Mit dem Verschwinden der Grosssegler aus der Frachtschifffahrt Mitte des 20. Jahrhunderts blieb die technologische Weiterentwicklung der Segeltechnik weitgehend auf den Yacht-Sektor begrenzt. Zwar haben sich einige Ingenieure weiterhin Gedanken gemacht, wie man Güter auch mit der Kraft des Winds transportieren könnte. Davon zeugt die Idee des Dyna-Riggs, die in den 60er-Jahren in Hamburg entwickelt wurde. Doch wurden neue Materialien wie beispielsweise Karbonfasern vor allem auf Rennyachten ausprobiert.

Mit der immer dringlicheren Klimadiskussion setzte eine neue Suche nach Systemen ein, die den Wind für das Bewegen von Schiffen nutzen können. Als Lobbyorganisation dafür profiliert sich die International Windship Association IWSA. Dabei geht es in den meisten Fällen um Wind-Unterstützung, um den Treibstoff-Verbrauch zu senken. Hoch im Kurs stehen Ideen, die Kraft des Windes möglichst automatisch anzuzapfen. Somit positionieren sich diese Technologien als Gegenpol zur Idee, Fracht handwerklich und ohne Motor zu transportieren, was eine weitgehende «Partnerschaft auf Augenhöhe mit der Natur» voraussetzt.

 

Der Flettner-Rotor

Wer eine Ballsportart betreibt, weiss, dass ein rotierender Ball eine Kurve fliegt. Dafür verantwortlich ist der Magnus-Effekt: Durch die Rotation wird der «Fahrtwind» des Balls auf der einen Seite beschleunigt, auf der anderen abgebremst. Das erzeugt einen Druckunterschied, der den Ball seitlich ablenkt.

Bereits in den 1920er-Jahren kam der deutsche Erfinder Anton Flettner auf die Idee, an Litfasssäulen oder Schornsteine erinnernde Zylinder auf Schiffe zu montieren und sie mit Motoren in Rotation zu versetzen. Man baute auch einige wenige Schiffe mit diesen Flettner-Rotoren und konnte zeigen, dass das Prinzip funktioniert. Dann geriet die Idee weitgehend in Vergessenheit bis in die Nullerjahre des 21. Jahrhunderts. Das Windkraft-Unternehmen Enercon liess das «E-Ship 1» bauen, das von Anfang an neben den fossil betriebenen Motoren mit Flettner-Rotoren ausgerüstet war.

Obschon Rumpf, Ruder, Unterwasseranstrich etc. schon bei der Konstruktion für den Windantrieb optimiert wurden, beträgt die Treibstoffeinsparung durch die Flettner-Rotoren bei der E-Ship 1 nur rund 15 Prozent. 

Der Nachteil der Flettner-Rotoren: Die Kraft entsteht immer quer zur Windrichtung. Kommt beispielsweise der Wind von hinten, trägt der seitwärts wirkende Magnus-Effekt nichts zur Fortbewegung des Schiffs bei. Deshalb ist der Flettner-Rotor nur als Hilfsantrieb geeignet. Dies vor allem für Schiffe, die auf Routen mit vorwiegend seitlichen Winden verkehren.

 

Das Aero-Rigg

Das Aero-Rigg besteht aus einem freistehenden, drehbaren Mast, der fest mit einem horizontalen Baum verbunden ist, der sich vor und hinter dem Mast erstreckt. Am Teil vor dem Mast wird eine konventionelle Rollfock montiert, hinter dem Mast ein ebenfalls herkömmliches Grosssegel mit durchgehenden Latten. Die Fockschot wird auf eine kurze Querschiene geführt so dass sie beim Wenden automatisch die Seite wechselt. Der Anstellwinkel des gesamten Systems wird durch eine einzige Leine, die Grossschot gesteuert. Beide Segel sind somit stets auf eine Stellung getrimmt, die auf einer herkömmlichen Yacht dem effizienten Trimm auf einem Am-Wind-Kurs entspricht. Windkanal-Versuche haben gezeigt, dass dieses Rigg-Design der traditionellen Bermuda-Takelung aerodynamisch überlegen ist (Mc Donald et al., o.J.). Da sich die Fock vor dem Drehpunkt befindet und somit eine ausbalacierende Kraft zum Grosssegel entwickelt, steht nur wenig Zug auf der Grossschot. Somit kann eine grosse Segelfläche von einer kleinen Crew bedient werden.

Dieses für Yachten entwickelt Prinzip wird auch für Frachtschiffe eingesetzt. Ein Beispiel ist die «Neoliner Origine», ein 136 Meter langes Roro-Schiff der französischen Reederei Neoline. Auf der zweimastigen Neoliner Origine sind die Grossegel nicht aus Stoff, sondern bestehen aus soliden Platten. Diese Solid Sails wurden von der gleichnamigen Tochterfirma der französischen Weft Chantiers d’Atlantique entwickelt. Neoline beziffert die Treibstoff-Einsparung mit "über 80 Prozent" bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 11 Knoten (Im Vergleich zu einem reinen Motorschiff mit 15 Knoten).

Die Neoliner Origin ist aktuell das grösste Schiff mit Segeln als Haupt-Antrieb. Die Grossegel der beiden Aero-Rigg-Systeme bestehen aus soliden Platten, die sich bei Reffen oder Einholen des Segels wie ein Leporello falten und auf dem Baum aufschichten. 

 

Aufblasbare Flügelsegel

Auf den Knopf drücken, der Mast fährt hoch, Pumpen blasen das Segel auf – und dann nichts mehr. Das System regelt sich selbst. Das Prinzip, die Kraft des Windes durch Segelfläche vor und hinter dem Mast auszubalancieren wird mit dem aufblasbaren Flügelsegel von Michelin so weit genutzt, dass keine Schot mehr nötig ist, um das Segel optimal zum Wind einzustellen. Wie eine Windfahne kann es sich auf dem unverstagten Mast frei drehen und trimmt sich selber.

Der Mast ist teleskopierbar und mit Luftpumpen wird das Segel aufgeblasen, so dass ein symmetrisches Profil entsteht. Dieses erzeugt mehr Vortrieb als ein konventionelles Stoffsegel. Entwickelt wurde das System von zwei Erfindern auf dem Genfersee. Ein Prototyp wurde auf einem Roro-Schiff «Pelican» in der Biskaya getestet und die französische Direktion für maritime Angelegenheiten, Fischerei und Aquakultur hat für ein Hochsee-Patrouillenschiff ein solches System bestellt.

Ein aufblasbares Flügelsegel auf einem französischen Patrouillenschiff.

 

Starre Flügelsegel

Baut man das vom Wind angetriebene System aus starren Materialien, sind Profile wie bei einem Flugzeugflügel möglich. Diese bringen bei günstiger Richtung des scheinbaren Winds deutlich mehr Vortrieb als die Textil-Segel. Unterteilt man die Flügel, erzielt man einen Effekt wie wenn ein Flugzeug die Landeklappen ausfährt: Der Auftrieb wird zusätzlich gesteigert.

Diese hohe Effizienz wird auf extremen Renn-Katamaranen genutzt, die sich auf Tragflügeln aus dem Wasser heben und durch ihre hohe Geschwindigkeit einen hohen Anteil Fahrtwind im scheinbaren Wind erzeugen. Solche Rennmaschinen erreichen durch Flügelsegel Geschwindigkeiten bis zu 54 Knoten (100 kmh).

Renn-Katamarane mit Flügelsegeln zeigen die Effizienz der Technologie.  

Da Segel durch die Fahrt einen Teil des Winds auf den meisten Kursen selbst erzeugen, sind gemäss Berechnungen des Hamburger Ingenieurs Peter Schenzle ein Wirkungsgrad von weit über 100 Prozent möglich. 

 

Durch den Umweg über Windturbinen und grünen Wasserstoff geht weit über 90 Prozent der Energie, die im Wind steckt, verloren. Die direkte Nutzung des Windes erlaubt dagegen Wirkungsgrade über 100 Prozent.

 

Der hohe Wirkungsgrad ist allerdings nur bei Rennmaschinen möglich, die wenig Schiffsgewicht mit viel Segelfläche kombinieren. Beim Einsatz als Hilfssegel auf Frachtschiffen ist es genau umgekehrt: Da trifft ein hohes Schiffsgewicht auf eine im Verhältnis kleine Segelfläche. Da geht es nur um Unterstützung des Motors.

Die Firma Oceanwings, die solche Systeme baut, gibt pro installiertem Flügelsystem eine durchschnittliche Einsparung von 1,3 Tonnen Treibstoff pro Tag. Auf ihrer Website zeigt Oceanwings die Animation eines Containerschiffs mit sechs installierten Flügelsegeln. Nehmen wir an, dieses verbrennt täglich eine Grössenordnung von 150 Tonnen Schweröl. Dann beträgt die Einsparung von 7.8 Tonnen rund 5 Prozent. Mit anderen Worten: Zwar ist jede Tonne nicht verbrannter fossiler Treibstoff ein Gewinn fürs Klima. Doch selbst hoch effiziente Flügelprofile lassen die 35 Prozent CO₂-Einsparung, die Oceanwings auf ihrer Website nennt, als deutlich zu optimistisch erscheinen.

Wirkungsvoller ist ist die Reduktion der Geschwindigkeit: Verbrennt das Schiff bei 24 Knoten 150 Tonnen pro Tag, so wären es bei 18 Knoten rund 40 Prozent weniger. Dann betragen die Einsparungen durch die Flügelsegel 8,7 Prozent.

Doch da folgt gleich der Einwand eines langjährigen Flottenmanagers einer grossen kanadischen Reederei: Wenn man die Geschwindigkeit der Schiff reduziert, dann benötigt man für die gleiche Transportmenge mehr Schiffe. Somit ginge im Seefracht-Gesamtsystem die Einsparung durch das einzelne Schiff gleich wieder verloren. Der Schlüssel zur wirklichen Emissionssenkung liegt somit in der Transportmenge: Weniger transportieren...

Zurück zu den 35 Prozent weniger CO₂, die Oceanwings nennt. Dies sind Erfahrungswerte der «Canopée». Dieses Spezialschiff für den Transport von Ariane-Raketenteilen ist mit 120 Metern Länge noch im Grössenbereich eines wirklichen Segelschiffes und mit vier Flügelsegeln mit einer Gesamtfläche von 1452 m² ausgestattet. Ihr Design wurde schon bei der Konstruktion für die Windnutzung optimiert. Doch insgesamt dürfte es schwierig sein, mit nachträglich eingebauten Hilfssegeln auf grossen Schiffen Einsparungen zu erzielen, welche die 10-Prozent-Marke übertreffen, da man auf technische Grenzen stösst.

 

Die Canopée ist ein speziell für den transatlantischen Transport von Ariane-Raketenteilen konzipiertes Hybrid-Schiff, das zwar wegen seiner Flügelsegel bis zu 35 Prozent weniger Treibstoff verbrennt, jedoch weiterhin die fossil befeuerten Maschinen als Hauptantrieb nutzt.

 

Ökonomisch interessant ist dies trotzdem, denn durch die sich künftig verschärfenden Vorschriften der IMO und der EU werden zunehmend die Emission von Treibhausgasen mit einer CO₂-Abgabe besteuert. Da kann auch ein im einstelligen Prozentbereich gesenkter Treibstoff-Verbrauch dem Reeder finanzielle Vorteile bringen. Auch hier gilt allerdings die Einschränkung, dass die Abgaben auf Treibhausgasen zumindest in der IMO noch nicht beschlossen sind und an vorderster Front die USA unter Präsident Trump vehement Widerstand leistet.

 

Saug-Flügelsegel

Von weitem sehen sie aus wir Schornsteine und man könnte sie mit Flettner Rotoren verwechseln. Doch das Funktionsprinzip ist ein anderes: Der Auftrieb an einem Flügel hängt davon ab, dass die Strömung auf der Leeseite, also auf der Seite des Unterdrucks, gleichmässig verläuft. Reisst die Strömung ab, gibt es nur noch Wirbel. Bei kleinen Anstellwinkeln besteht diese Gefahr nicht, doch ist auch der Auftrieb klein. Damit auch bei grösseren Anstellwinkeln die Strömung parallel zur Oberfläche des Flügelsegels verläuft. Ist man auf die Idee gekommen, dort die Luft abzusaugen. Man saugt als die Strömung praktisch an den Flügel heran und vermeidet so die Wirbel, die keinen Auftrieb – respektive Vortrieb – erzeugen.

Wenn die Ventilatoren ausgeschaltet sind, welche die Luft aus dem Innern des Profils oben hinausblasen und damit durch die Öffnungen im Lee Luft ansaugen, erzeugt das dicke Profil nur Wirbel. Erst wenn man die Ventilatoren einschaltet, wird das System wirksam. 

Solche Systeme werden unter anderem von den Firmen Econowind und bound4blue hergestellt. Auf ihrer Website betont letztgenannte, dass durch das Absaugen die Wirksamkeit das Sechs- bis Siebenfache eine konventionellen Segels gleicher Fläche betrage. Die Saug-Flügelsegel wurden mittlerweile auf mehreren Schiffen installiert.

 

Der 183 Meter lange Chemie-Tanker Bow Orion wurde mit 22 Meter hohen Saug-Windsegeln ausgerüstet. Tests auf dem Schwesterschiff Bow Olympus ergaben gemäss Fachpresse ein Treibstoff-Einsparpotenzial von 15 bis 20 Prozent. Das System soll selbst extrem hoch am Wind (15 Grad) noch wirksam sein.

Zugdrachen

Was bei Kite-Surfern funktionert, kann auch helfen, ein Frachtschiff zu ziehen. Der Vorteil solcher Lenkdrachen liegt nicht zuletzt darin, dass sie die Windenergie in mehreren hundert Metern Höhe nutzen. Da oben ist der Wind konstanter und vor allem stärker. Dabei muss der Drachen eine Acht fliegen, denn damit produziert er seinen eigenen «Fahrtwind», was die Wirkung deutlich steigert.

Wie auch bei anderen Systeme der Windunterstützung für die Maschine geht es darum, das System zu automatisieren. Denn die Reeder wollen nicht den Vorteil der tieferen Treibstoffkosten verlieren, indem sie eine grössere Mannschaft bezahlen müssen. Verschiedene Firmen wie Beyond the Sea, Kite Dynamics, Skysails Marine oder Airseas liefern sich ein Rennen, wer am Schluss das zuverlässigste und effizienteste System auf den Markt bringt. 

Die Firma Airseas ist eine Tochtergesellschaft des Flugzeugbauers Airbus und entwickelt mit dem aerodynamischen Wissen der Muttergesellschaft Flugdrachen für Schiffe.

 

Ein Vorteil der Zugdrachen ist, dass man sie relativ einfach weit vorne auf dem Vordeck installieren kann, also da, wo sie im Hafen beim Laden und Löschen der Fracht nicht stören. Da auf See immer irgendwann irgendetwas schief läuft, dürften die Drachen vor allem tagsüber zum Einsatz kommen. Im Gegensatz zu Flügelsegeln an Bord, die man nachts auch im Scheinwerferlicht reparieren oder stilllegen kann, ist ein Hunderte Meter entfernter Drache bei Dunkelheit schwerer zu bändigen. 

Ein Internet-Tool ermöglicht, den Klimanutzen und die Wirtschaftlichkeit auszurechnen. Dabei wird für die Zeit, während der der Drachen fliegt die Treibstoff-Einsparung je nach Windstärke mit 3,5 bis 8 Prozent angegeben. Die Software kommt zum Schluss, dass für den Klimanutzen vor allem entscheidend ist, wie oft und wie lang die Crew den Drachen einsetzt.

 

Begrenzte Möglichkeiten

Bisher suchten Reeder die «Effizienz durch Grösse»: Je grösser das Schiff, desto weniger Treibstoff (und damit weniger Treibhausgas-Emissionen) pro transportierte Tonne sind nötig. Da aber unter anderem wegen des Tiefgangs nur wenige Häfen solche 400-Meter-Schiffe empfangen können, ist damit die wirtschaftlich gangbare Grenze erreicht. 

Für Schiffe, die – wie auch immer geartete – Segel als Hauptantrieb nutzen, liegt die Grenze deutlich tiefer. Die 1902 gebaute «Preussen» war 147 Meter lang. Das dürfte für klassische Segeltechnik das Limit sein. Wenn moderne Systeme den Wind effizienter in Vortrieb umsetzen, lässt sich die Grenze wohl in Richtung 200 Meter verschieben. Doch geht man darüber hinaus, wären, um die riesige Masse durchs Wasser zu bewegen, die erforderliche Segelfläche und die auftretenden Kräfte zu gross und zu schwer zu kontrollieren. Somit kommt für die Grösse der meisten interkontinentalen Frachtschiffe der Wind nur als Ergänzung des auf absehbare Zeit immer noch fossilen Antriebs in Frage. Und da dürfte in der Regel die Treibstoff-Einsparung 10 Prozent kaum überschreiten.

Zudem fällt auf, dass die wenigen bisher gebauten grösseren Segelfrachter auf Varianten der konventionellen Segeltechnik setzen: 

• Die 81 Meter langen Schiffe der Phenix-Klasse der französischen Reederei TOWT führen zwei hintereinander montierte Bermuda-Riggs mit insgesamt bis zu 2500 Quadratmetern Segelfläche.
• Auf der «Grain de Sail II» (51 Meter Länge) entschied man sich für ein Schoner-Rigg.
• Und das 136 Meter lange Roro-Schiff «Neoline Origin» segelt mit zwei Aero-Riggs mit insgesamt 3000 Quadratmetern Segelfläche. Dabei sind zwar die Grossegel sogenannte Solid Sails und bestehen aus Platten. Der Grund ist aber weniger die Aerodynamik als die Idee, dass solche Segel länger leben als solche aus Textilmaterialien. Doch würden die Aero-Riggs mit Grossegeln aus Stoff aerodynamisch nach dem gleichen Prinzip funktionieren.
• Auch das bisher noch nicht gebaute Containerschiff von Veer – 100 Meter Länge, 152 Sechsmeter-Container (TEU) Kapazität – setzt mit dem Dyna-Rigg – einer modernen Variante der Rahsegel – auf textile Segel.

In eine andere Richtung weist das Projekt Oceanbird oder Orcelle Wind: Ein 220 Meter langer Transporter für 7000 Autos soll mit Flügelsegeln als Hauptantrieb bis zu 90 Prozent Treibstoff einsparen. Das von der schwedischen Reederei Wallenius Wilhelmsen geplante Schiff wird unter anderem mit 9 Millionen Euro aus EU-Mitteln gefördert. Die Visualisierungen zeigten zuerst in der Mittelachse des Schiffs teleskopierbare Flügel. Später schwenkte man um auf je paarweise an Backbord und Steuerbord montierte Spalt-Segelflügel. Das zeigt: es geht nicht nur um den Transport von Autos, sondern auch um die Entwicklung eines Prototyps. Man steht immer noch am Anfang.

Der sich wandelnde Prototyp: Zuerst segelte die Oceanbird mit teleskopierbaren Flügelsegeln über die Bildschirme der Konstrukteure (oben), dann entschied man sich für Spalt-Segelflügel (unten). 

 

Wirtschaftliche Hindernisse

So interessant und vielversprechend die einzelnen Projekte auch sein mögen: Das eigentliche Klima-Problem, die ungeheure Menge der jährlich 11 Milliarden Tonnen transportierte Fracht, wird damit nicht gelöst. Abgesehen davon, dass beispielsweise das Mobilitäts-Modell des motorisierten Individualverkehrs massiv zu Verletzung der Planetaren Grenzen beiträgt: Warum muss man Autos interkontinental transportieren? Würde es nicht reichen, Fahrzeuge zu nutzen, die auf dem eigenen Kontinent produziert wurden?

Die Anforderungen an den Seetransport entstehen an Land: Die Forderung nach zuverlässigen Lieferterminen (just in time…) oder für hochpreisige Güter möglichst kurze Lieferfristen. Somit interessieren sich nur wenige Reeder für Segel als Hauptantrieb. Im Gegenteil: Grosse Reedereien expandieren in den für das Klima hundertfach schädlicheren Lufttransport, um Kundenwünsche (Zeit ist Geld…) zu befriedigen. Neben den physikalisch-technischen Grenzen sind diese wirtschaftlichen Interessen das grösste Hindernis, den klimafreundlichen Gratistreibstoff Wind zum Hauptantrieb zu machen.

Auch als Hilfsantrieb wird der Wind bisher nur in sehr bescheidenem Umfang berücksichtigt: Gemäss der entsprechenden IWSA-Liste waren im letzten Quartal 2025 nur 86 Schiffe mit entsprechenden Systemen ausgerüstet, und 12 standen kurz vor der Installation. Somit ist nur rund jedes zehntausendste Schiff fähig, wenigstens im einstelligen Prozentbereich fossilen Treibstoff zu sparen. 

 

Quellen

Neal McDonald, Damon Roberts (o.J.): AeroRig® - The Rig of the Future. The International HISWA Symposium on Yacht Design and Yacht Construction, https://yachtmonalisa.com/Hiswa-AeroRig-Symposium.pdf 

Ship Universe (2026): Kite Propulsion Systems on Ships in 2026: Pros, Cons and Savings. https://www.shipuniverse.com/tech/kite-propulsion-systems-on-ships-in-2026-pros-cons-and-savings/ 

Tanker Operator (2025): Odfjell sees 15-20 per cent energy saving from suction sails, more than expected. https://www.tankeroperator.com/news/odfjell-sees-15-20-per-cent-energy-saving-from-suction-sails-more-than-expected/14835.aspx 

Wallenius Wilhelmsen (2023):World's first wind-powered RoRo vessel secures EUR 9M in EU funding. https://www.walleniuswilhelmsen.com/news/worlds-first-wind-powered-roro-vessel-secures-eur-9m-in-eu-funding