Vad ska en köl få kosta? RISE hjälper fartygsägare att beräkna vinsten

När det franska rederiet Zéphyr & Borée utvecklade konceptet för den första vinddrivna transatlantiska containerlinjen ställdes de inför en till synes enkel fråga: Vilken lösning för att motverka seglens sidkraft ger den bästa balansen mellan prestanda och kostnad?

Ett tusenårigt problem – med moderna lösningar

Att försöka minska påverkan från seglens sidkrafter är inget nytt problem– infällbara daggerboards som kan fällas upp och som ”håller fartygen så att de varken driver i sidled eller kantrar” beskrevs redan i en kinesisk text från år 759. Det nya är prislappen. Dagens lösningar mot avdrift sträcker sig från en enkel fast köl, som på vanliga segelbåtar, till avancerade, aktivt styrda daggerboards. Ju effektivare en lösning är, desto mer kostar den vanligtvis att tillverka, installera och underhålla. För en fartygsägare som ska välja vilken lösning som ska byggas in i ett nybygge är hydrodynamiska egenskaper bara halva bilden.

RISE provar alternativen

Det var här RISE kom in i bilden. Zéphyr & Borée gav tillsammans med Becker Marine Systems RISE i uppdrag att oberoende utvärdera tre möjliga lösningar för ett nytt containerfartygskoncept på 2 700 TEU: en fast centerlinjemonterad boxköl, en infällbar daggerboard med fast anfallsvinkel samt en avancerad infällbar daggerboard vars anfallsvinkel justeras kontinuerligt i realtid.

Med hjälp av simuleringar av strömningen runt skrovet, fartygsprestandamodellering och fullständiga ruttsimuleringar, baserade på ett års verkliga väderdata från Nordatlanten, utsatte RISE skeppsbyggnadsingenjörer alla tre avdriftsystemen för samma rigorösa test:

– Som forskningsinstitut säljer vi inte hårdvara. I stället erbjuder vi opartisk rådgivning till fartygsägare, utrustningstillverkare och varv. Vi hjälper dem att hitta lösningar anpassade till det enskilda fallet – lösningar som är både tekniskt välgrundade och ekonomiskt hållbara. Den här fallstudien för Zéphyr & Borée och Becker Marine Systems är ett bra exempel på hur RISE kan hjälpa företag att fatta välgrundade beslut.

Frederik Gerhardt, Lead Naval Architect, Wind-Powered Ships, RISE

Resultaten: en tydlig skillnad i prestation

Skillnaderna visade sig vara betydande. För det undersökta fartyget och den aktuella rutten minskade de avancerade, ljusterbara daggerboarden den årliga bränsleförbrukningen med upp till 163 ton jämfört med ett fartyg helt utan anti-avdriftsanordning. De enklare fasta daggerboarden kom inte långt efter, med en besparing på 132 ton. Den fasta boxkölen, som är billigare och enklare att bygga in i skrovet, gav en besparing på endast 8 ton. På vissa delsträckor, där vinden blåste akterifrån, ökade den till och med bränsleförbrukningen något, eftersom dess fasta undervattensyta fortfarande måste pressas genom vattnet även när den inte behövdes.

Anti-avdriftsanordningarna förbättrade också fartygets förmåga att segla effektivt. Utan någon sådan anordning behövde fartyget minska segelkraften vid hård vind ungefär 10 procent av tiden för att hålla rodret inom en säker arbetsvinkel. Med de avancerade daggerboarden monterade sjönk andelen till omkring 0,2 procent, vilket innebar att fartyget nästan alltid kunde segla med fulla segel.

Mycket för pengarna

Bättre prestanda kostar nästan alltid mer. Därför översatte RISE bränslebesparingarna till en mycket konkret fråga: Hur stor andel av fartygets pris kan respektive lösning lägga till och ändå betala sig? Med en återbetalningstid på 15 år varierade svaret kraftigt. Boxkölen kunde bara öka fartygets pris med knappt 0,1 procent innan investeringen blev olönsam. De fasta daggerboarden med fast vinkel kunde öka priset med ungefär 1,35 procent, och de avancerade, justerbara daggerboarden med så mycket som 1,65 procent. Enkelt uttryckt: de betydligt större bränslebesparingarna gav större utrymme för att bära en högre prislapp.

Slutsatsen var inte att en lösning helt enkelt är ”bäst”. Den fasta boxkölen är billigast och mekaniskt enklast, men prestandavinsterna är så pass begränsade att den bara är ekonomiskt försvarbar om priset är mycket lågt. Den avancerade daggerboarden ger överlägset störst besparingar, men lönar sig bara om kostnaden står i rimlig proportion till nyttan. Daggerboarden med fast vinkel hamnade mittemellan och erbjöd en god balans mellan stabil prestanda och realistiska möjligheter att betala sig – ”mycket för pengarna”, så att säga.

Vad det innebär för projektet

För Becker Marine Systems, vars sänkbara daggerboards presterade väl jämfört med den fasta boxkölen, var det lika viktigt att resultaten granskades av en oberoende part som resultaten i sig.