Już niedługo elektryczne promy pasażerskie szybujące nad powierzchnią morza mogą stać się rzeczywistością. Na Uniwersytecie Technologicznym Chalmers w Szwecji zespół badawczy stworzył unikalną metodę dalszego rozwoju wodolotów, która może znacznie zwiększyć zasięg statków elektrycznych i zmniejszyć zużycie paliwa przez statki napędzane paliwami kopalnymi o 80 procent.
Podczas gdy elektryfikacja samochodów jest bardzo zaawansowana, promy pasażerskie na świecie nadal zasilane są prawie wyłącznie paliwami kopalnymi. Czynnikiem ograniczającym jest pojemność baterii, która nie wystarcza do napędzania statków i promów na większe odległości. Ale teraz naukowcom z Chalmers i morskiego ośrodka badawczego SSPA udało się opracować metodę, która może sprawić, że przemysł żeglugowy stanie się znacznie bardziej ekologiczny w przyszłości. Nacisk kładziony jest na wodoloty, które podobnie jak skrzydła unoszą kadłub łodzi ponad powierzchnię wody i pozwalają łodzi pływać ze znacznie mniejszym oporem wody. Technologia, która w ostatnich latach zrewolucjonizowała żeglarstwo, dzięki której wodoloty sprawiają, że elitarne łodzie żeglarskie latają po powierzchni wody z bardzo dużą prędkością. Naukowcy z Chalmers i SSPA chcą teraz umożliwić stosowanie wodolotu żaglowego również na większych promach pasażerskich, co przyniesie znaczne korzyści dla klimatu.
„Elektryfikacja promów nie może się odbyć bez drastycznego zmniejszenia ich wodoodporności. Ta metoda pozwoli na opracowanie nowych konstrukcji folii, które mogą zmniejszyć opór nawet o 80 proc., co z kolei znacznie zwiększyłoby zasięg statku zasilanego bateriami. W ten sposób moglibyśmy również w przyszłości korzystać z promów elektrycznych na dłuższych dystansach” – mówi kierownik badań Arash Eslamdoost, profesor nadzwyczajny w dziedzinie hydrodynamiki stosowanej w Chalmers i autor badania Fluid-Structure Interaction of a Foiling Craft opublikowanego w Journal of Marine Nauka i inżynieria.
Nawet w przypadku statków, które obecnie korzystają z paliw kopalnych, korzyści dla klimatu mogą być znaczące, ponieważ podobna technologia wodolotu może zmniejszyć zużycie paliwa o nie mniej niż 80 procent.
Unikalna metoda pomiaru wzbudza szerokie zainteresowanie
W centrum projektu badawczego znajduje się unikalna technika pomiarowa, którą naukowcy opracowali, aby szczegółowo zrozumieć, jak wodoloty zachowują się w wodzie, gdy na przykład zwiększa się obciążenie lub prędkość lub zmienia się położenie wodolotu. Wykorzystując dane zebrane podczas eksperymentów, zespół opracował i zweryfikował metodę symulacji i przewidywania z dużą precyzją zachowania wodolotu w różnych warunkach. Metoda jest unikalna w swoim rodzaju i może być teraz wykorzystana do opracowania projektów wodolotów dla promów wodolotowych z napędem elektrycznym.
Badanie zostało przeprowadzone we współpracy z ośrodkiem badawczym SSPA – jednym z niewielu tego typu na świecie – w którym Laura Marimon Giovannetti pracuje jako badacz i kierownik projektu. Jest główną autorką opracowania i sama rywalizowała na poziomie elitarnym zarówno dla brytyjskich, jak i włoskich narodowych drużyn żeglarskich. Dziś jest doradcą ds. badań i rozwoju w szwedzkim komitecie olimpijskim i szwedzkiej reprezentacji narodowej, której celem jest pomoc drużynie w zdobyciu większej liczby medali na igrzyskach olimpijskich w 2024 roku. Marimon Giovannetti widzi wiele możliwości dla unikalnej metody pomiaru opracowanej przez zespół:
„Na zawodach Americas Cup w Zatoce San Francisco w 2013 roku po raz pierwszy zobaczyliśmy 72-metrową żaglówkę uczącą się „latania” za pomocą wodolotów podczas zawodów. Od tego czasu zaobserwowaliśmy ogromny wzrost żeglarstwa łodzie z wodolotami. Dzięki tej nowej metodzie i wiedzy jesteśmy w stanie połączyć szereg różnych gałęzi inżynierii – architekturę morską, zaawansowane materiały i aeronautykę, a także energię odnawialną”.
Torując drogę wodolotom na promach elektrycznych
Technologia wodolotu nie jest sama w sobie nowością, ale została opracowana już w latach 60-tych i 70-tych. W tamtych czasach skupiono się na jak najszybszym poruszaniu się łodzi, a wodoloty były wykonane ze stali, ciężkiego materiału o wyższych kosztach utrzymania. Dzisiejsze nowoczesne wodoloty są wykonane z włókna węglowego, znacznie lżejszego i sztywniejszego materiału, który zachowuje swoją sztywność nawet przy dużych obciążeniach – i może być dostosowany do oczekiwanych obciążeń. Częścią projektu badawczego było zatem pełne zrozumienie, jak struktura z włókna węglowego zachowuje się pod wodą w różnych warunkach operacyjnych. Metoda zespołu badawczego opracowana we współpracy z nowoczesną technologią toruje obecnie drogę do stosowania wodolotów z włókna węglowego na większych statkach pasażerskich, które mogą podróżować w bezpieczny, kontrolowany i przyjazny dla klimatu sposób nawet przy niskich prędkościach.
„Chcesz, aby folia była jak najbardziej wydajna, co oznacza noszenie jak największej wagi przy jak najmniejszej prędkości i najmniejszym oporze. Naszym kolejnym celem jest wykorzystanie tej metody przy projektowaniu bardziej wydajnych wodolotów na promy w przyszłości ”, mówi Eslamdoost.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Politechnika Chalmers. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.