Von Kaiserpinguinen abgeschaut: Chinesische Ingenieure pumpen Luftblasen unter Schiffe und sparen 5 Prozent Energie

Große Frachtschiffe verbrauchen täglich viele Tonnen Treibstoff. Ein erheblicher Teil der Energie geht verloren, weil das Wasser den Schiffsrumpf abbremst. Chinesische Ingenieure nutzen nun Luftblasen unter Schiffen, um diesen Widerstand zu verringern. Bei einem 50.000-Tonnen-Tanker sank der Nettoenergieverbrauch während eines fünfmonatigen Praxistests nach Angaben des Entwicklers um rund fünf Prozent. Bei einem Verbrauch von 20 Tonnen Treibstoff am Tag entspräche das rechnerisch einer Ersparnis von einer Tonne.

Hinter der Technik steht das Shanghai Merchant Ship Design and Research Institute (SDARI), eine Tochter des chinesischen Schiffbaukonzerns China State Shipbuilding Corporation. Wie das Nachrichtenportal Shobserver berichtete, befindet sich der Tanker bereits im regulären Betrieb. Kompressoren pumpen dafür kontinuierlich Luft unter den Schiffsboden. Die entstehenden Blasen verringern die Reibung zwischen Rumpf und Wasser, sodass der Antrieb weniger Energie benötigt.

Ein ähnliches Prinzip ist aus der Natur bekannt: Kaiserpinguine können beim Schwimmen Luft aus ihrem Gefieder freisetzen. Die Luftblasen verringern den Wasserwiderstand und ermöglichen es den Tieren, schneller durchs Wasser zu gleiten.

Wie Luftblasen Schiffe energieeffizienter machen

Das sogenannte Bubble Lubrication System (BLS) erzeugt unter dem Schiffsboden eine Mischung aus Luft und Wasser. Diese verändert die Strömung unmittelbar am Rumpf. Anders als bei einem herkömmlichen Schiff gleitet der Boden dadurch teilweise durch ein Gemisch aus Wasser und Luft statt ausschließlich durch Wasser.

Die chinesischen Ingenieure haben das System inzwischen in einer zweiten Generation weiterentwickelt. Während die erste Version noch manuelle Eingriffe erforderte, passt die neue Anlage die Luftzufuhr automatisch an die jeweiligen Fahrbedingungen an.

Intelligente Steuerung spart zusätzlich Energie

Dafür kombiniert das System mehrere technische Funktionen:

• Automatische Luftzufuhr: Die Anlage berücksichtigt Geschwindigkeit und Tiefgang des Schiffes, also wie tief der Rumpf im Wasser liegt.
• Sparsamere Kompressoren: Eine verbesserte Luftversorgung soll den Strombedarf für die Erzeugung der Blasen reduzieren.
• Digitale Überwachung: Das System kontrolliert den Energieverbrauch während der Fahrt und wertet die Betriebsdaten laufend aus.

Der Strombedarf der Kompressoren ist dabei entscheidend. Die Anlage spart nur dann insgesamt Energie, wenn der geringere Widerstand mehr Antriebsenergie einspart, als die Luftversorgung verbraucht. Die gemeldeten fünf Prozent beziehen sich bereits auf diese Nettoeinsparung.

Eine Tonne Treibstoff pro Tag ist eine Modellrechnung

Wie die South China Morning Post berichtete, basiert die genannte tägliche Treibstoffersparnis auf einem angenommenen Verbrauch von 20 Tonnen. Eine tatsächlich gemessene Einsparung von einer Tonne pro Tag ist damit nicht belegt.

Zudem können die Ergebnisse je nach Schiff unterschiedlich ausfallen. Rumpfform, Geschwindigkeit und Beladung beeinflussen den Wasserwiderstand. Vollständige unabhängige Messdaten des Tankerversuchs liegen bislang nicht öffentlich vor. Die Einsparung von fünf Prozent beruht auf Angaben des Entwicklers.

Neue Technik kommt auch auf Containerschiffe

Bereits im April 2022 testeten chinesische Ingenieure die erste Generation des Systems auf einem Containerschiff mit Platz für 1.800 Standardcontainer. Im darauffolgenden Monat begann die Entwicklung der verbesserten Version.

Ein weiteres Schiff mit einer Kapazität von 3.300 Standardcontainern soll ebenfalls die neue Anlage erhalten. Nach Angaben von SDARI eignet sie sich für unterschiedliche Antriebsarten, darunter Flüssigerdgas, Methanol, Ammoniak und Strom. Die italienische Klassifikationsgesellschaft Rina und die China Classification Society haben die Technik nach Angaben des Entwicklers geprüft.

Luftblasen machen Torpedos extrem schnell

Auch bei Hochgeschwindigkeitstorpedos wird der Wasserwiderstand mithilfe von Gas verringert. Anders als bei Schiffen bewegen sich diese Torpedos innerhalb einer großen gasgefüllten Blase durch das Wasser. Dadurch kommen sie kaum noch mit dem umgebenden Wasser in Kontakt. Manche dieser Torpedos erreichen auf diese Weise außergewöhnlich hohe Geschwindigkeiten.

Bei Frachtschiffen funktioniert die Technik anders. Statt einer großen Gashülle erzeugen die Kompressoren viele kleine Blasen entlang des Schiffsbodens. Sie verringern die Reibung bei normaler Fahrt, ohne dass das Schiff seine Geschwindigkeit erhöhen muss.

Kurz zusammengefasst:

• Chinesische Ingenieure pumpen Luftblasen unter Schiffsrümpfe, um die Reibung mit dem Wasser und damit den Energieverbrauch zu verringern.
• Bei einem 50.000-Tonnen-Tanker sank der Nettoenergieverbrauch während eines fünfmonatigen Praxistests laut Entwickler um rund fünf Prozent.
• Eine automatische Steuerung passt die Luftzufuhr an die Fahrbedingungen an; unabhängige Messdaten zur tatsächlichen Einsparung liegen bislang nicht vor.

Übrigens: Pinguine beeinflussen ihre Umwelt sogar an Land. Ihre Ausscheidungen düngen Schneealgen, die antarktische Schneeflächen grün färben und deren Aufnahme von Sonnenenergie erhöhen. Wie dadurch die Schneeschmelze beschleunigt werden könnte, mehr dazu in unserem Artikel.

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