Nye hurtigbåter kan bli renere med norsk teknologi

Norge har teknologi og kompetanse til å utvikle hurtiggående katamaraner som kan dekke de lengste rutene. Men noe mangler.

– På mindre enn fem år kan vi ha klar en nullutslipps hurtiggående passasjerkatamaran for 20–35 knop med plass til 150–250 passasjerer. Men da må det politisk vilje og handlekraft til, sier professor Sverre Steen ved Institutt for marin teknikk (IMT) ved NTNU.

Han fastslår at Norge har et bredt miljø som kan kommersialisere passasjerkatamaraner med foiler i løpet av få år. Det kan bidra til å løse noen av utslippsutfordringene innen persontransport også over lengre strekninger.

Norge har som mål å kutte utslipp fra innenriks skipsfart med 50 prosent innen 2030, og videre ned til null i 2050. Det betyr at hurtigbåter må bytte fra dieselmotorer til batterielektrisk framdrift eller hydrogen og brenselceller.

– Vi har kompetente verft, kunnskap om foilteknologi og batterielektriske miljøer, og vi har flere selskaper som kan kontrollsystemer. Myndighetene må bidra til å sette klare krav til nullutslippsdrift i anbud, og de må stå fast på dem. Da vil rederiene få trygghet til å investere, sier Steen.

Eksportmulighetene er store om norsk industri lykkes med å utvikle nullutslipps passasjerbåter. Nasjoner med hurtigbåttransport sliter med de samme utfordringene: Målt per kilometer transport er hurtigbåter svært energikrevende og får dermed svært høye utslipp.

Kan gjenerobre tronen

Foreløpig er det få selskaper og nasjoner som har løsninger klare. Svenske Candela har lykkes med mindre passasjerkatamaraner med foil, og britiske Artemis jobber med det samme.

Allerede på 1990-tallet ble det levert foilkatamaraner fra Norge med hastighet opp i 50 knop. Fokus var kun på fart, og det ble for kostbare løsninger. Nå er materialteknologien bedre, og sensorikk og datakraft nok til foilstyring og nye propelløsninger er tilgjengelig. Det er ikke krav om 50 knop, men 20–35 knop i rutedrift.

– Norge var sammen med Australia de fremste på utvikling av passasjerkatamaraner, men bare vi hadde foilløsninger. Lederrollen kan vi ta tilbake. Vi har forutsetningene og vi har miljøer, teknologi og kompetanse, sier Steen.

Ifølge en ny studie, gjennomført som en del av prosjektet Zero Emission passenger Vessel Services (ZEVS), er det flere tekniske muligheter for å kutte utslipp fra hurtigbåter. Men det er ingen enkel vei til målet.

Testet alternativer

En gruppe forskere fra NTNU, Transportøkonomisk institutt (TØI) og Institutt for energiteknikk (Ife) har utviklet flere modeller og metoder som er brukt til å kartlegge forskjellige alternativer for å kutte utslipp fra hurtigbåter.

Valg av løsning er avhengig av blant annet lengde på ruter, størrelse og hastighet på fartøyene, fartsområder og rutetider. Grunnlaget er hentet inn fra reelle seilingsdata fra 85 hurtigbåter på 95 ruter gjennom hele 2019.

For å finne beste løsning kombinerte forskerne følgende kilder og metoder:

• AIS-data (automatisk identifikasjonssystem) fra norske hurtigbåter

• Modeller for fartøymotstand og energiforbruk

• Modeller for fartøymasse

• Simulering av faktiske ruter og hastighetsprofiler

Hovedforfatteren av studien er John Martin Kleven Godø. I forbindelse med hans doktorgradsarbeid i hydrodynamikk er det utviklet verktøy som viser sammenhengen mellom fart, vekt og motstand for hurtigbåter.

Verktøyet blir brukt til å optimalisere størrelsen på skrogene ut ifra energibehovet på rutene, slik at skroget kan bære den ekstra vekten som kommer fra nullutslippsdrivlinjer uten å måtte redusere passasjerantall, hastighet eller andre sentrale faktorer. Sammen med de øvrige modellene, studerte forskerne fire ulike energivalg og løsninger.

• Batterielektrisk drift

• Batteridrift med ett batteribytte

• Batteridrift med to batteribytter

• Hydrogendrift med brenselceller – uten etterfylling underveis

Studien konkluderer med at det teknisk sett er mulig å bytte ut diesel med nullutslippsløsning – i hovedsak batterier.

Men batterier har høy vekt per energienhet. Dermed øker hurtigbåtens vekt, og motstanden i vann blir høyere. Det kan løses ved å forlenge skrogene og ved ett eller to batteribytter. I Oslofjorden er batteribytteteknologi under utprøving. Der måtte skrogene forlenges for å ta den ekstra vekten.

Studier viser at en langt bedre måte å løse vekt- og energiproblemet på, er å sette på foiler – det vil si «vinger under vann».

Hydrofoiler løfter skroget ut av vannet og dermed fjernes mye av motstanden. Uansett hva slags energisystem som sørger for framdrift, gir minst mulig motstand i vannet gevinst.

– Med foiler reduseres energibehovet med cirka 38 prosent, sier Godø.

Han peker også på en sekundæreffekt av foiler. Man kan bygge mindre og lettere båter, som igjen betyr mindre energibehov.

– Når vi tar et gjennomsnitt av den kombinerte energibesparelsen for den norske hurtigbåtflåten, blir den omtrent 46 prosent, sier Godø.

Hurtigbåter med foiler trenger litt ekstra kraft for å komme opp i fart, slik at skroget løfter seg ut av vannet. Ifølge Godø har det minimal betydning for det totale energibehovet.

– Batteriene må ha nok effekt til «lift off», men den ekstra kraften utgjør bare noen få prosent av fartøyets totale energibehov. Det er ikke der slaget står for elektriske hurtigbåter med foiler, sier Godø.

Lange ruter

Ut fra distanser og seilingsmønstre viser studien at 78 prosent av hurtigbåtflåten kan elektrifiseres uten ytterligere tiltak som batteribytte eller foiler. Dette er imidlertid fartøyene som går på de korteste rutene, og som dermed bruker minst diesel. Besparelsen utgjør dermed ca. 31 prosent av utslippene fra flåten.

Klimaverstingene er noen få lange strekninger med mange stopp underveis.

En av dem er Nordlandsekspressen mellom Bodø og Sandnessjøen. Det er en av landets lengste og tøffeste hurtigbåtruter. Den er brukt som eksempel for å studere mulige nullutslippsløsninger.

Kan Nordlandsekspressen gjøres utslippsfri, kan alle, viser studien.

Ruten trafikkeres nå av to katamaraner. En av dem er MS «Elsa Laula Renberg». Hurtigbåten er bygget i karbonfiber, med plass til 220 passasjerer. Fire dieselmotorer sørger for en marsjfart på 33 knop på den 220 kilometer lange turen.

Det er ikke tid til å lade underveis. Utviklingen av batterier med lavere vekt og høyere energiinnhold (for eksempel faststoffbatterier), kombinert med foiler, betyr at strekningen sannsynligvis kan seiles helt utslippsfritt om noen år.

Med dagens teknologi kan strekningen likevel elektrifiseres dersom fartøyet bytter batteripakker to ganger underveis. Foreløpig er det kun i Oslofjorden batteribytte er under utprøving. Dersom hurtigbåtene på Nordlandsekspressen får foiler, kan strekningen seiles med bare ett batteribytte.

Energikrevende

Hydrogen og brenselsceller er også et nullutslippsalternativ for ruten. Men ved å se på totalt energibehov fra hydrogenproduksjon til drift av hurtigbåt, kommer brenselceller svært dårlig ut.

Hydrogen framstilt ved elektrolyse er svært energikrevende. Hele 70 prosent av energien går tapt sammenliknet med om man bruker elektrisitet direkte.

Sammenlignet med batteridrevet hurtigbåt ladet med 100 prosent fornybar energi, kommer hydrogen spesielt dårlig ut dersom man regner med europeisk energimiks som inneholder mye fossilt. I verste fall er hydrogen 111 prosent mer forurensende enn diesel.

Sverre Steen har en klar oppfordring til politikerne:

– Glem hydrogen som energibærer for hurtigbåter. Sett krav til nullutslipp når fylker og kommuner skal lyse ut nye hurtigbåtanbud. Med den norske samarbeidsmodellen utløses kreativitet og innovasjon som resulterer i gode løsninger med stort eksportpotensial.

Han viser til at Norge har vært på riktig vei, men «feiget ut».

Oppmuntret av regjeringens planer om å stille strenger utslippskrav til hurtigbåter, satte flere fylkeskommuner i 2017 i gang et utviklingsprosjekt: «Fremtidens hurtigbåt». En rekke norske aktører, fra verft til utstyrs- og systemleverandører, satte seg sammen.

Insentiver

Fem løsninger ble utviklet, men prosjektet «Fremtidens hurtigbåt» falt gradvis sammen ettersom staten ikke fulgte opp lovede krav til utslippskutt i hurtigbåtanbud. Fylkene fikk ikke pisken de trengte, mens verftene og leverandørene mistet gulroten.

Oppmuntret av den omtalte studien og vissheten om at klimakravene skrus til nasjonalt og internasjonalt samt at fossilt brensel blir dyrere, mener Steen at tiden er inne til å satse på nytt.

Under behandlingen av revidert nasjonalbudsjett i juni, ble det bevilget 100 millioner kroner til utvikling av utslippsfrie hurtigbåter. Budsjettenigheten inneholder også en anmodning til regjeringen om å jobbe for strengere utslippskrav og mål om nullutslippskrav fra 2029.

Det får verken John Martin Kleven Godø eller Sverre Steen til å juble.

– Det går for smått. Dette har de hatt på agendaen i svært mange år, men datoer og krav utsettes igjen og igjen, sier Steen.

Godø legger til:

– Det står ikke på innsats og vilje. Det er fint med penger til forskning, men det vi trenger er egentlig insentiver til industrialisering. Vi må få anbud som reelt sett insentiverer lav- eller nullutslipp, samt midler til drift av disse rutene. Kommersiell konkurranse uten teknologiføringer vil sørge for at vi får frem de beste og rimeligste løsningene.

Artikkelen ble først publisert på Gemini.no

Oslofjorden fikk fred fra fiskerne – sånn går det nå