Tuuliavusteinen LNG-autolautta liikenteeseen Turussa

17.04.2018 12:43

Kotimainen Norsepower Oy:n Flettner-tuuliroottori asennettiin Viking Grace -autolauttaan, joka aloitti Turun ja Tukholman välisen tuuliavusteisen reittiliikenteen 12.4. Tuuliavusteisuus tarkoittaa sitä, että tuuliolosuhteet eivät vaikuta laivan reittiin, vaan tuulta hyödynnetään (moottorien apuna) vain silloin, kun sen suunta on suosiollinen etukäteen määritellyn reitin kulkemiseen. Flettner-roottorien avulla saadaan hyödynnettyä sivutuulta roottoreiden mekaanisen pyörittämisen seurauksena, mutta edestä tai takaa tuleva tuuli tuottaa laivaa reitiltä sivulle työntävän vaikutuksen, joten sellaisissa tilanteissa roottori tulisi pysäyttää. Erinomaisissa sivutuuliolosuhteissa Viking Graceen asennettu Norsepowerin keskikokoinen roottorimalli tuottaa 1 MW:n nettotyöntötehon, joka tarkoittaa yli 10 % lisäystä laivan dualfuel-dieselmoottoreiden tarjoamaan nettotyöntötehoon*.

Käytännössä tuuliroottoria ei hyödynnetä nopeuden lisäämiseen, vaan tuuliroottorin työntäessä moottoritehoja vähennetään. Sen on arvioitu (Viking Linen lehdistötiedote 11.4.) tuottavan vuositasolla polttoaineen käytön vähenemisen (300 LNG-tonnia/v) eli energiatehokkuuden lisääntymisen (2 %) seurauksena 900 CO2-tonnin päästövähennyksen, mikä on merkittävä määrä. Tämä on laivan moottoripolttoaineiden valinnan ansiota. Viking Graceen tankataan vain 100 % fossiilisia polttoaineita, jolloin tuuliroottorin tuottama päästövähennys saadaan maksimoitua. Viking Gracen moottorit ovat dualfuel-dieselmoottoreita, joiden energiakäytöstä noin 99 % saadaan LNG:stä ja noin 1 % dieselöljystä. Mikäli laivaan tankattaisiin LNG:n (nesteytetty maakaasu) sijaan LBG:tä (nesteytettyä biokaasua), tuuliroottorin tuoma CO2-päästövähennys putoaisi 900 tonnista 9 tonniin vuodessa, vaikka polttoaineen määrällinen säästö pysyisi samana. Päästövähennys putoaisi vielä lisää, mikäli dieselöljy olisi edes osittain uusiutuvaa (biodieseliä). Wärtsilän rakentamat Viking Gracen dualfuel-dieselmoottorit (4 x 7,6 MW) on valmistettu toimimaan 100 % uusiutuvalla metaanilla ja biodieselillä, mutta molemmat polttoaineet voivat myös olla 100 % fossiilisia tai uusiutuvien ja fossiilisten sekoituksia.

Saksalaisen keksijänsä Anton Flettnerin mukaan nimettyä tuuliroottoria on käytetty laivoissa 1920-luvulta alkaen, mutta tätä ennen ei koskaan matkustajalaivassa. Aiemmin sitä ei myöskään ole hyödynnetty metaanikäyttöisessä laivassa, joten kahdessa asiassa saatiin nyt aikaan maailman ensimmäinen tämän teknologian sovellus. Norsepower on uusi kotimainen tämän teknologian kehittämiseen ja hyödyntämiseen keskittynyt yritys, jonka roottoreita on aiemmin asennettu Bore-yhtiön Estraden-rahtilaivaan. Yhteistyö Viking Linen kanssa jatkuu siten, että nyt rakenteilla olevaan yhtiön uuteen laivaan asennetaan kaksi Norsepowerin roottoria jo valmistuksen aikana, kun sekä Estradenin että Viking Gracen tuuliroottorit ovat jälkiasenteisia. Viking Linen uudessa laivassa tuulivoiman osuus tulee olemaan selvästi suurempi kuin Viking Gracessä, koska roottoreita on kaksi ja ne ovat suurempia kuin Viking Graceen asennettu.

Flettner-roottorin toiminta perustuu Magnus-ilmiöön, jossa sivutuulta hyödynnetään roottoria pyörittäen siten, että roottorin takapuolen ja etupuolen välille muodostuu alusta eteenpäin työntävä paine-ero (tai vaihtoehtoisesti alusta jarruttava paine-ero). Flettner-roottoria voidaan tuuliavustuksen sijaan hyödyntää myös aluksen ainoana työntövoiman lähteenä, mutta siinä tapauksessa alusta pitää ohjata tuuliolosuhteiden mukaista reittiä, kuten historiallisia purjelaivoja. Tällöin tuulen tyyntyminen johtaa aluksen pysähtymiseen paikoissa, joissa ei ole tarjolla merivirtaa eikä vuorovesivirtaa liike-energian lähteeksi.

Flettner-roottori soveltuu erityisen hyvin tuuliavustusteknologiaksi, koska pyörittämiseen tarvitaan energiaa eli laivassa joka tapauksessa tarvitaan moottoria**, ja se voi tuottaa energiaa myös propelleille. Erittäin merkittävää on myös se, että sivutuulen käytön ansiosta roottorien varjostusvaikutus on vähäinen. Peräkkäin asennetut roottorit eivät häiritse toisiaan, joten laivoihin voidaan sijoittaa niitä useita. Tällöin keulaan ja perään sijoitettuja roottoreita voidaan hyödyntää myös laivan ohjaukseen (kääntämiseen). On arvioitu, että kaupallisissa laivoissa (jotka kulkevat ennalta määrättyä reittiä) Flettner-roottoreilla voitaisiin tuottaa jopa 20 % työntövoiman tarpeesta, mikä on 10-kertainen osuus Viking Graceen verrattuna. Sitä suurempi osuus on mahdollinen, mikäli laiva saa poiketa reitiltään tuuliolosuhteiden optimoimiseksi. Se tarkoittaa aikataulun joustavuutta, mikä ei matkustajalaivoilla (kuten Viking Grace) tule kysymykseen, mutta rahtilaivoille se olisi periaatteessa mahdollista.

 

*Nettotyöntöteho tarkoittaa laivaa liikuttavaa tehoa, jossa moottorien polttoainetehosta on vähennetty moottorien, voimansiirron ja propellien häviöt.

**Ympäristönsuojelun kannalta paras tulos saavutetaan pyörittämällä roottoreita aurinko- ja aaltovoimalla moottorien sijaan. Tällöin aikataulun joustavuusvaatimus kasvaa. Esimerkiksi huvialuksille ja tutkimusaluksille se olisi mahdollista.