Schiffspropeller sparen Treibstoff

Seedorf weiß, wovon er spricht. Er lehrt an der Hochschule Bremerhaven Schiffsbetriebstechnik. Früher ist er selbst als Schiffsingenieur auf Containerschiffen von Hamburg Süd und Maersk gefahren, zudem ist er Maschinenbau-Ingenieur mit Master Abschluss.

An der Bremerhavener Hochschule beschäftigt sich Seedorf vornehmlich mit der Energieoptimierung von Schiffen. Dabei erkennt er auch im Ersatz alter Schiffspropeller Potenzial für die Dekarbonisierung, wie er bei einem Gespräch im Haus C der Hochschule erläutert. Dort an der Columbusstraße ist in Bremerhaven traditionell die Schiffs(betriebs)technik angesiedelt.

Generell fahren viele (Fracht-)Schiffe heute langsamer als noch vor wenigen Jahrzehnten, stellt Seedorf fest. Dies ist als „slow steaming“ bekannt und senkt Treibstoffkosten und Emissionen. Der Ingenieur beobachtet in dem Zusammenhang, dass immer wieder Schiffe, die ursprünglich für höhere Geschwindigkeiten konzipiert wurden, heute baulich auf die niedrigeren Geschwindigkeiten angepasst werden.

Das geschehe etwa durch neue Bugformen und neue Propeller, die die alten ersetzen. So ließen sich „erhebliche Kraftstoffeinsparungen“ realisieren. Seedorf macht deutlich, dass beides zusammengehört und spricht von einer „Propeller-Rumpf-Interaktion“. Denn der Rumpf verwirbele das Wasser, und diese Verwirbelungen treffen auf den Propeller. Um sie zu reduzieren und damit die Effizienz der Propeller zu erhöhen, könne man die Rumpfformen verbessern.

Bei Propelleranpassungen an bestehenden Schiffen kämen dabei „Leitvorrichtungen“ wie Ringe oder Düsen vor den Propellern zum Einsatz. Bei Neubauten sei eine optimierte Formgebung des Achterschiffs im Vergleich zu älteren Konstruktionen möglich.

Tendenziell wachsen die Propeller der Schiffe: „Man versucht, den Propeller so groß wie möglich auszulegen.“ Das hänge mit der Drehzahl zusammen, weiß Seedorf. Die Drehzahl würde zum einen gedrosselt, weil die Schiffe eben heute oft langsamer fahren. Und zum zweiten aus Effizienzgründen. Denn eine geringere Drehzahl bedeute weniger Strömungsverluste am Propeller und damit einen höheren Wirkungsgrad.

Grob gerechnet sei die Drehzahl bei Frachtern in den vergangenen etwa zehn bis 15 Jahren von um die 100 auf um die 65 Umdrehungen pro Minute gesunken. „Um trotzdem genug Schub übertragen zu können, nimmt man dann eben diesen großen Propeller.“ Beschränkt werde das Größenwachstum letztlich durch den Tiefgang der Schiffe.

Es geht dabei um die optimale Drehzahl, die auf das jeweilige Fahrprofil abgestimmt ist. Trotzdem können die Festpropeller, die für große Schiffe Standard sind, mit verschiedener Drehzahl gefahren werden, um die gewünschte Schiffsgeschwindigkeit zu erreichen. Demgegenüber kann mit Verstellpropellern bei derselben Drehzahl durch das Verstellen der Propellerflügel die Geschwindigkeit verändert werden.

Ein Propellerflügel funktioniere im Prinzip wie ein Flugzeugflügel, erklärt der Dozent, der angehende Schiffsbetriebstechniker unterrichtet. Beide Bauteile würden unter einem bestimmten Winkel angeströmt, der Flugzeugflügel von Luft, der Propellerflügel von Wasser. Luft und Wasser erzeugten jeweils eine Auftriebskraft, die senkrecht auf Flugzeug- beziehungsweise Propellerflügel stehe. „Man könnte sich das so vorstellen, dass ein Propellerflügel vom Schiff ein Flugzeugflügel ist, der eben die ganze Zeit im Kreis fliegt.“

Die hydrodynamische Optimierung von Propellern sei zwar wichtig, bilanziert der Schiffsingenieur. Allerdings: „Es muss sehr viel mehr noch passieren in dem großen Zusammenhang der Dekarbonisierung.“