Rotorsegel auf Schiffen können die hohen CO₂-Emissionen der Schifffahrt reduzieren. Mit dem Flettner-Rotor lässt sich der Treibstoffverbrauch senken und die Umwelt wird geschont. Ein Schiff mit Rotorsegel nutzt zusätzlich zur eigenen Motorleistung die Windkraft zum Antrieb des Schiffes.
In der Hafeneinfahrt von Rostock habe ich immer wieder die beiden Fähren mit Flettner-Rotoren bestaunt, die durch ihren mächtigen Säulen auf dem Schiffsdach Verwunderung und Neugierde auslösen. Bei den Säulen handelt es sich um Flettner-Rotoren. Diese nutzen die Kraft der starken Winde auf dem Meer, um damit zusätzlichen Schub für die Schiffe erzeugen.
Was ist ein Flettner-Rotor?
Der Flettner-Rotor ist ein rotierender Zylinder, der auf Schiffen installiert wird, um den sogenannten Magnus-Effekt zu nutzen. Wenn Wind auf den rotierenden Zylinder trifft, entsteht eine Druckdifferenz, die eine seitliche Kraft erzeugt und das Schiff antreibt. Dieses Prinzip wurde bereits in den 1920er Jahren vom deutschen Ingenieur Anton Flettner entwickelt, geriet jedoch mit dem Aufkommen günstiger fossiler Brennstoffe in Vergessenheit. Erst in den letzten Jahren erlebt die Technologie eine Renaissance im Zuge der Bemühungen um nachhaltigere Antriebssysteme.
Scandlines: Pionierarbeit mit Rotorsegel
Bis 2040 möchte die Rederei Scandlines emissionsfrei fahren. Ein wichtiger Schritt auf diesem Weg ist die Nachrüstung der Hybridfähren „Copenhagen“ und „Berlin“ mit Flettner-Rotoren der finnischen Firma Norsepower.
Diese 30 Meter hohen, rotierenden Zylinder ergänzen den Diesel- und Batterieantrieb der Schiffe und nutzen die auf der Route zwischen Rostock und Gedser vorherrschenden Seitenwinde optimal aus. Durch den Einsatz der Rotorsegel können die CO₂-Emissionen der Fähren im Durchschnitt um bis zu 4 bis 5 Prozent reduziert werden. An besonders windigen Tagen sind sogar Einsparungen von bis zu 20 Prozent möglich. Bei optimalen Windverhältnissen mit 20 m/s quer zur Fahrtrichtung liefert der Flettner-Rotor eine Vortriebsleistung, die etwa 3000 – 4000 kW Motorleistung entspricht.
Vorteile des Flettner-Rotors
Obwohl das Konzept des Flettner-Rotors als Rotorsegel auf Schiffen bereits in den 1920er Jahren entwickelt und getestet wurde, erlangt es erst jetzt unter der zunehmenden Kostensteigerung von Schiffstreibstoff wieder an Bedeutung.
- Kraftstoffeinsparung: Durch die Nutzung von Windkraft wird der Treibstoffverbrauch signifikant gesenkt.
- Reduzierte Emissionen: Weniger Treibstoffverbrauch führt zu geringeren CO₂-Emissionen, was zur Verbesserung der Umweltbilanz beiträgt.
- Nachrüstbarkeit: Viele bestehende Schiffe können mit Rotorsegeln nachgerüstet werden.
- Einfache Integration: Die Technologie lässt sich relativ unkompliziert in den Schiffsbetrieb integrieren und erfordert keine umfangreichen Änderungen am Schiffskörper.
Obwohl die Vorteile auf der Hand liegen, zögern noch viele Redereien mit dem Umbau ihrer Schiffe. Aktuell gibt es weltweit nur circa 44 Rotorsegel-Schiffe (Stand 2026) mit Flettner-Rotoren.
Herausforderungen und Grenzen
Die größten Hindernisse beim Bau von Schiffen mit Rotorsegeln liegen in den spezifischen Eigenarten vom Flettner-Rotor:
- Abhängigkeit von Windrichtung und -stärke: Die Effizienz des Flettner-Rotors ist stark von den Windverhältnissen abhängig. Bei Gegen- oder Rückenwind ist der Nutzen begrenzt.
- Platzbedarf: Die Rotorsegel benötigen Platz an Deck, was insbesondere bei Containerschiffen zu Einschränkungen führen kann.
- Lärm: Die Rotation der Zylinder erzeugt störende Geräusche.
- Gesamthöhe: Das Rotorsegel wirkt sich auf die Gesamthöhe des Schiffes aus und kann die Durchfahrt unter Brücken einschränken – teilweise lässt sich diese mit kippbaren Flettner-Rotoren umgehen.
Funktionsweise des Flettner-Rotors
Wie genau funktioniert ein Rotor-Segel auf einem Schiff? Das Rotor-Segel nutzt den Magnus-Effekt für den Vortrieb des Schiffes.
Ein Rotor-Segel nutzt die Seitenwinde auf dem Meer, um dem Schiff eine zusätzlichen Vortrieb zu geben. Der Wind trifft seitlich auf das rotierende Rotor-Segel und strömt am Rotor entlang. Dabei teilt er sich in zwei Strömungsrichtungen. Bei der Strömung entlang des Rotors zur Schiffsvorderseite wird der Wind beschleunigt, weil die Drehrichtung des Rotor-Segels auch der Windrichtung entspricht. An dieser Stelle entsteht ein Unterduck (grüner Bereich). Auf der gegenüberliegenden Seite des Rotors wird der jedoch Wind abgebremst, weil der Rotor sich gegen die Windrichtung dreht. Hier staut sich der Wind und es entsteht ein Überduck (roter Bereich).
Über- und Unterdruck am Rotor-Segel
Ähnlich zu den Druckunterschieden an dem Flügelprofil einer Windkraftanlage, entstehen auch am Rotorsegel verschiedene Druckzonen.
An der Vorderseite zur Schiffsspitze entsteht durch den beschleunigten Wind ein Unterdruck, der das Schiff in Fahrtrichtung zieht (= Sogkräfte). An der Rückseite bildet sich ein Unterdruck (= Staudruckkräfte), der das Schiff in Fahrtrichtung schiebt.
Fazit
Der Einsatz von Flettner-Rotoren in der Schifffahrt stellt eine vielversprechende Möglichkeit dar, den Treibstoffverbrauch und die CO₂-Emissionen zu reduzieren. Die Anfänge von Rotor-Segeln auf Schiffen reichen zurück bis in die 1920er Jahre, gerieten dann aber aufgrund billiger Kraftstoffe in Vergessenheit.
Scandlines zeigt mit der Nachrüstung ihrer Hybridfähren, wie bestehende Technologien effektiv genutzt werden können, um den Schiffsverkehr nachhaltiger zu gestalten. Während es noch Herausforderungen gibt, insbesondere in Bezug auf Windverhältnisse und Platzbedarf, bietet der Flettner-Rotor eine innovative Ergänzung zu bestehenden Antriebssystemen und einen wichtigen Schritt in Richtung einer umweltfreundlichen Schifffahrt.
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