Der Treibstoffverbrauch großer Schiffe ist alles andere als ökonomisch. Was liegt also näher, als diesen mittels alternativer Antriebsarten zu reduzieren. 2001 nahm eine entsprechende Idee Form an: Schiffe sollten durch riesige Zugdrachen in ihrem Antrieb unterstützt werden und damit im Jahresmittel zwischen zehn und dreißig Prozent Treibstoff einsparen.

Windantrieb

2001 war das Gründungsjahr des Hamburger Unternehmens SkySails. Gegenstand der Unternehmung: eine bahnbrechende Idee für den maritimen Markt. Großflächige Zugdrachen sollen Schiffe als Zusatzantrieb beschleunigen und dadurch den Treibstoffbedarf sowie die Emissionen senken. Der Wind ist auf hoher See ist eine starke, günstige und umweltfreundliche Energiequelle. Mit dem Zugdrachen können auch moderne Frachtschiffe den Wind als Antriebsquelle nutzen. Dadurch werden Treibstoffkosten und gleichzeitig Emissionen erheblich gesenkt. Der weltweit patentierte SkySails-Windantrieb besteht aus drei Hauptkomponenten: einem Zugdrachen mit Seil, einem Start- und Landesystem sowie einem Steuerungssystem für den automatischen Betrieb. Der Zusatzantrieb kann auf Neubauten und auf bestehenden Schiffen installiert werden.

Vollautomatische Funktion

Die überdimensionalen Flugsysteme müssen selbstverständlich vollautomatisch gestartet, gesteuert und zu guter Letzt auch wieder eingeholt werden. Möglich macht dieses ein Start- Landesystem bestehend aus einem Teleskopmast, einer Winde und einer elektrischen Steuerung. Des Weiteren gibt es noch das so genannte fliegende System mit Steuergondel, Zugseil und Drachen. In diesem komplexen System benötigt man die verschiedensten Positionssignale zur Steuerung von genau definierten Flugmanövern und dem Start- und Landevorgang.

Essenzielle Positionsdatenübertragung

Die Positionsdaten werden von Drehwinkelgebern erfasst und an die Steuerung des Systems gesendet. Die Übertragung erfolgt - je nach Einsatzstelle - mittels der Schnittstellen CANopen, SSI und Profibus. Grundsätzlich müssen die Geber, die in diesem betriebskritischen System eingesetzt werden, auch unter den rauen Umweltbedingungen auf See hohe Sicherheit bieten. Die Drehgeber in der Steuergondel sollten außerdem nicht zu groß und zu schwer sein. Alle diese Anforderungen erfüllen die Drehgeber aus der T-Serie von TWK. Die Geber sind in einer Zweikammerbauweise aus seewasserfestem Aluminium und mit Edelstahlwelle ausgeführt. Wellenbelastungen bis 250 Nm sind erlaubt. Unter Zweikammerbauweise versteht man die mechanische Trennung von Elektronik und beweglicher Mechanik, das heißt der Wellenbaugruppe und des Multiturn-Getriebes. Die Positionserfassung erfolgt durch die interne Sensorik - nicht optisch mit Codescheibe, sondern magnetisch mittels Halltechnik. Auf diese Weise ist es möglich, die Kammer mit der Elektronik zu vergießen und Schutzarten bis IP69K zu erzielen.

Multiturn und Monotour

Bei absoluten Drehgebern unterscheidet man grundsätzlich in Monotour-Ausführung und Multiturn-Ausführung. Bei dem Start- und Landesystemsystem wird die Seilauszugslänge an der Winde mit einem Profibus Multiturngeber vom Typ TRD erfasst. Der Drehwinkel des Teleskopmastes und der Auszugswinkel des Zugseiles werden mit einem Profibus-Monotourdrehgeber des Typs TBD erfasst.

Die nächste Generation Windkraft

Im Vergleich zum Wind in Bodennähe liefert der Wind in großen Höhen ein Vielfaches an Energie. Die Nutzung von energiereichem Höhenwind sieht SkySails daher als nächste Generation der Windkraft. Die Schlüsseltechnologie, mit deren Hilfe aus Höhenwind Energie gewonnen werden kann, basiert auf dem vollautomatische Zugdrachen. Die Energieerzeugung erfolgt mit einem Generator, der mit der Zugseilwinde verbunden ist. Beim aufsteigen des Drachens wird Strom erzeugt. Ab einer bestimmten Auszugslänge steuert der Drachen in eine Position, in der nur geringe Zugkräfte herrschen. Nun kann das Seil mit geringem Energiebedarf aufgespult werden. Dieser Zyklus kann dann beliebig wiederholt werden.