30 meter hoge zeilen om het klimaatprobleem op te lossen

Om kosten en CO2-uitstoot te besparen, geven vrachtschepen een nieuwe draai aan een eeuwenoude technologie: het zeil.

Dit zijn niet de zeilboten van vroeger. Moderne zeilen lijken meer op vliegtuigvleugels, schoorstenen of ballonnen en ze gebruiken kunstmatige intelligentie om de wind te vangen met weinig hulp van zeelieden die lang geleden de kunst van het hijsen van een grootzeil zijn vergeten.
Zeilen kunnen het brandstofverbruik van een bestaand schip – en de uitstoot van broeikasgassen – met zo’n 10 tot 20 procent verminderen, volgens maritieme experts, waardoor ze een aantrekkelijke optie zijn voor scheepseigenaren die kosten willen besparen of aan milieuregels willen voldoen.
Schepen verbranden enkele van de smerigste brandstoffen ter wereld en veroorzaken ruwweg 3 procent van de wereldwijde uitstoot, een aandeel dat volgens de Verenigde Naties in de loop der tijd alleen maar zal toenemen. De Europese Unie creëerde eerder dit jaar een handelssysteem voor scheepvaartemissies en de IMO legt nu de laatste hand aan haar eigen emissieregels die de eigenaars van vuile schepen moet straffen.
In plaats van die vuile schepen naar de schroothoop te sturen, kunnen bedrijven zeilen installeren om een deel van hun uitstoot op te ruimen en de levensduur van hun schepen te verlengen. En als de industrie uiteindelijk overgaat op alternatieve brandstoffen die koolstofarm maar duur zijn, wordt het nog belangrijker om geld te besparen op brandstof.

39 grote projecten

Er zijn nu 39 grote commerciële schepen met zeilen, volgens de International Windship Association, een industriegroep die zeilmakers, scheepseigenaren en scheepsontwerpers vertegenwoordigt. Dat is een druppel op een gloeiende plaat vergeleken met de ruwweg 100.000 vrachtschepen die de zeeën bevaren, maar de technologie lijkt klaar om een vlucht te nemen nu zeilen van testprojecten overgaan in de praktijk. Zeilmakers bouwen nieuwe fabrieken om aan de verwachte vraag te voldoen.
“We staan op een keerpunt”, zegt Matthew Collette, professor scheepsarchitectuur en maritieme techniek aan de Universiteit van Michigan. “We zullen dit heel snel zien gebeuren op een groter aantal schepen.”

Vliegtuigvleugel

Een van de meest veelzijdige zeilontwerpen lijkt veel op een vliegtuigvleugel.
“Het enige wat we hebben gedaan is die vleugel verticaal geplaatst”, zegt John Cooper, CEO van BAR Technologies, een bedrijf dat dit type zeil maakt, “dus in plaats van lift creëren we stuwkracht.”
In een vliegtuig stroomt de wind over de vleugels en creëert luchtdrukverschillen die het vliegtuig omhoog duwen. Op een schip werken de vleugels op dezelfde manier – alleen staan ze schuin om het schip vooruit te duwen.
De vleugels zijn uitgerust met sensoren die de weersomstandigheden meten en ze veranderen automatisch van hoek en vorm om de wind te vangen. Deze zeilen kunnen meestal tijdens het grootste deel van een reis worden gebruikt, maar ze klappen omlaag naar het dek als het harder waait dan 30 knopen, of als het schip aanmeert of vracht aan het laden is.
Vorig jaar installeerde BAR Technologies twee van zijn vleugels op een schip van 43.000 ton dat ontworpen is om droge bulklading zoals granen, kolen of mineralen te vervoeren. Tijdens de eerste zes maanden bespaarde het schip 14 procent op brandstof terwijl het kriskras door de Atlantische, Stille en Indische Oceaan voer, aldus de eigenaar van het schip.

Windassist sponsor

De terugkeer van het rotorzeil

Op het eerste gezicht lijken rotorzeilen misschien op schoorstenen die uit het dek omhoog steken, maar het zijn eigenlijk hoge, draaiende cilinders die de wind gebruiken om een schip vooruit te duwen.
Wanneer de wind in de juiste hoek waait, laat een elektromotor de rotorzeilen draaien, waardoor de luchtstroom aan de ene kant van het zeil versnelt en aan de andere kant vertraagt. Dat creëert een luchtdrukverschil dat het schip vooruit duwt.
Norsepower, de grootste fabrikant van rotorzeilen, zegt dat ze schepen helpen om 5 tot 25 procent brandstof te besparen.
Rotorzeilen zijn al meer dan een eeuw oud; de Duitse uitvinder Anton Flettner patenteerde het idee in 1922 en een experimenteel vrachtschip uitgerust met rotorzeilen stak in 1926 de Atlantische Oceaan over. Maar Norsepower, dat gevestigd is in Finland, zegt dat de zeilen sindsdien een lange weg hebben afgelegd, dankzij lichtgewicht composietmaterialen en AI-systemen die zich aanpassen aan de wind om de zeilen efficiënter te maken. “Wij kunnen een veel beter zeil maken dan meneer Flettner in de jaren 1920”, zegt Tuomas Riski, CEO van Norsepower.

Het Michelin-man-zeil

Michelin heeft een innovatie ontwikkeld – genaamd WISAMO (wing, sails, mobility) – om maritiem transport koolstofvrij te maken. Dat is een experimenteel opblaasbaar zeil dat, toepasselijk, veel lijkt op de mascotte van het bedrijf.
Michelin’s ontwerp werkt hetzelfde als een klassiek zeil, gemaakt om de wind te vangen en de kracht ervan naar voren te leiden. Het grootste verschil is dat het zeil is gemaakt van opblaasbare stof in plaats van een canvas zeil en dat de mast kan worden ingetrokken tot op het dek. Het zeil kan van grootte veranderen afhankelijk van de windomstandigheden.
Net als de andere zeilen werkt het product van Michelin zelfstandig. “Het moet volledig geautomatiseerd zijn, want de zeilers van vandaag hebben geen tijd en geen specifieke kennis over zeilen”, zegt Gildas Quemeneur, die het project leidt.

Lees het hele artikel van Nicolas Rivéro in de Washington Post (alleen voor abonnees)

Windassist sponsor