Kennis wedstrijdzeilers toegepast in transport
Vrachtschepen onder zeil
Hans Buitelaar | woensdag 16 juni 2021
Zeevaart, Jachtbouw & Watersport
Zeilende scheepvaart keert terug. Er zijn op dit moment wereldwijd transportschepen in aanbouw die gedeeltelijk of helemaal worden voortgestuwd door windkracht. Transporteurs verwelkomen het duurzaam vervoer. Classificatiebureaus DNV GL en Bureau Veritas hebben de veiligheid en bedrijfszekerheid van windvoortstuwing voor zeeschepen positief beoordeeld.
De groep die altijd is blijven zeilen – watersporters en plezierzeilers – heeft de terugkeer van de beroepsvaart naar windvoortstuwing gedeeltelijk mogelijk gemaakt. Het Franse jachtontwerp bureau VPLP heeft in de voorhoede van de wedstrijdzeilerij technieken ontwikkeld die heel betrouwbaar de snelheid kunnen voorspellen van zeilende schepen. Het VPP (velocity prediction program) is voor wedstrijdzeilers een bekend gegeven. De handicap systemen voor wedstrijdjachten zijn erop gebaseerd. Het was niet VPLP die het VPP ontwikkelde, maar de ontwerpers van dat bureau manifesteerden zich wel als meesters in het ontwikkelen van jachten die de kracht van de wind heel effectief in snelheid kunnen omzetten.
Oceanwings
Die kennis heeft het Franse ontwerpbureau ook toegepast op de veel grotere schaal van transportschepen. Dat leidde tot de ontwikkeling van een speciaal zeil, geschikt voor toepassing op grote schepen met zware lading: Oceanwings. De verticale vleugelprofielen op het dek van een schip geven met minder oppervlak in de wind even veel voortstuwend vermogen als veel grotere zeilen van doek zouden doen. Toch zijn de Oceanwings goed te strijken en kunnen ze worden verkleind bij veel wind (‘reven’ noemen zeilers dat).
De verticale vleugelprofielen van Oceanwings kunnen worden verkleind bij veel wind (beeld: AYRO). Tekst gaat verder onder de tekening.
De verwachting is dat Oceanwings zoveel voor de komst van zeilende beroepsvaart kunnen betekenen dat een nieuw bedrijf, onder de naam AYRO, is opgezet die ze op maat ontwerpt voor verschillende typen schepen. AYRO is partner in de ontwikkeling van twee van de nieuwe vrachtschepen met windvoortstuwing: de Canopée en de TradeWings 2500.
Zeil – LNG Hybride
Op de Poolse werf van Neptune Marine Shipyards in Szczecin is de Canopée in aanbouw. De Nederlandse scheepsbouwer verwierf de opdracht van het Franse consortium Alizes, die het hybride schip zal inzetten voor het transport van onderdelen van Ariane raketten. Onderdelen van de ruimteraketten worden door verschillende Europese partners gebouwd. De Canopée vaart langs Bremen, Rotterdam, Le Havre en Bordeaux om raketonderdelen te laden en brengt die naar Kourou in Frans Guyana, Zuid-Amerika.
Het 121 meter lange schip gebruikt niet alleen zeilen als voortstuwing. De vier Oceanwings op de boorden van het opendek schip zetten samen 375 vierkante meter zeil in de wind. De schroeven van elektrische pod drives leveren het vermogen dat naast de zeilkracht nodig is voor de kruissnelheid van 16 knopen. De pods worden voorzien van elektriciteit door scheepsmotoren die worden gestookt met LNG.
De Canopée gaat onderdelen van Ariane-raketten vervoeren (beeld: Neptune Marine Shipyards). Tekst gaat verder onder de foto.
Ten opzichte van een conventioneel schip dat vaart op zware stookolie, stoot de Canopée 35 procent minder koolstofdioxide uit, berekenden de ontwerpers van AYRO en het Franse scheepsarchitectenbureau Zéphyr & Boree. Een deel van die besparing wordt gehaald uit de diesel-elektrische installatie op LNG, een ander deel dankzij de zeilen. Het zeiloppervlak is ten opzichte van de maat van het schip te klein om voor de volledige voortstuwing te zorgen. Als de romp van Canopée klaar is, wordt het zeil-ondersteunde vrachtschip op de werf in Hardinxveld-Giessendam afgebouwd. Oplevering is gepland in de loop van 2022.
‘Europa kan leidende rol verwerven bij bouw van innovatieve schepen met windvoortstuwing’
Naast het overvaren van raketonderdelen kan de Canopée in de toekomst projectvracht vervoeren. Directeur Nils Joyeux van Zéphyr & Borée hoopt de hybride voortstuwing van de toekomst in handen te hebben: “We zien ernaar uit de potentie van windaandrijving te kunnen aantonen met de operationele inzet van Canopée. Het schip wordt in Europa gebouwd en we hopen dat hiermee een begin wordt gemaakt met een leidende rol van Europa voor de bouw van innovatieve schepen met windvoortstuwing.”
Containers onder zeil
Een tweede ontwerp met Oceanwings is de Trade Wings 2500. De romp is met 197 meter langer dan de Canopée en er zijn zes Oceanwings masten geplaatst, die samen 363 vierkante meter zeil in de wind zetten. De masten kunnen worden ingetrokken bij laden en lossen in de haven, zodat die niet in de weg staan. De TradeWings is een containerschip. Het ontwerp is ontstaan in een samenwerking van AYRO, VPLP design, Alwena Shipping en het Chinese scheepsontwerpbureau SDARI. De bouw van het schip is dan ook voorzien op een Chinese werf.
De masten van de TradeWings 2500 kunnen worden ingetrokken bij laden en lossen in de haven (beeld: Bureau Veritas). Tekst gaat verder onder de afbeelding.
In mei 2021 werd het ontwerp (in principe) goedgekeurd door Bureau Veritas. Daarmee is een belangrijke horde genomen in de toepassing van windaandrijving in de grote scheepvaart. Uit de calculaties blijkt dat de Trade Wings 2500 (met een capaciteit van 2,5 duizend 20 voets containers) 35 procent uitstootvermindering kan bereiken. Ook op dit schip is de voortstuwing een combinatie van LNG gestookte elektrische pod drives met zeilondersteuning.
Classificatie
Classificatiebureaus DNV GL en Bureau Veritas hebben de windvoortstuwing systemen bestudeerd en aan de hand van hun bevindingen regels geformuleerd waaraan deze moeten voldoen. DNV GL gaf in februari dit jaar een principe goedkeuring aan de Oceanwings van AYRO als systeem dat op zeeschepen onder keur kan worden geïnstalleerd. De AiP (Approval in Principle) betekent dat het systeem goed is bevonden, zodat een schip waarop het juist is geïnstalleerd, goedkeuring van DNV GL kan verwerven.
Bureau Veritas publiceerde zelfs de complete richtlijn Wind Propulsion Systems 206. De regels omvatten het beoordelen van windvoortstuwing in de ontwerpfase, een beoordeling van de veiligheid en interactie met andere systemen aan boord en voorschriften voor onderhoud en inspecties tijdens het gebruik.
Vervoerscontracten
Ambities voor het bezuinigen op brandstof zijn veel hoger bij de ontwikkeling van Neoliner, een 136 meter lang zeilend general cargo en ro/ro schip. 80 tot 90 procent minder bunkerolie is wat de ontwikkelaars voorstaan. Het ontwerp voor de eerste Neoliner is klaar. Vrachteigenaars zijn gevonden die hun lading met het zeilende schip willen vervoeren: autofabrikant Renault, bandenbedrijf Michelin, heftruck- en machinebouwer Manitou, cognacstoker Hennessy, schoonheidsproducten leverancier Clarins en jachtbouwer Groupe Bénéteau. Met de contracten van transporteurs op zak, kan de bouw beginnen bij Neopolia Marine in Nantes.
‘Onze uitdaging is om uitstootvrij transport te bieden én scherpe prijzen te kunnen offreren’
Als de eerste Neoliner vaart, is de bouw van een zusterschip voorzien. De kennis opgedaan bij de eerste twee schepen moet leiden tot de bouw van veel grotere zeilende schepen, tot wel 210 meter lang. Aan de hand van uitgebreide analyses van weer en wind op de Atlantische Oceaan is in samenwerking met de transporteurs een lijndienst voorgesteld, waarbij de Neoliner in twaalf dagen van St. Nazaire in Frankrijk naar Baltimore in de Verenigde Staten zeilt. Directeur Jean Zanuttini van Neoline is optimistisch: “We gaan van de projectfase van zeilend transport naar een operationele transporteur. Dat markeert een grote omschakeling. De keuze voor reders was om ofwel concurrerend te zijn, of om te investeren in schoon transport. Onze uitdaging is om uitstootvrij transport te bieden én scherpe prijzen te kunnen offreren.”
Motoren uit
Aan boord van de Neoliner zijn vier masten, in paren van twee naast elkaar op het schip geplaatst. Een raamwerk van stangen tussen de masten zorgt dat ze stevig staan zonder de staalkabels die op een zeiljacht de masten overeind houden (verstaging). Per mast een set zeilen die lijken op de zeilvoering zoals die op zeiljachten voorkomt: een driehoekig voorzeil dat kan oprollen om het voorlijk, met daarachter een iets groter driehoekig zeil dat oprolt om de giek.
Het zeiloppervlak van dit 136 meter lange transportschip is flink groter dan die van de schepen met Oceanwings erop: 4200 vierkante meter. Dit schip is ontwikkeld om een veel groter deel van de voortstuwing uit de zeilen te halen. Onder de romp kan een zwaard uitklappen om de drift (zijdelings waaien) tijdens het zeilen te verminderen. Als de intrekbare kiel van een zeiljacht. De diepgang van het schip wordt dan vergroot van de 5,5 meter die het in de havens steekt, tot 14 meter met zwaarden neergelaten.
Ervaring van wedstrijdzeilers
Partner in het project is het bedrijf MerForte, opgericht door de Franse zeilheld Michel Desjoyeux, die in snelle wedstrijdboten solo non-stop rond de wereld zeilde. Ervaring van wedstrijdzeilers – waar de technologie van zeilaandrijving is doorontwikkeld nadat de transportsector honderd jaar geleden het zeilen staakte – blijkt een goede bron van kennis nu de zeilen weer op beroepsvaartschepen komen.
