung, um die Machbarkeit neuartiger Lösungen durch numerische Modellierung und Experimente zu demonstrieren, und Materialforschung, um Methoden zur Festigkeitsbewertung von Propellerblättern zu entwickeln. Die Materialforschung zielt auf die technisch-ökonomische Optimierung der zukünftigen Propellermaterialien. Lebenszykluskostenbetrachtung, Herstellbarkeit und Materialeigenschaften, insbesondere Ermüdungsfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit unter Betriebsbedingungen, sind wichtige Kriterien. Darüber hinaus wird eine neuartige Methodik für das defekttolerante Design des Propellermaterials entwickelt.

VTT ist ein visionärer Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationspartner. Wir treiben nachhaltiges Wachstum voran, stellen uns den größten globalen Herausforderungen unserer Zeit und verwandeln sie in Wachstumschancen. Wir gehen über das Offensichtliche hinaus, um der Gesellschaft und den Unternehmen zu helfen, durch technologische Innovationen zu wachsen. Wir haben 80 Jahre Erfahrung mit Spitzenforschung und wissenschaftsbasierten Ergebnissen. VTT ist genau dort, wo Innovation und Geschäft zusammenkommen.

Propulsion and hull design can significantly reduce shipping emissions and lower underwater noise

International Maritime Organization (IMO) has set ambitious goals to reduce shipping greenhouse gas (GHG) emissions by 50 % by year 2050. Discussion on lowering the emissions has largely been focused on using new green fuel options, such as hydrogen, ammonia and methanol. However, innovations and improvements in propulsion technology and hull form should not be forgotten. By developing efficient propulsion concepts, the fuel consumption can be reduced regardless of the used fuel type.

Currently the propulsive efficiency of ships, meaning how much of the power delivered to the propeller can be used for propelling the ship, is about 70 %. This can be significantly improved by developing new propulsor and hull form innovations. This kind of improvement is also not dependent on the fuel type used and leads always to lowered fuel consumption.

Besides the GHG emissions, underwater radiated noise has been recognized as a major environmental issue in shipping industry. VTT is tackling this challenge with the industry partners and is developing new methods to model the underwater noise and propeller cavitation phenomena. By better understanding the sources for the underwater noise, it can be mitigated more effectively.

“The main goal of the research project is to significantly increase the propulsive efficiency of ships by developing new propulsion concepts. Increase in propulsive efficiency leads directly to lower fuel consumption and lower emissions. Concurrently we are looking for solutions to lower the underwater radiated noise of ships”, says research scientist Ilkka Perälä who is leading the project at VTT.
Cooperation with industry partners will advance the shift to zero-emission shipping

VTT has received a 1.2 M€ funding from Business Finland for UltraPropulsor Co-Innovation project. The project develops future solutions for zero-emission shipping. Total budget of the co-innovation project is 4.5 M€ including the industry partner budgets. VTT contributes to the project with strong expertise of hydrodynamics expertise and materials science to minimize ship energy consumption and enabling the development of novel low emission solutions and concepts.

Industrial partners in the project are ABB, Foreship, ATA Gears and Composite Solutions and Innovations. VTT acts as a research partner supporting the research needs of the industry partners. The consortium brings together strong expertise from different domains of the maritime sector.

Main topics of the research project include hydrodynamic research to demonstrate the feasibility of novel solutions by numerical modelling and experiments, and material research to develop methods for strength assessment of propeller blades. Material research aims to techno-economic optimization of the future propeller materials. Life cycle cost assessment, manufacturability, and material properties, especially fatigue strength, and corrosion resistance in operational conditions constitute key criteria. Furthermore, novel methodology for the defect-tolerant design of the propeller material will be developed.

VTT is a visionary research, development and innovation partner. We drive sustainable growth and tackle the biggest global challenges of our time, and turn them into growth opportunities. We go beyond the obvious to help the society and companies to grow through technological innovations. We have 80 years of experience of top-level research and science-based results. VTT is at the sweet spot where innovation and business come together.

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PR: VTT

Antriebs- und Rumpfdesign können die Schiffsemissionen erheblich reduzieren und den Unterwasserlärm senken / Foto: HB