Hurtigbåt: Klarer Kristiansund-Trondheim på batteridrift

Gründerselskapet Flying Foil mener at selv temmelig lange hurtigbåtstrekninger kan dekkes med batteridrevne katamaraner.

Flying Foil-gründerne er i full gang med å teste ut en 7 meter lang prototyp på 1,5 tonn i Trondheimsfjorden.

Prototypen tilsvarer en skalert modell av en 30 meter lang katamaran med 275 sitteplasser, batteridrift og marsjfart på 40 knop.

Foilene er vinger under vann som ved hjelp av flaps løfter selve skroget opp fra vannet. Det gir lavere motstand og dermed bruker båten 30–60 prosent mindre energi for fremdrift. Foiler betyr også behageligere reise for passasjerer, selv i grov sjø og med høy fart.

Raskere i mål

Dermed kan overgangen til nullutslipps hurtigbåter gå raskere og man trenger ikke vente på utvikling og utbygging av en hydrogen-infrastruktur.

Flying Foil har sammen med Brødrene Aa, Westcon Power & Automation og NTNU gjennomført et omfattende utviklings- og utredningsprosjekt for Trøndelag Fylke. De var én av fem konstellasjoner som har jobbet med flere fylkers felles prosjekt for å utvikle framtidas hurtigbåt.

Batteri- og hydrogendrift har blitt evaluert på like vilkår, og konklusjonene er at begge deler vil være mulig å gjennomføre innen få år.

Ved å benytte batterier, tas noe av den tekniske risikoen ned ettersom hydrogenteknologien foreløpig ikke er kommet like langt.

Økonomivalget

Hovedforskjellen ligger imidlertid i prisen – en batteribåt vil være billigere både ved investering/kapitalutgifter (capex) og drift (opex), enn hydrogendrift.

– Så lenge man har en situasjon der det er fysisk mulig å velge batterier framfor hydrogen, vil nok økonomien gjøre at man velger batterier, sier John Martin Kleven Godø, en av gründerne.

Hittil har batterier blitt sett på som altfor tunge for en hurtigbåt. Paradoksalt har Flying Foil løst utfordringen med å klare ca. 176 kilometer (96 nm) med batterier ved å øke farten. Det tilsvarer Trondheim-Kristiansund.

– Vårt oppdrag i utviklingskontrakten var å se om man kunne få til nullutslippsdrift og samtidig opprettholde reisetilbudet man har i dag, sier Godø.

Fart og ladetid

Økt fart – fra 34 knop til 40 knop, betyr mer tid til lading i hver ende, ca. 30 minutter. I tillegg legges det opp til to korte stopp for klattlading underveis. For passasjerene blir reisetilbudet ikke noe dårligere enn i dag, verken med tanke på reisetid eller frekvens.

Katamaranen, kalt Flyer 30, har plass til 275 passasjerer. Batteripakkene er på totalt 4,4 MWh. Nøkkelen er riktig batteritype med fordelaktig C-rate (det vil si hvor fort batteriet lades opp/ut).

Lønnsomhet og tid

I et regnestykke Flying Foil har satt opp med investering og åtte års drift, vil batterikatamaranen med foiler være vesentlig billigere per fartøy enn en konvensjonell katamaran med hydrogen.

– Vi har gjort simulering og utredning av hvordan vår teknologi kan forbedre fremtidens nullutslippsbåter, sier Godø.

Flying Foil har satt opp summen av innkjøps- og driftskostnad på drivlinja på fire alternative fartøyer for Trondheim – Kristiansund.

– Vår teknologi åpner for at man kan kjøre en batteribåt heller enn en hydrogenbåt, med påfølgende kostnadsreduksjon på ca. 180 millioner kroner per fartøy gjennom en anbudsperiode, sier Godø.

Sjøsyke og akselerasjon

Han sier at deres Flying Foil har 88 prosent mindre vertikale akselerasjoner, det vil si de bevegelsene som gjør passasjerene sjøsyke, i gjennomsnitt gjennom 12 måneders simulering.

– Dette til tross for en økning i hastighet fra 34 til 40 knop, sier Godø.

Han sier at økt fart i værutsatte strøk og ruter også kan bety at det kan brukes mindre båter. med færre seter. På noen værutsatte ruter brukes det i dag større båter enn det er passasjergrunnlag til, for å gjøre turen mulig.

– Å sette inn en liten hydrofoilbåt her vil være litt som å bruke et lite og sofistikert verktøy, heller enn slegge, til å løse et problem, sier Godø.

Digital tvilling

Flying Foil bygget i fjor en prototyp som nå benyttes til å teste teknologien og finjustere kontrollsystemet for foilene.

– Hovedmålet med testingen er å verifisere digitale simuleringsmodeller – eller digitale tvillinger om man vil – for fartøyet, sier Jarle Kramer, den andre gründeren bak selskapet.

– Ved å ha gode simuleringer kan man teste og optimalisere veldig mye digitalt. Det være seg vingegeometri for minimal motstand, kontrollalgoritmer, strategier for takeoff og landing og håndtering av eventuelle nødssituasjoner. Vi gjør all utvikling digitalt, og bruker prototypen som en lærings- og valideringsplattform, sier Kramer.

Flyr i jevn høyde over sjøen

Gründerne Godø og Kramer prøvde først med manuell styring, men fant fort ut at deres egenutviklete kontrollsystem med MRU (bevegelsessensor – motion reference unit) fra Kongsberg gjorde en langt bedre jobb.

– Det begynte med en god del husking opp og ned, før vi fikk tunet systemet og vi kunne fly i jevn høyde over sjøen, sier Godø.

Fly er ikke et helt tilfeldig valgt ord.

– Dette bygger på samme prinsipp som med flaps på fly, sier Kramer.

Hands on

Både skrog og flaps er bygget hos Brødrene Aa, mens all utrustning er gjort av Flying Foil i Trondheim.

– Når man sitter og tegner og programmerer er det en stor fordel å ha noen timer i verkstedet bak seg, så man vet hvordan karbonfiberstøp, maskinerte deler, servomotorer og annet utstyr faktisk er å jobbe med. Alle våre ansatte jobber delvis i verksted og delvis på kontor. Vi tror dette er et fint prinsipp, sier Kramer.

Pilot E

Planen nå er å jobbe med å finslipe teknologien og sikte på kunne levere en fullverdig hurtigbåt til de første lav- eller nullutslippsanbud for hurtigbåter.

De første lyses ut i Vestland fylke (tidligere Sogn og Fjordane). Kramer og Godø sitter og regner på mulighetene for å dekke opp behovet med katamaraner med batterier og foiler.

Utviklingen av Flying Foil-teknologien skjer i et Pilot E-program med partnerne Brødrene Aa (skrog), Westcon Power & Automation (elektriske systemer), NTNU og Fosen Namsos Sjø. Fire konsortier fikk i desember 2018 støtte gjennom Pilot E til å utvikle nullutslippsbåter.

Flying Foil har også justert forretningsprofilen.

Målet er ikke nødvendigvis å levere komplette hurtigbåter med foiler, men å beregne, utvikle og levere foiler som kan tilpasses eksisterende katamaraner.

Nøkkelen her er utforming av foilene, plassering av disse, og styringssystem tilpasset ulike katamarantyper.