Moderne Schiffe setzen wieder Segel

Stuttgart - Die Zeit der großen Segelschiffe kommt wieder: Eine Art überdimensionaler Kinderdrachen hängt vor dem Schiff Beluga Sky Sails, das am kommenden Montag von Bremen zu seiner Jungfernfahrt nach Venezuela aufbrechen soll. Das drachenartige Segel gibt dem Frachter zusätzlichen Schwung. In verschiedenen Stadien der Entwicklung sind Frachtschiffe, von deren Deck mächtige Masten aufragen, an denen sich herkömmliche Segel im Wind blähen oder starre, dünne Metallflächen jedes günstige Lüftchen einfangen und in Antrieb umwandeln. Auf einem anderen Schiff drehen sich riesige Blechzylinder im Wind und treiben das Fahrzeug auf diese Weise vorwärts.

Solche Konstruktionen funktionieren alle nach dem gleichen Prinzip: Die Fläche fängt den Wind ein und drückt oder zieht das Schiff mit seiner Kraft vorwärts. Anders als bei Segelschiffen früherer Zeiten arbeiten in solchen Frachtern zusätzlich riesige Dieselmaschinen. Die Windenergie liefert nur einen Teil des Antriebs, spart aber zwischen zwei und 40 Prozent des normalerweise benötigten Brennstoffs. Eine Tonne davon kostet zurzeit um die 450 US-Dollar, und ein Schiff braucht eine große Menge Sprit. Sind Segel also die lohnende Neuentdeckung?

Virtuelle Frachter-Regatta

Um diese Frage zu klären, lässt Gonzalo Tampier von der Technischen Universität Berlin (TUB) Frachtschiffe zwischen Le Havre in Frankreich und Miami in Florida über den Atlantik sowie zwischen Yokohama in Japan und San Francisco in Kalifornien oder Valparaiso in Chile fahren. Danach rechnet er aus, wie viel Energie verschiedene Segeltypen der Reederei auf dieser Strecke sparen. Und da niemand Geld in einen Großversuch auf den Weltmeeren stecken möchte, bewegen sich die Schiffe des chilenischen Ingenieurs nur in einem Computerprogramm vorwärts.

In das Programm eingebaut hat Gonzalo Tampier Daten zu den Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen, die Satelliten zwischen 1997 und 2001 alle sechs Stunden gewonnen haben. Der virtuelle TUB-Frachter fährt also im Computer durch das echte Wetter der letzten Jahre über den Atlantik und den Pazifik. Wenige Prozent der Antriebskosten spart ein schnelles Container- oder Passagierschiff mit Hilfe der Windenergie, meldet das Programm anschließend. Da lohnt es kaum, die Segel zu hissen, auch wenn dazu längst keine Matrosen mehr in die Takelage klettern, sondern ein Knopfdruck auf der Brücke die Segel vollautomatisch ausbringt oder einrollt.

Viel besser sieht die Situation aus, wenn ein Frachter in langsamer Fahrt mit nur zehn Knoten über die Weltmeere schippert. Dann sparen die Segel im günstigsten Fall 44 Prozent der Energie, meldet der Computer Gonzalo Tampier. Am ehesten lohnt sich das Segeln daher mit sogenannten Massengutfrachtern, die zum Beispiel Getreide oder Kohle von Australien in den Rest der Welt liefern. Bei einer Passagierfähre dagegen, die möglichst schnell Passagiere und Fracht pünktlich zum Ziel bringen will, rentiert sich die Windenergie am wenigsten.

Das moderne Segeln müsste erst erprobt werden

Am meisten Energie sparen die Frachtschiffe, wenn der Kapitän auch kleinere Umwege in Kauf nimmt, um den Wind möglichst gut auszunutzen und trotzdem pünktlich anzukommen. Gonzalo Tampier meint daher, man sollte zunächst in die Erforschung der Windenergie für Frachtschiffe investieren. Denn man kann kaum einen herkömmlichen Frachter mit Masten ausrüsten und den Kapitän lossegeln lassen. Das System müsste zunächst von Grund auf erprobt werden, weil heutige Schiffe andere Formen und Strukturen als die Frachtsegler der vergangenen Jahrhunderte haben.

Weil die Windverhältnisse in tropischen Gewässern ganz anders als in höheren Breiten sind, eignet sich für jede Strecke ein anderer Segeltyp, der den jeweils vorherrschenden Wind am besten ausnutzt. Fährt das Schiff also nur zwischen Yokohama und San Francisco, sollte es eine andere Takelage haben als der Frachter, der den ruhigeren tropischen Pazifik durchquert, um nach Valparaiso zu kommen.

Tempolimit würde noch mehr sparen

Auf eine ganz andere Technik, die ohne große Entwicklung sofort jede Menge Energie und Kosten spart, weist Günther Clauss hin, der an der Technischen Universität Berlin das Fachgebiet Meerestechnik leitet, an dem auch Gonzalo Tampier arbeitet: "Vor allem die schnellen Schiffe könnten einfach langsamer fahren!" Grundlage dieses Vorschlags ist ein einfacher physikalischer Zusammenhang: Der Verbrauch oder die Antriebsleistung eines Schiffes steigt mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit.

Der Leiter der strategischen Forschung und Entwicklung beim für die Sicherheits- und Qualitätsstandards auf See zuständigen Germanischen Lloyd in Hamburg Pierre C. Sames ergänzt diese physikalische Theorie mit einem Beispiel: Fährt ein schnelles Containerschiff zwischen verschiedenen Häfen Ostasiens und Europas mit 25 Knoten oder 46 Kilometern in der Stunde, ist es auf einer typischen Rundreise etwa 41 Tage lang auf See unterwegs und verbringt 17 weitere Tage in Häfen. Senkt das gleiche Schiff sein Tempo nur um zwölf Prozent auf 22 Knoten, spart es ein sattes Viertel der installierten Leistung und entsprechend große Mengen Treibstoff. Der Zeitverlust hält sich in Grenzen: Statt insgesamt 58 Tage ist der langsamere Frachter jetzt knapp 63 Tage lang auf See und in Häfen unterwegs. Er braucht also nicht einmal neun Prozent mehr Zeit, um ein Viertel der Treibstoffkosten zu sparen. Da sich die Spritkosten allein im vergangenen Jahr um mehr als 60 Prozent erhöht haben, ist ein Tempolimit auf hoher See also nicht nur für den Klimaschutz sinnvoll.