Grön omställning ger ny typ av fartygsdesign

Vindframdrift för att spara bränsle, nya materialval i fartyg, olika typer av optimeringslösningar, och kanske små kärnreaktorer ombord. Det är några av de trender och framtidsscenarier man kan se inom fartygsdesign just nu, säger Jonas Ringsberg, professor på Chalmers tekniska högskola.

På Chalmers i Göteborg bedrivs flera olika forskningsprojekt inom fältet fartygsdesign. Man arbetar med systemmodellering för att hitta den bästa potentialen för att minska bränsleförbrukningen och utsläppen, vindframdrivningslösningar för att minska bränsleförbrukningen och innovativa layouter för att ge en smidigare drift av fartyget.

Vill bidra till nytänkande

Jonas Ringsberg som är professor på och avdelningschef för avdelningen Marin teknik på institutionen för Mekanik och maritima vetenskaper säger att man på olika sätt är med och påverkar olika delar av ett fartygs design.

– Vi designar ju inte fartyg men vi är ofta med i projekt som bidrar till nytänkande. När det gäller den gröna omställningen jobbar vi bland annat med vindassisterad framdrift som har blivit en jättehype. Där jobbar vi till exempel med frågeställningen vilket typ av segel eller teknik man ska ha för olika fartygstyper vilket även beror på var fartyget ska operera och vad det har för operationsprofil. För det är inte ett segel som passar alla fartyg och alla rutter.

Utvärderar segel för lastfartyg

Jonas Ringberg berättar att man från Chalmers varit med i flera EU-projekt där man haft i uppgift att utvärdera olika segeltyper för samma fartyg eller olika fartyg för att se när de passar bäst.

– Det handlar om att skapa förståelse för att man behöver tänka till innan man väljer ett segel för att se vad som passar bäst och när. Det är det som är vår roll idag.

Jakten på alternativa och fossilfria bränslen har varit en stor fråga för sjöfarten de senaste åren. Valet av bränsle är också en av de stora utmaningarna när ett nytt fartyg ska tas fram. För några år sedan bestämde sig flera stora rederier att satsa på grön metanol. Andra har börjat sikta in sig på ammoniak. Men tillgången till de här alternativa bränslena är fortfarande mycket begränsad, och möjligheterna att bunkra bränsle har också blivit ett hinder.

– Det har inte varit lätt att komma överens om vilka nya alternativa bränslen man ska tro på. Många kan fungera mycket bättre än den olja man använder idag, men när det finns så många olika alternativ blir det svårt att veta var man ska bunkra.

Jonas Ringsberg pekar på att det är viktigt att inte bara fokusera på bränslevalet. Det finns också väldigt mycket man kan göra i energibesparande åtgärder.

På Chalmers har man bland annat tittat på tekniken air lubrication som går ut på att minska motståndet mellan fartygets skrov och havsvatten med hjälp av luftbubblor. Luftbubblornas fördelning över skrovytan minskar motståndet som verkar på fartygets skrov, vilket kan skapa energibesparande effekter.

– Det är ju inte en ny teknik på något sätt, men man har nog lärt sig att behålla det gränsskiktet som bubblorna ger under fartyget på ett smartare sätt så att man får ut mer av tekniken. När jag var i Sydkorea 2008 byggdes redan då fartyg med den tekniken. Nu ser jag att det ökar.

Designprocessen behöver börja tidigare

Flera aktörer inom fartygsdesign som Sjöfartstidningen pratat med lyfter fram att sjöfartens gröna omställning gör att många viktiga beslut måste tas i början av en designprocess jämfört med tidigare, bland annat när det gäller val av bränsle.

– Om man ska bygga ett fartyg så måste man ha en bättre kännedom om dess förväntade operationsprofil, var det ska operera och att man gör en relativt grov utvärdering av dessa först innan man börjar den detaljerade designen. Och designloopen ser lite annorlunda ut idag än vad den gjorde för tio till femton år sedan. Det är inte bara på grund av den gröna omställningen utan också tack vare att utvecklingen av datorer och utökad beräkningskapacitet som möjliggör att du kan göra den typen av analyser tidigare, säger Jonas Ringsberg.

Nya material gör entré

Jonas Ringsbergs huvudområde är den materialrelaterade forskningen, och han lyfter fram att stål finns i så många olika alternativ. Valet av stål är också viktigt när man tittar på livslängden på ett fartyg och hur mycket underhåll man behöver göra.

– Den utvecklingen går framåt oerhört mycket nu, även kopplat till produktionsmetoder. Hur man kombinerar stål med kompositmaterial tror jag kommer bli väldigt viktigt framöver när man tittar på livscykelperspektivet. Inom kryssningsbranschen vet man att glas som material är säljande för upplevelsen, men det är också väldigt bra som konstruktionsmaterial i flera delar av fartyget. Jag tror vi kommer se en utveckling av lastfartyg på materialsidan med en större kombination av olika typer av material för att göra dem säkrare och lättare med mer lastkapacitet.

Kärnkraft har kommit som bubblare

Jonas Ringsberg pekar på ytterligare en trend som det inte pratas jättemycket om i Sverige ännu, nämligen kärnkraft.

– Jag leder ett projekt som började i september 2024 och som börjar bli stort internationellt. Det handlar om små modulära reaktorer anpassade för bland annat fartyg. I bland annat Sydkorea och Japan har man redan beslutat att man ska bygga fartyg och tekniken finns där. Det är förstås säkerhetsaspekterna vid händelse av en kollision eller grundstötning som är utmaningarna kan man säga.

Enligt Jonas Ringsberg har energiutblickar från de största klassningssällskapen föreslagit små modulära reaktorer som en ny energilösning för global sjöfart.

– Man ser att man måste börja titta på det på allvar. Det kan handla om allt från riktigt stora containerfartyg till mindre fartyg. I Norge finns det två intressanta projekt där man har bestämt sig för att konvertera lite mindre fartyg som ska gå kustnära.

Chalmers avdelning Marin teknik leder projektet Powership som har fått finansiering av Trafikverket. Ett av målen med projektet är att bistå klassningssällskap i framtagningen av nya regelverk till exempel för att hur man ska skydda sidobordläggningen vid en kollision eller grundstötning.

Allt fler autonoma fartyg

Ett annat område som växer internationellt handlar om ökad automatisering och utveckling av autonoma fartyg.

– Det tydligaste avtrycket ser vi nu på inlandssjöfart där man börjar gå mer och mer mot autonoma lösningar. Det pratar vi inte så mycket om i Sverige, men vi är med i ett EU-projekt med fokus på autonom inlandssjöfart i Europa där vi har byggt metoder, modeller, algoritmer och även prototyper som visar på att det är genomförbart. Målet är att ta detta till nästa steg, och min förhoppning är att vi ska komma hit i Sverige också, säger Jonas Ringsberg.