Futuristiska segelfartyg möjliggör produktion av grön vätgas till havs

Det brittiska startup-bolaget DRIFT Energys segelfartyg för tankarna till förra sekelskiftets science fiction. Men där de gamla framtidsvisionerna lät roterande blad driva farkosterna framåt, gör DRIFT tvärtom – bladen används för att fånga in energi.

Fartygen, som enligt planerna ska börja byggas under 2027, är 60 meter långa katamaraner utrustade med vattenturbiner och en inbyggd anläggning för vätgasproduktion. När fartyget rör sig framåt snurrar turbinerna och genererar elektricitet, som via elektrolys omvandlas till vätgas. Vätgasen levereras sedan till hamnar runt om i världen som bränsle eller energikälla. DRIFT:s egenutvecklade ruttplaneringsprogram GOLDILOCKS söker ständigt efter de rätta förhållandena för att skapa en optimerad rutt. Där rätt vind och lägst vågor finns, dit seglar man.

– Att världen behöver mer förnybar energi är de flesta överens om. Fördelarna med vår lösning är flera. För det första är vi inte kopplade till nätet, så vi har inga nätbegränsningar. I Storbritannien är det ungefär åtta års väntetid för att få nätanslutning. Vi kan sälja ett fartyg direkt till den som vill börja generera grön energi, säger Dylan Binding, Senior Performance and Dynamics Engineer på Drift Energy. 

Hittade RISE genom forskningsrapport

Vattenturbinerna är en avgörande länk i energiproduktionskedjan för DRIFT Energys lösning. Magnus Wikander som är ansvarig för strategisk utveckling inom maritim hydrodynamik på RISE, beskriver utmaningen så här:

– En vanlig turbin, alltså en propeller på en båt, tar energi från en motor och trycker ut den i vattnet så att båten rör sig framåt. DRIFT Energys turbin ska göra det motsatta – den ska fånga in energi för att lagra den som vätgas, men inte fånga in så mycket energi så att fartyget inte kan segla med hög hastighet. Då behöver man förstå hur vatten flödar kring turbinbladen, säger Magnus Wikander.

Dylan Binding menar att det finns få exempel på vattenturbiner som drivs av rörelser under vattenytan, och ungefär lika få personer som har erfarenhet av tekniken. Men en del av den sällsynta expertisen finns hos RISE. Inom RISE har det forskats på undervattensystem, allt från propellrar till undervattensfarkoster, sedan 1940. Många av resultaten har blivit publicerade i vetenskapliga tidskrifter, vilket har synliggjort resurserna inom det maritima området för en internationell publik. Däribland DRIFT Energy.

Simuleringar viktigt verktyg för turbinoptimering 

DRIFT Energy utnyttjade RISE:s expertis inom CFD-analys (Computational Fluid Dynamics) och turbinmodellering för att snabbt påbörja testning av konstruktioner i DRIFT:s simuleringsprogram. Deras modeller simulerar hela fartygets prestanda utifrån cirka 3 000 prestandaparametrar och miljontals simulerade sjömil i GOLDILOCKS.

– Intressant nog väckte detta arbete också flera frågor om hur undervattenturbinerna bäst skulle kunna användas, säger Dylan Binding.

Under simuleringarna blev det tydligt att DRIFT Energy kan få vissa driftfördelar genom att välja när turbinernas kapacitet ska maximeras – och när den inte ska det. När förhållandena är mindre gynnsamma kan det ge bättre total prestanda att köra turbinen i ett mindre optimalt läge. Energiproduktionen i dessa lägen är mycket känslig för hur fartyg och turbin utformas tillsammans.

– Att förena turbinens prestanda med fartygskonstruktionen var ett annat område där RISE var till stor hjälp. Vi hade stort förtroende för deras expertis redan från början, vilket innebar att vi kunde fokusera på våra övriga utmaningar. Vi hade tid att ägna oss åt komplexa problem som vätgasanläggningen, ruttalgoritmen och prestandaoptimering, eftersom vi litade på att RISE skulle sköta utformningen av turbinen, säger Dylan Binding.

”Har uppnått konkreta prestandaförbättringar”

Turbinen som har utvecklats tillsammans med RISE är nu en del av den slutgiltiga designen för ett fartyg som kan producera mer än 100 000 kilo vätgas per år. 

– Turbinerna är en av de viktigaste komponenterna på fartyget. De utgör bland de första länkarna i energikedjan, så alla förbättringar som görs där ger stor avkastning. För oss har samarbetet med RISE gett avkastning på investeringen, vilket i slutändan påverkar hur mycket energi vi kan leverera och hur mycket nytta vi kan göra för planeten. 

Partnerskapet skapar även andra värden för det brittiska bolaget. 

– När vi har pratat med folk utanför företaget och berättat om vårt samarbete med RISE har de höjt på ögonbrynen. Det är ett imponerande partnerskap. Vi har uppnått konkreta prestandaförbättringar och etablerat en professionell relation som vi hoppas kunna dra nytta av på nytt i framtiden, säger Dylan Binding.