MARITIM

Utvikler nullutslipps hurtigbåter for 40 knop til lengre strekninger

Fire hurtigbåtkonsepter vil uten problemer klare 40 knop og 30 prosent lavere energibehov enn dagens fartøy. De kan bestilles og bygges i 2024.

Ett av fire nullutslippsfartøy som kan gå i 40 knop. ESNA har jobbet med design fra forrige versjon for å få ned luftmotstand ytterligere. SES-prinsippet består av fingerskjørt forut og ett skjørt akter. 80 prosent av fartøyets vekt flyter på luftputen, som styres med vifter og aktivt reguleringssystem.
Ett av fire nullutslippsfartøy som kan gå i 40 knop. ESNA har jobbet med design fra forrige versjon for å få ned luftmotstand ytterligere. SES-prinsippet består av fingerskjørt forut og ett skjørt akter. 80 prosent av fartøyets vekt flyter på luftputen, som styres med vifter og aktivt reguleringssystem. Illustrasjon: ESNA
Dette er en Ekstra-sak som noen har delt med deg. Abonnere for å få full tilgang til alt innhold.

Fire fylkeskommuner har slått seg sammen og utfordret hurtigbåtleverandørene til å utvikle framtidas hurtigbåt.

Kravene er 40 knops fart, 30 prosent mer energieffektive skrog, 40-80 nautiske mil rekkevidde og plass til 150-180 passasjerer – uten utslipp.

Fire leverandører er med i et utviklingsløp med definerte milepæler, der to faser er gjennomført. Opprinnelig var det seks konsortier, men to gikk ikke videre fra fase 1.

Under Tekna-konferansen «Teknologiutvikling av hurtigbåter og ferger» i begynnelsen av desember ble de fire konseptene presentert i detalj.

Neste fase av prosjektet skal resultere i et design og tekniske spesifikasjoner som kan prissettes og i neste omgang bygges. 

I rute i 2025

Prosjektleder for fylkeskommunene, Rolf O. Jensen fra Propel Smartr, er ikke i tvil om at alle fartøyene kan bygges i 2024 og være klare til rutetrafikk i 2025.

Siden prosjektet startet for fire år siden, har utviklingen gått raskt i retning av at hurtigbåtene får lengre og lengre rekkevidde som nullutslippsfartøy med batterier. 

Framtidas hurtigbåt

Samarbeidsprosjekt mellom Vestland, Trøndelag, Nordland og Troms og Finnmark fylkeskommuner.
Kravspek:
Hastighet: 30-40 knop
Rekkevidde: 40-80 nm
Passasjerer: 150-180
Terminaltid: 30 minutter
Rekkeviddeforlenger: «Take me home»/SRtP)
Fartsområde: 4 (innaskjærs, maks 23 nm åpne strekk)
Byggestart: 2024

MS Medstraum er verdens første nullutslipps hurtigbåt. Den kan gå i 23 knop med 20 nautiske mils (nm) rekkevidde. MS Rygerelektra går i 19,9 knop og har en rekkevidde på 50 nm. Motstand i vann øker eksponentielt med farta.

Friksjon

Skal hurtigbåtene gå i 40 knop, må de bruke teknikker for å minske friksjonen, for eksempel med å løfte mest mulig av skroget over vann, enten ved foiler eller luft. Det er de to prinsippene de fire aktuelle leverandørene benytter.

Hydrogen er også utredet som alternativt drivstoff, men viser seg noe vanskeligere enn batterier. Det henger blant annet sammen med manglende regelverk, krav til sikkerhet og ingen erfaring med brenselceller og hydrogensystem på hurtigbåter der akselerasjoner, slag og vibrasjoner gir utstyret helt andre utfordringer enn på ferger.

Dette er de fire selskapene og konsortiene som gjenstår i «Fremtidens hurtigbåt»:

  • LMG Marin: Zeff – aktive foiler
  • Transportutvikling: EV34 – passiv foil
  • ESNA: – luftputeteknologi  (SES)
  • SES-X: Luftsmøring – ettskrogsfartøy

Aktive vinger

LMG startet med blanke ark i 2018. Nå er konsortiets slagord å «løfte hydrofoil til nye høyder».

– Vi hadde null kompetanse på foiler i 2017, men så at foiler er en god løsning for å løfte skroget ut av vann, forteller administrerende direktør Torbjørn Bringedal i LMG Marin.

ZEFF er en trimaran med plass til 180 personer og kan gå i 40 knop med rekkevidde på 80 nm. Fartøyet er 28 meter langt og 12 meter bredt.
ZEFF er en trimaran med plass til 180 personer og kan gå i 40 knop med rekkevidde på 80 nm. Fartøyet er 28 meter langt og 12 meter bredt. Illustrasjon: LMG Marin

Sammen med en rekke partnere fikk de Pilot E-midler til å utvikle sitt konsept. Nå mener de at det kun gjenstår detaljer. Zeff-konseptet baserer seg på et trimaranskrog i karbon på 28 meters lengde og 12 meters bredde. Båten har strykejernform med en T-foil forut og en H-foil akter med seks flaps for aktiv styring og kontroll. Fartøyet baserer seg på lading ved 30-minutters landligge, slik kravet tilsier. På grunn av båtens form krever den tilpassing av kai.

For framdriften har Servogear utviklet en løsning med to poder montert på foilen akter. Poden inneholder elektrisk motor (2 x 1000 kW) og vribare propeller. Foil-teknologien, styringssystem og skrog er utviklet ved hjelp av selskaper og programvare brukt til å designe seilbåter til America's Cup. Selv i 2,5 meter signifikant bølgehøyde kan fartøyet holde 40 knop uten at det skal være ubehagelig for passasjerene.

– Energibehovet er svært lavt når vi får løft på skroget ved 25 knop. Det betyr at vi kan klare oss med relativt lite batterikapasitet, sier Bringedal.

Passive vinger

Sivilingeniør og skipsdesigner Ola Lilloe-Olsen står bak design av fartøyet til konsortiet Transportutvikling. I tillegg til å være sivilingeniør, er han pilot. Han humrer litt over at han, som kan alt om å styre med flaps og høyderor, har valgt en fast foil.

– Det enkel er ofte det beste, sier Lilloe-Olsen.

Han legger til at de vurderte mange forskjellige teknologier, både luftsmøring, luftpute (SES) og hydrofoil med fullt løft over vann.

Transportutvikling har utviklet et nullutslippsfartøy med svært energieffektivt skrog fast foil. Den er i utgangspunktet ment å være 34 meter lang og 9 meter bred, men kan også skaleres.
Transportutvikling har utviklet et nullutslippsfartøy med svært energieffektivt skrog fast foil. Den er i utgangspunktet ment å være 34 meter lang og 9 meter bred, men kan også skaleres. Illustrasjon: Ola Lilloe-Olsen

Valget falt på en 34 meter lang og 9 meter bred katamaran med en passiv foil og optimaliserte vribare propeller som skal gi høy driftssikkerhet. Båten skal gå i 40 knop med 180 passasjerer og er utviklet med både CFD-analyser og testing av modell hos Stad Towing Tank og i sjøen.

– Vi har ingen avanserte og kostbare kontrollsystemer, kun velprøvde Humphree interceptorer, sier Lilloe-Olsen. 

Interceptorer er små flaps som kan aktiveres slik at de stikker noen centimeter ned i vannet og bidrar til bedre manøvrerbarhet eller justere skrogets posisjon i vannet.   

Foilene skal bidra til å bære den ekstra vekten som batterier innebærer. Foilene bidrar til å løfte katamaranen såpass mye ut av vannet at den våte flaten blir minimal. Akterdelen vil stikke såpass dypt at fartøyet kan benytte et vanlig propellbasert framdriftssystem.

– Med en rekkevidde på 65 mil mellom batteribytte, og hastighet 40 knop, har man oppnådd helt revolusjonerende tall for utslippsfire hurtigbåter. Designen er også skalerbar, sier Lilloe-Olsen.

Transportutvikling vil sammen med båten levere en flytende dokk der batterier byttes autonomt mens passasjerer går av og på. Batteriene som står igjen i dokken, lades sakte opp fra nettet fram til neste båt kommer. Den flytende terminalen/dokken følger tidevannet og kan benyttes av andre fartøy og inneholde passasjerfasiliteter, lager og annet.

Luftpute

De to stifterne av skipsdesignerselskapet ESNA, Trygve Halvorsen Espeland og Nere Skomedal, har begge mange års erfaring med luftputeteknologi, kjent som SES – Surface Effect Ship. Over 200 skip er bygget med luftputeteknologi, deriblant av Brødrene Aa og Umoe Mandal, men så langt ingen med nullutslipp.

ESNA designer fartøy og sørger for å levere de viktigste komponentene, det vil si vifter, kontrollsystem og skjørt.

– Vi tar ansvar for det mest kritiske, så slipper verftene å tenke på det, sier Espeland.

ESNA-grunnleggerne Trygve H. Espeland og Nere Skomedal har til sammen over 50 års erfaring med luftputefartøy (SES). Selskapet har allerede levert SES-fartøy til offshore havvind.l , har begge har mange års erfaring med luftputeteknologi, kjent som SES – surface effect ship.
ESNA-grunnleggerne Trygve H. Espeland og Nere Skomedal har til sammen over 50 års erfaring med luftputefartøy (SES). Selskapet har allerede levert SES-fartøy til offshore havvind. Illustrasjon: ESNA

ESNA har allerede fått bygget og levert havvind servicefartøy basert på luftputeprinsippet, men da med dieselelektrisk og hybrid framdrift. Til framtidas hurtigbåt har ESNA jobbet med energieffektivisering i alle deler av designen for å kunne innfri kravene om 30 prosent mer energieffektive og utslippsfrie fartøy.

Espeland forklarer at SES-fartøyet deres med fire vannjeter kan kjøre fort med svært lavt energibehov. I fart vil 20 prosent av fartøyets vekt bæres av skroget, 80 prosent av luftpute. Aktiv bølgedemping skjer via kontrollsystemet ved å regulere lufttrykk i pute. SES-fartøyet kan holde 40 knop i bølger og 50 knop på flatt hav med samme energibruk.

– Våre fartøy kan kjøre fort med lite energi, det vil si at vi kan ha mindre batteri. «Sweet spot» er mellom 35-40 knop. Innenfor det området er energibruken så å si lik, og vi dekker veldig mange ruter, sier Espeland.

Luft under skroget

SES-X har bygget videre på teknologien Sandefjord-selskapet SES Europe/SES International fikk utviklet for 20 år siden. Gjennom et EU-finansiert prosjekt fikk selskapet bygget BB Green og demonstrert prinsippet med luftputelomme under store deler av et ettskrogsfartøy. Båten brukes nå som testmodell og demonstrator for teknologien.

SES-X kaller sin nullutslippsmodell for EL27 PAX. I likhet med ESAN har også SES-X en vifte som blåser inn luft og hever skroget opp for å redusere kontaktflaten til vann. Akter er det et skjørt som sammen med viften reguleres for optimal drift under alle forhold. Fartøyet har god plass for passasjerer og stor plass til batterier under dekk. Framdriften besørges av pod-propeller.

SES-X EL27 PAX kan ta 162 personer og kjøre i 36 knop.
SES-X EL27 PAX kan ta 162 personer og kjøre i 36 knop. Foto: SES-X

Modellnavnet EL27 PAX indikerer at det er 27 meter langt og beregnet for passasjerer. Det er 8,5 meter bredt og har plass til 162 passasjerer som kan transporteres opptil 40 nautiske mil i 36 knop. Det stikker 1,2 meter dypt før det kommer opp i fart, og viftene kjøres slik at kun 0,8 meter av skroget er i vann og flyter på en pute av luft.

– EL27 PAX kombinerer det beste av skrogdesign, luftputeteknologi og avanserte kontrollsystemer, sier senioringeniør Olav Aagaard.

Selskapet mener at deres konsept er såpass enkelt at risikoen er liten. Skroget er utviklet med CFD-programvare og testet i slepetank i Trondheim.

 Framdriften besørges av Volvo Penta pod-propeller med Danfoss elektromotorer. Batteriene er utviklet av norske ZEM, der Volvo Penta kjøpte seg inn med 60 prosent eierandel i juni 2021.

Les også

 

Prisløft?

Foreløpig har ingen av konsortiene laget noe eksakt regnestykke for pris og økte kostnader med ny teknologi. Neste fase i prosjektet «Fremtidens hurtigbåter» har som mål å kunne spesifisere i såpass stor detalj at byggeverft og leverandører kan gi pris.

ESNA, som allerede har levert til offshore havvindsektoren og vet sånn cirka hva et fartøy vil komme på.

– Vi har fått pris fra verft. Vi er klare til å bygge, sier Espeland.

Heller ikke Transportutvikling ser mange hindre som skal overkommes.

 – Vi regner med at fartøyet vil være klart til å bygges som en full skala demonstrasjonsbåt mot slutten av neste år, sier Lilloe-Olsen.

Olav Aagaard i SES-X sier at de skal være klare med prisestimat utpå nyåret.

Administrerende direktør Torbjørn Bringedal i LMG Marin sier at det ikke er helt enkelt å sammenligne pris med tradisjonelle hurtigbåter.

Dyr investering - lav driftskostnad

Han påpeker at energikostnaden, eller drivstoff, er dominerende i hurtigbåtanbud. Selv med den ekstra investeringen i ny teknologi og batterier kan en nullutslippsvariant likevel oppnå beste tilbud. Spesielt når fylkeskommuner inkluderer krav til biodiesel dersom en skal bruke dieselmotorer, evalueringskriterier som favoriserer nullutslipp og lavt energiforbruk.

– Jeg tror ikke vi vil få så mange 1-til-1 sammenligninger mot dieseldrevne ruter. Man må også ta med i regnestykket at vi bruker halve energien og dermed kan ha halvparten så stort batteri om bord og tilsvarende mindre elektrisk fremdriftsløsning. De nye konseptene muliggjør ruter som ellers ikke kunne ha vært på nullutslipp, sier Bringedal.

Trygve H. Espeland sier at en batteridreven «Fremtidens hurtigbåt» kan bli 30-40 prosent dyrere enn en konvensjonell, dieseldrevet hurtigbåt.

– Den største bidragsyteren til prisøkning er kostnad av batteri og elektriske systemer. Men i og med at båten bruker mye mindre energi ved høy fart, blir totalkostnader konkurransedyktig fordi operasjonskostnader blir lavere, sier Espeland.

Han poengterer også at framtidas hurtigbåter gir kortere reisetid og mulighet for bedre rutetilbud. Ved økt hastighet frigjøres mer tid til å lade.

– Da kan dagens rutetilbud løses med batteri og nullutslipp, sier Espeland.

Les også

Kommentarer:
Du kan kommentere under fullt navn eller med kallenavn. Bruk BankID for automatisk oppretting av brukerkonto.