Projektlaufzeit: 01.06.2023 – 31.12.2026

SharkSkin – Metallkeramische Rumpffolierung zur Verbesserung der Strömungseffizienz und Reduzierung der CO2-Emissionen in der Seeschifffahrt

Vorbild Natur – das vom BMFTR geförderte Projekt SharkSkin entwickelt neuartige metallische Folien mit Rillenstrukturen, die Haifischhaut ähneln. Damit soll die Strömungseffizienz verbessert und CO2-Emissionen gesenkt werden.

Anhand des folierten Schleppmodells messen Forschende des Projekts SharkSkin den Strömungswiderstand im Kanal der Hamburger Schiffsbau Versuchsanstalt. Die neue Folierung soll u. a. den Widerstand verringern und so die Antriebsenergie senken.
Anhand des folierten Schleppmodells messen Forschende des Projekts SharkSkin den Strömungswiderstand im Kanal der Hamburger Schiffsbau Versuchsanstalt. Die neue Folierung soll u. a. den Widerstand verringern und so die Antriebsenergie senken.© Oliver Simons, Cunical GmbH

Für über 90 Prozent des weltweiten Handels werden Hochseeschiffe genutzt, die jährlich eine Milliarde Tonnen CO2 emittieren – das sind etwa 2,5 Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen. Verantwortlich hierfür ist in erster Linie der hohe Verbrauch von Schweröl als Treibstoff für den Schiffsantrieb. Eine zentrale Stellschraube für den Treibstoffverbrauch – und damit für die CO₂‑Emissionen – ist der Strömungswiderstand am Schiffsrumpf und am Propeller. Er entsteht unter Wasser, erhöht den Energiebedarf des Antriebs und senkt somit die Effizienz.

Im Projekt SharkSkin werden neuartige metallkeramische Folien für den Schiffsrumpf entwickelt, die sich die Haut von Haien als Vorbild nehmen. Auf dieser mikrostrukturierten Oberfläche verlaufen sehr feine Längsrillen. Diese reduzieren die Querströmungen am Schiffsrumpf, die die Geschwindigkeit des Schiffs verringern. Durch den Einsatz dieser strömungsoptimierten Folien können der Schwerölverbrauch und die CO2-Emissionen in der Schifffahrt um bis zu 10 Prozent gesenkt werden. Bei den weltweit ca. 40.000 betriebenen Fracht- und Containerschiffen, einschließlich Fähren und Kreuzfahrtschiffe, entspräche dies einer potenziellen Einsparung von 100 Millionen Tonnen CO2 im Jahr.

Gefördert wird das Projekt im Rahmen der Förderrichtlinie „KMU-innovativ: Energieeffizienz, Klimaschutz und Klimaanpassung“ vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR).

Das biologische Vorbild für diese Folien sind sogenannte Riplets – winzige scharfkantige Zähne, die auf der Haut von Haien zu finden sind. Ein zusätzlicher Vorteil des Einsatzes dieser Riplets ist, dass giftige Antifouling-Anstriche überflüssig werden könnten. Denn die scharfkantige Struktur schützt rein mechanisch und dabei hochwirksam vor Bewuchs, beispielsweise von Algen, am Schiffsrumpf oder der Schraube.

Neuer Lösungsansatz für optimierte Folierungen von Schiffen

Mikrostrukturierte Folien aus Kunststoff werden heute bereits erfolgreich an Flugzeugen, Windrädern oder Regattabooten eingesetzt. Kunststoff ist zwar kostengünstiger, kann dem extremen Verschleiß, dem die Schiffe durch Treibgut, Bodenberührung, Schlepperkontakt und Eisgang ausgesetzt sind, aber nicht lange standhalten. Bisher ist es nicht gelungen, eine metallkeramische Folie zu entwickeln, die sowohl langlebig als auch strömungseffizienter ist. Hier setzt das Projekt SharkSkin an: Mithilfe eines neuartigen Verfahrens soll die Lebensdauer von Folien aus Metall bzw. Metallkeramik deutlich verlängert werden. Dadurch sind die Schiffe länger im Meerwasser einsatzbereit und stoßen so weniger CO2 aus.

 

Projektleitung:
Oliver Simons
Cunical GmbH
Tel.: +49 89 51729207
E-Mail: oliver.simons@cubical.it 

Projektpartner:

  • PT + A GmbH Powder Technologies + Additives
  • Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
  • Technische Universität Hamburg
  • Flensburger Schiffbau-Gesellschaft mbH & Co. KG

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