„A hang teljesen megváltozik”: A hajók elektromosításához repülni kell velük

Szokatlan látvány lehetett volna az 1860-as évek Franciaországában – egy evezős csónak emelkedett, és úgy tűnt, mintha magasan lebegne a vízen, egy sor ék pedig segített megemelni a törzsét, miközben utasa erősen húzta az evezőket. Nem tudni, hogy ezt a szárnyashajót valaha is megépítette-e a párizsi feltaláló, Emmanuel Denis Farcot, aki 1869-ben nyújtotta be az első szabadalmat egy ilyen típusú hajóra . Az azonban világos, hogy a következő 50 évben másoknak is sikerült egy csónakot a víz fölé „reptetni”.                                                              

Az olasz feltaláló, Enrico Forlanini 1906-ban egy működő szárnyashajót úsztatott a Maggiore-tavon, az olasz Alpokban . A skót Alexander Graham Bell, a telefon feltalálója, szintén számos szárnyashajó-technológiát fejlesztett ki egy korai repülőgép megtervezése során . Bell negyedik szárnyashajója, a HD-4, több mint 113 km/h sebességgel haladt , amivel megdöntötte a vízi járművek sebességi világrekordját, és egy évtizedig megtartotta a címet.

„Az 1900-as évek elején az emberek szárnyashajókkal kísérleteztek, és érdekes tulajdonságokat adtak a vízi járműveknek, például nagyobb sebességet és alacsony légellenállást – olyan tengeri tartózkodási tulajdonságokat, amelyek eltérnek más típusú hajóktól” – mondja Jakob Kuttenkeuler, a svéd KTH Királyi Műszaki Intézet hajóépítészet professzora.

Enrico Forlanini, akit 1911-ben láttunk a képen, tesztelte korai szárnyashajóját az olaszországi Maggiore-tavon - Kép: Alamy

Az 1960-as években újabb fellendülés volt tapasztalható a szárnyashajók iránti érdeklődésben, kihasználva a század elején felfedezett jellemzők némelyikét. „Az emberek gyorsabban akartak menni” – mondta Kuttenkeuler.

A szárnyashajók most ismét fellendülésnek indultak – ezúttal a kisebb hajók, például a kompok kibocsátásának csökkentésére való képességük miatt. „Manapság a szárnyashajókra való áttérés mozgatórugója a villamosítás” – mondja Kuttenkeuler.

A korai szárnyashajók fosszilis tüzelőanyagokkal működtek, és nehézfém testtel épültek. Kétélű, V alakú szárnyaik lehetővé tették számukra, hogy sokkal gyorsabban mozogjanak, mint a hagyományos hajótestek, de továbbra is jelentős légellenállást okoztak. A 20. század közepére a szárnyashajó-technológia a lehető legjobban fejlődött az akkoriban elérhető anyagok, energiaforrások és technológia felhasználásával. 

Kuttenkeuler szerint a szárnyashajók egyfajta modern visszatérést tapasztaltak, nagyrészt az új technológiai fejlesztéseknek köszönhetően. Ide tartoznak a kisebb, hatékonyabb akkumulátorok, a könnyű építőanyagok és a szárnyashajókat automatikusan kiegyensúlyozó érzékelőket működtető mikrokomputerek, lehetővé téve az újabb stílus számára, hogy a nehézkes, önbeálló V alakú szárnyakat egyetlen áramvonalas szárnyra cserélje, amely teljesen a levegőbe emeli a hajótestet. 

Kuttenkeuler, az eFoil feltalálója – egy szárnyashajóhoz rögzített deszka, amelyen az emberek simán siklanak a vízen –, optimista a szárnyashajó lehetséges felhasználási módjait illetően. Ma már olyan sportrajongókat és milliárdosokat láthatunk, mint a Meta vezetője, Mark Zuckerberg, amint egy kereskedelmi forgalomban kapható változaton ugrálnak. Kuttenkeulert a „szárnyashajók keresztapjának” is nevezik, és éveket töltött a technológia előnyeinek és hátrányainak más tengeri hajókon való kutatásával.

De a szárnyashajó nemcsak a vízi sportokat változtatja meg, hanem képes egész kompokat kiemelni a vízből, ezzel is jelentősen csökkentve azok károsanyag-kibocsátását.

Elektromos kompok

Gustav Hasselskog mérnök emlékszik rá, hogy megdöbbentette, mennyi fosszilis tüzelőanyagot használt fel egy régi hajó, amelyet a svédországi vindöi nyaralójában tartott. Kiszámította, hogy a hajó kilométerenként körülbelül tizenötször több üzemanyagot fogyaszt, mint az autója. 2014-et írtunk, nagyjából akkoriban, amikor az elektromos járművek világszerte elterjedni készültek , és ez elgondolkodtatta Hasselskogot.

A modern szárnyashajók egyik előnye a hagyományos hajókhoz képest nagyon kicsi a hullámtörésük - Kép: Candela

„Senki sem tett még komolyan semmit a hajók elektromosítása érdekében” – mondja Hasselskog. „Ezért elkezdtem utánajárni, hogy mit lehetne tenni.”

Az elektromos hajók problémája, hogy az akkumulátorok sokkal kevesebb energiát tartalmaznak súlyegységre vetítve, mint a fosszilis tüzelőanyagok. A hagyományos hajóknak sok energiára van szükségük, mivel a hajótestük jelentős közegellenállást hoz létre a vízben. Némi kutatás után azonban Hasselskog rábukkant a szárnyashajókra. A hajótest kiemelése a vízből csökkenti a közegellenállást, és csökkenti a hajó előrehaladásához szükséges energiát. Egyes szárnyashajók akár 80% -kal is csökkenthetik a hajó energiafogyasztását .

Hasselskog felismerte, hogy a technológia áttörést jelenthet a tisztább és gyorsabb tömegközlekedés terén. Ugyanebben az évben, 2014-ben megalapította a Candela vállalatot, amely a múlt nyáron bérelte ki első, teljesen elektromos szárnyashajó-kompjáratát Stockholmban egy rövid távú kísérleti projekt részeként. Ha Stockholm városa véglegesen átveszi a projektet, Hasselskog reméli, hogy a Candela végül felválthatja a hagyományos kompjáratokat a városban és másutt is.

Az alacsonyabb kibocsátás és a nagyobb sebesség mellett az elektromos szárnyashajók nagyon kevés nyomot hagynak, és nem emelkednek és süllyednek a hullámokkal, mint egy hagyományos hajó – ami azt jelenti, hogy nem áll fenn a tengeribetegség. A technológia pedig mára világszerte terjed, Indiától Seattle-ig a közösségek igyekeznek a szárnyashajózást a tiszta energiájú tömegközlekedéshez és a magánközlekedéshez adaptálni.

Sportesélyek

A szárnyashajózás közelmúltbeli népszerűsége nagyban köszönhető a versenysportoknak. Az olyan vitorlásversenyeken, mint az Amerika Kupa, elkezdték használni a szárnyashajókat, amelyeket olyan szakértők, mint Kuttenkeuler, a technológia újjáéledésének „fellendítésével” oktattak. A 2024-es párizsi olimpiai játékokon szárnyashajókat használtak szörf- és kitesurfversenyeken.

A 2024-es olimpiai női szörf iQFoil osztályú versenyén szárnyas deszkákat használtak - Kép: Getty Images

Laura Marimon Giovannetti, a Rise, Svédország állami tulajdonú kutatóintézetének vezető kutatója és projektmenedzsere, aki maga is vitorlázó, azt mondja, hogy a 2013-as Amerika Kupa után „egyértelművé vált, hogy az anyagoldali technológia elég jó a kompozit anyagok használatával, ugyanakkor az elektromos meghajtás iránti kereslet is megnőtt”. 2017 és 2020 között számos technikai tényező együttesen járult hozzá a technológia fejlődéséhez, mondja: fejlesztések az akkumulátorok méretében, a tárhelyben, az elektromos motorokban, az érzékelőkben és a könnyebb anyagokban . 

Marimon Giovannetti szerint a szárnyashajókat ma jellemzően szénszálak és fémek, például titán keverékéből építik. A technológia véglegesen megváltoztatta a vitorlázás terepét a hajók által elért sebesség miatt. Marimon Giovannetti szerint nehéz visszafordulni a múltba. Van ok – mutat rá – arra, hogy a mérnökök azt mondják, hogy a hajók „repülnek” a vízen – a szárnyashajó hasonló funkciót tölt be a vízben, mint a szárnyprofil a levegőben. 

„Szó szerint olyanok, mint a víz alatti szárnyak” – mondja Marimon Giovannetti a gépről. „Amikor hirtelen szárnyra állítod a szárnyakat, teljesen elnémul. A hang teljesen megváltozik. Ha bármilyen hangot hallasz is, az inkább egy sípolás, ami csak abból adódik, hogy maguk a szárnyak gyorsan sodródnak a vízben.”

A technológia skálázása

A kis kompok ugyan eljuthattak a víz fölé szárnyashajó segítségével, de ugyanez a nagyobb hajókkal kihívást jelent. A maximális sebesség eléréséhez és a lehető legenergiahatékonyabb működéshez a szárnyashajóknak kisebbnek kell maradniuk, mind méretben, mind súlyban. Hawsselskog szerint a technológia egyik buktatója, hogy a szárnyashajóknak viszonylag kicsinek kell maradniuk, különben elveszítik sebességelőnyüket, és a hagyományos hajók hatékonyabbá válnak. Emellett nem tudnak nagy távolságokat megtenni töltés nélkül. Egy másik kockázat a szilárd víz alatti tárgyba ütközés – egyes szárnyashajókat érzékelőkkel terveztek, amelyek meg tudják állapítani, ha a hajó közeledik valamihez, aminek elüthet, például egy fatörzshöz vagy egy oroszlánfókához.

A hátrányok ellenére a hajók iránti kereslet növekszik. Hasselskog szerint a Candela már 11 kompot adott el a JalVimana magánüzemeltetőnek Mumbaiban, Indiában, ahol remélhetőleg jelentősen lerövidül az utazási idő több útvonalon. A Mumbai és a Navi Mumbai repülőtér közötti úton egy szárnyashajó várhatóan 1 óra 45 percről 30 percre csökkenti az ingázási időt. Az első hajó várhatóan 2026-ban kezdi meg működését. A Candela emellett nyolc szárnyashajót adott el Szaúd-Arábiának, hogy a Vörös-tengeren használják majd a tervezett lineáris városuk, a Line fejlesztéséhez. A vállalat nemrégiben 14 kompot adott el turisztikai üdülőhelyeknek a Maldív-szigeteken és Belize-ben. Az Egyesült Államokban négy kompot adott el egy magánüzemeltetőnek a kaliforniai Tahoe Cityben, hogy utasokat szállítsanak a tavon át.

Az elektromos szárnyashajók kibocsátása a hagyományos hajókéhoz képest töredéke az üvegházhatású gázoknak - Kép: Candela

Ettől függetlenül Kitsap megye, egy Seattle melletti megye, Washington államban, nemrégiben pályázatot írt ki egy prototípus szárnyashajó építésére, amely 150 utas szállítására alkalmas, és egy oda-vissza ingázó kompjáraton közlekedhet a város belvárosába, körülbelül 19 km-es távolságon mindkét irányban. Az Egyesült Államokban szabályozás írja elő , hogy a szövetségi finanszírozású tömegközlekedési projekteknek amerikai gyártmányú termékeket kell használniuk. A Kitsap 2021-ben 372 910 dolláros (279 400 font) szövetségi támogatást kapott egy teljesen elektromos szárnyashajó kifejlesztésének megvalósíthatóságának kutatására, amely 150 utas szállítására alkalmas, és kevés hullámot okoz. 2024-ben újabb 1,2 millió dolláros (900 000 font) támogatást kapott a Kereskedelmi Minisztériumtól egy kísérleti elektromos szárnyashajó tervezésére, valamint 5,2 millió dollárt (3,9 millió font) Washington államtól a nulla kibocsátású gyorskomp és a parti töltőinfrastruktúra megtervezésére és megépítésére.

A tervezési kritériumok részeként olyan hajót kellett építeni, amely képes elnyelni vagy elkerülni a Puget Soundban úszó fatörzsekbe ütköző ütéseket – mondta John Clauson, a Kitsap Transit ügyvezető igazgatója. Hozzátette, hogy a kompokat ugyanazzal a figyelmeztető rendszerrel is felszerelik majd, amelyet minden hajó használ az utazó kardszárnyú delfincsapatok elkerülésére. A remények szerint a szárnyashajók gyorsabban tudnak majd haladni a partvonal mentén, mint a hagyományos kompok, anélkül, hogy a nyomukból adódóan zavart okoznának. 

Clauson szerint az útvonal várhatóan 30 percig fog tartani, szemben a hagyományos, autókat szállító kompok egy órával tartó menetidejével – bár ezek csak gyalogosokat fognak szállítani. A szárnyashajó megépítése után várhatóan 20 perc alatt fog újratöltődni. Egyelőre nem tudni, hogy mikor vehetik igénybe a kompokat nyilvánosan.

Stockholm tesztelte az elektromos Candela kompot, és most el kell döntenie, hogy bevezeti-e - Kép: Candela

„Vannak időnként kétkedők, akik nem értik a technológiát, vagy kérdéseket vetnek fel azzal kapcsolatban, hogy mi fog történni, ha naplófájlokat kapunk, és hasonlókat, de általánosságban a közösség nagyon támogató volt” – mondja Clauson.

Stockholmban Hasselskog eddig egy kétórás útvonalra koncentrált Ekeröből, Stockholm nyugati részén fekvő idilli külvárosból a stockholmi városházáig, amely egy 20 km-es útvonal. A hagyományos komp 250 embert szállít, és körülbelül 55 percig tart. Ehelyett minden Candela komp egyszerre 30 embert tud szállítani, és kevesebb mint 30 percig tart, 30 csomós végsebességgel haladva. Becslése szerint, ha ehelyett három Candela kompot üzemeltetnének, és a napi indulások számát kilencről 23-ra növelnék, 15%-kal több ingázót tudnának szállítani.

A technológia fő korlátja Hasselskog szerint az, hogy a kompok nem tudnak 40 tengeri mérföldnél többet megtenni, és az akkumulátoraik feltöltése körülbelül egy órát vesz igénybe.

Miután véget ért a Candela korlátozott nyári próbaüzeme Stockholmban, a városnak el kell döntenie, hogy folytatja-e a szárnyashajók megvásárlását, és beépíti-e azokat a működő flottájába. Candela becslése szerint a kompok végső soron 40%-os költségmegtakarítást jelentenének a városnak. Ez volt az egyik legfontosabb érv Stockholm és mások felé, akikkel beszélt, mondja Hasselskog. „Meg lehet fordulni magánüzemeltetőkhöz, és pénzügyi szempontból meggyőzni őket arról, hogy ez a helyes lépés” – mondja. „Pénzt lehet megtakarítani.”  (BBC)