Scheepvaartindustrie kijkt naar aerodynamica om de uitstoot te verminderen

Een onderzoeksteam van Chalmers University of Technology in Zweden claimt als eerste aan te tonen dat het mogelijk is om de aerodynamische weerstand van schepen met wel 7,5% te verminderen door gebruik te maken van het zogenaamde “Coanda-effect”. Scherpe randen aan de achterkant van de bovenbouw van een schip worden “verzacht” door radiussen en richels. Het resultaat is opmerkelijk genoeg een lager brandstofverbruik.

Het Coanda-effect is vernoemd naar de Roemeense uitvinder Henri Coanda die rond 1910 als eerste de praktische toepassingen van het fenomeen in vliegtuigontwerp inzag. In wezen beschrijft het de neiging van een vloeistofstroming om vast te blijven zitten aan een gebogen oppervlak; water dat langs de naar buiten gebogen achterkant van een lepel stroomt in plaats van er vanaf te breken, is een geweldige manier om het effect te demonstreren.

Aerodynamische weerstand verminderen
Stelt u zich eens voor dat u de aerodynamische weerstand van een schip met 7,5% kunt verminderen door middel van relatief eenvoudige structurele technische wijzigingen… of het nu gaat om een motorschip of zelfs een zeilschip van de nieuwe generatie. “Voor een olietanker die van Saoedi-Arabië naar Japan gaat, zou dit een vermindering van het brandstofverbruik met ongeveer tien ton betekenen”, zegt dr. Kewei Xu, een postdoctoraal onderzoeker in maritieme technologie bij Chalmers.

In de scheepvaart is een van de belangrijkste bronnen van luchtweerstand de bovenbouw in de vorm van een vierkante blokhut; die opmerkelijk groot kan zijn op supercontainerschepen. Het gedraagt zich als een enorme windrem; net als een vrachtwagen met platte voorkant zonder dakaanpassingen. En bij snelheden van twintig knopen waait het ook bij windstilweer al bijna 6 Beaufort over dek.

Wat de Chalmers-onderzoekers hebben gedaan, is ontwerpwijzigingen aanbrengen die het Coanda-effect rond zo’n bovenbouw veroorzaken. “Door een ontwerp te maken met bolle randen op de bovenbouw van het schip en door sterk gecomprimeerde lucht door ‘jetsleuven’ te laten stromen, zorgt het Coanda-effect ervoor dat de luchtdruk op de scheepsromp in evenwicht komt. Dit vermindert op zijn beurt de luchtweerstand aanzienlijk, waardoor het schip energiezuiniger wordt”, zegt dr. Xu.

“Door te laten zien dat onze methode de aerodynamische weerstand met 7,5% kan verminderen, hopen we dat de scheepvaartindustrie deze oplossing zal verwelkomen als onderdeel van de noodzakelijke overgang naar lagere emissies”, zegt dr. Xu. “Onze studie wijst ook op een groot potentieel om de luchtweerstand nog meer te verminderen door verdere optimalisatie.”

Ook voor windaangedreven schepen interessant
Het Chalmers-team is ook van mening dat het benutten van het Coanda-effect voor toekomstige door wind aangedreven scheepvaart ook zeer nuttig kan zijn. Voortstuwing door wind is niet per se een nieuwe technologie; het was decennialang inactief in commerciële scheepvaarttermen, maar er is nu een enorme heropleving van het idee om grote ladingen wereldwijd onder zeil te vervoeren en niet alleen shortsea-handel. Een schip met voortstuwing op basis van de wind vereist een efficiënter aerodynamisch ontwerp, omdat het niet het constante, hoge vermogen heeft van een schip dat op fossiele brandstoffen vaart. Voorheen werd het aerodynamische effect niet belangrijk geacht in vergelijking met de totale weerstand van een schip in het water. Maar als het gaat om door wind aangedreven voortstuwing, zegt het Chalmers-team dat hun aanpak nieuwe mogelijkheden kan openen.

Lees het gehele artikel op de bron: EnergyVoice

Afbeelding: Ocean Network Express uit Singapore is een van de pionier-gebruikers van achteraf aangebrachte schilden op zijn gigantische containerschepen.