Snart kan eldrivna passagerarfärjor som färdas ovanför vattenytan bli verklighet. På Chalmers tekniska högskola har ett forskarlag skapat en unik metod för att vidareutveckla bärplan som kan öka eldrivna fartygs räckvidd betydligt och minska fossildrivna fartygs bränsleförbrukning med 80 procent.

Forskare från Chalmers och SSPA presenterar en unik mätmetod som gör det möjligt att använda den bärplansteknik som revolutionerat segelsporten så att även passagerarfärjor ska kunna ”flyga fram”. Foto: Lloyd Images.

Samtidigt som elektrifieringen av personbilar är långt kommen, drivs idag världens passagerarfärjor nästan uteslutande av fossila bränslen. Problemet är att batteriernas kapacitet inte räcker till för fartyg som kör längre distanser. Men nu har forskare på Chalmers och den marina forskningsanläggningen SSPA i Göteborg lyckats utveckla en metod som kan göra fartygsbranschen betydligt grönare i framtiden. I fokus står så kallade bärplan som likt vingar lyfter upp båtskrovet över vattenytan och låter fartyget färdas med betydligt mindre vattenmotstånd.

Tekniken har under senare år revolutionerat seglarsporten, där bärplanen får elitseglarnas båtar att flyga fram över vattenytan i mycket höga hastigheter.
Nu vill forskarna på Chalmers och SSPA göra det möjligt att använda segelbåtarnas bärplansprincip även på större passagerarfärjor, med betydande klimatvinster som följd.

– För att kunna elektrifiera färjor måste vattenmotståndet minska rejält, säger forskningsledaren Arash Eslamdoost, docent i tillämpad hydrodynamik på Chalmers, och en av författarna till en vetenskaplig studie som publicerats i Journal of Marine Science and Engineering. Med den här metoden kan vi vidareutveckla designen på bärplanen så att de minskar motståndet med upp till 80 procent, vilket i sin tur ökar batteridrivna färjors räckvidd markant. På så vis skulle eldrivna färjor kunna trafikera även längre rutter i framtiden,.

Även för fartyg som idag drivs av fossila bränslen skulle klimatvinsten kunna bli betydande, då man med liknande bärplansteknik skulle kunna minska bränsleförbrukningen med så mycket som 80 procent.

I centrum för forskningsprojektet står en unik mätteknik som forskarna har använt för att på detaljnivå kunna förstå hur bärplanen beter sig i vattnet när till exempel belastningen eller hastigheten ökar eller när placeringen av bärplanet förändras. Med hjälp av insamlade data från experimenten har forskarna utvecklat och utvärderat en metod som kan simulera och med stor precision förutse hur bärplanen skulle bete sig under en rad olika förhållanden. Metoden är unik i sitt slag och kan nu användas för att utveckla designen på bärplan för exempelvis eldrivna passagerarfärjor.

Studien har genomförts i samarbete med den Rise-ägda forskningsanläggningen SSPA – en av få i sitt slag i världen – där Laura Marimon Giovannetti arbetar som forskare och projektledare. Hon är huvudförfattare till studien och har själv tävlat på elitnivå för både det brittiska och det italienska seglarlandslaget. Idag är hon forsknings- och utvecklingsrådgivare till Sveriges olympiska kommitté och det svenska landslaget – med siktet inställt på att ta laget till prispallen i OS 2024. Laura Marimon Giovannetti ser många användningsområden för den unika mätmetod som forskarlaget tagit fram:

– Under America´s Cup i San Fransisco Bay 2013 var det första gången man kunde se en 20 meters segelbåt ”lära sig flyga” med bärplan i tävlingen. Och sedan dess har vi sett en enorm ökning av segelbåtar med bärplan. Med vår nya metod och kunskap kommer vi att kunna förena en rad olika områden – som marin arkitektur, materialutveckling, flygteknik och förnybar energi.

Även om forskarnas metod är ny är bärplanstekniken i sig inget nytt. Den utvecklades redan under 60- och 70-talen. Men då låg fokus på att få båtar att färdas i så hög hastighet som möjligt och bärplanen bestod av stål, som är både tungt och har högre underhållskostnader. Dagens moderna bärplan är gjorda av kolfiber, ett mycket lättare och styvare material. Kolfibern kan bibehålla sin form också under hög belastning och materialet kan anpassas efter förväntad belastning. En del av forskningsprojektet gick därför ut på att till fullo förstå hur just kolfibermaterialets struktur beter sig under vatten vid en rad olika driftsförhållanden. Forskarlagets utvecklade metod i kombination med vår tids moderna teknologi banar nu väg för möjligheten att använda kolfiberbärplanen på större passagerarfartyg som på ett säkert, kontrollerat och klimatvänligt sätt kan färdas även i lägre hastigheter.

– Bärplanen ska vara så effektiva som möjligt, vilket med andra ord innebär att de ska kunna ta så mycket vikt som möjligt under så låg hastighet som möjligt, med minsta möjliga motstånd, säger Arash Eslamdoost. Vårt nästa mål är att använda den här metoden i vidareutvecklingen av effektivare bärplan för framtidens färjor.

Studien ”Fluid-Structure Interaction of a Foiling Craft” har publicerats i Journal of Marine Science and Engineering. Författarna är Laura Marimon Giovannetti, Ali Farousi, Fabian Ebbesson, Alois Thollot, Alex Shiri och Arash Eslamdoost. Forskarna är verksamma vid SSPA och Chalmers tekniska högskola i Sverige och INP Enseeith i Frankrike. Forskningen har finansierats av SSPA och Chalmers.

Filed under: SvenskTeknik