Auf der Verbrauchsseite des Hypersail stehen Steuerungsaktuatoren, Elektronik, Bordsysteme und die Winschen. Das Hypersail-Ziel war es, alle elektrischen Verbraucher ausschließlich aus erneuerbaren Quellen zu speisen: Sonne, Wind, Kinematik – und begrenzt auch aus der Muskelkraft der Crew. Letztere bleibt aus regulatorischen Gründen im System – die Regeln bei Offshore-Rekordversuchen schreiben vor, dass bestimmte Manöver rein durch Menschenkraft durchgeführt werden müssen.
„Um die Sonnenenergie bestmöglich zu nutzen, führten wir Simulationen durch: Wo auf dem Boot erzeugen Paneele zu welcher Tageszeit die meiste Energie?“, erzählt Lanzavecchia. Das Ergebnis überrascht: Solarmodule an der Außenseite des Rumpfes liefern zur Mittagszeit mehr Energie als an Deck montierte Paneele. Sie stehen in dieser Zeit in einem günstigeren Winkel zur Sonneneinstrahlung, während die Paneele an Deck verschattet werden. Die optimierte Konfiguration umfasst 100 Quadratmeter Solarmodule, die eine Leistung von 20,3 Kilowatt erbringen.
Drei Windturbinen nutzen den scheinbaren Wind
Auf Foils soll der Monohull Geschwindigkeiten von 30 bis 60 Knoten erreichen. Das erzeugt einen enormen scheinbaren Wind, der ebenfalls energetisch nutzbar ist. Die Ferrari-Analysen zeigen, dass drei strategisch perfekt platzierte Windturbinen gemeinsam einen Wirkungsgradverlust von maximal drei Prozent verursachen – ein kleiner Preis für die Energiemenge, die sie beisteuern. Zumal diese Energie direkt für die Stabilitätsregelung, also den permanenten Trimm der Foils, genutzt werden kann.
Brillante Idee, kleiner Haken: Kommerzielle Windturbinen sind für den Betrieb bis maximal 50 Knoten ausgelegt. „Wir operieren aber bei Geschwindigkeiten von bis zu 60 Knoten. Also entwickelten wir in unserem Windkanal in Maranello eine eigene Turbine, die für diese extremen Bedingungen ausgelegt ist – steuerbar aus dem Cockpit und mit variabler Drehzahlregelung“, erklärt Lanzavecchia. In der Entwicklung befindet sich zudem ein kinetischer Energiesammler: Eine schwingungsgedämpfte Masse im Bootsinneren wandelt die Roll- und Stampfbewegung des Rumpfes in elektrische Energie um. Ein smartes System, das aus einer unvermeidbaren Verlustquelle eine Einnahmequelle macht.
Mehrstufige Spannungsarchitektur
Von technisch herausragender Bedeutung ist die mehrstufige Spannungsarchitektur an Bord: 12/24 Volt für Borddienste, 48 Volt für mittlere Systeme und bis zu 800 Volt für Hochleistungsaktuatoren wie die Hydraulik des Canting-Kiels. Diese 800-Volt-Architektur entspricht exakt jener des polarisierenden Elektro-Ferrari Luce. Der Kern des Systems ist ein DC/DC-Spannungswandler – identisch mit der Einheit im Supercar F80 – der die gesammelte Energie mit 98 Prozent Wirkungsgrad von 48 auf 800 Volt konvertiert und in zwei Hochspannungsbatterien mit je 50 kWh Energieinhalt und 150 kW Leistungsabgabe speist. Für Hochleistungsmanöver wie das Trimmen der großen Foil-Arme und des Canting-Kiels wird Energie direkt mit hoher Spannung zugeführt – ohne Umrichter, mit minimalem Verlust.
Eine Vielzahl an Sensoren soll Kollisionen verhindern
Viel Entwicklungsarbeit floss auch in die Vermeidung von Kollisionen mit treibenden Objekten im Meer. Schiffscontainer, Baumstämme, Wale – ein Aufprall bei 40 Knoten und mehr wäre das Ende des Rekordversuchs, im schlimmsten Fall auch das Ende des Bootes. „Wir kombinieren Kameras, Radar und Sonar und betreiben intensive Sensorfusion, um Objekte frühzeitig zu erkennen – sowohl über als auch unter der Wasseroberfläche. Das System gibt rechtzeitig Alarm, sodass die Crew ausweichen kann oder das Boot automatisch ausweicht“, erklärt Marco Ribigini. Das Sonar sei besonders wichtig. Es ist in den Kiel integriert und muss bei hohen Geschwindigkeiten und entsprechender Neigung präzise Daten liefern.
Die vielleicht überraschendste Erkenntnis des YACHT-Expertengesprächs in Maranello: Ein Großteil der Technologien, die im Hypersail zum Einsatz kommen, existiert bei Ferrari bereits. Sie mussten nicht von Grund auf neu entwickelt werden. „Für die Flugsteuerung mussten wir nicht bei null anfangen“, so Lanzavecchia. „Die gesamte Steuerungslogik, die wir über Jahre für unsere Fahrzeuge entwickelt haben, existiert und funktioniert auch in unserem Boot. Wir brauchen eine leistungsstarke Steuereinheit? Haben wir. Kabel und weitere Steuergeräte? Haben wir. Einen Elektromotor? Der sitzt bereits im Luce.“ Die technisch anspruchsvollen Systeme, die es den Seglern erst ermöglichen, stabil und ohne Rodeo-Einlagen für lange Perioden über Ozeane zu fliegen, sind vorhanden. Zentral dafür sind Sensoren, die etwa das vorausliegende Wellenbild scannen und automatische Ausgleichsbewegungen der Trimmklappen an den Foils und in Echtzeit veranlassen.
Innovationslabor auf vier Foils
Achtzehn Patente wurden für Hypersail bereits angemeldet, weitere sechs befinden sich in der Ausarbeitung. Was steckt hinter diesen Patenten? Lanzavecchia nennt konkrete Beispiele. Neben dem Winch-by-Wire-System und den Energiemanagement-Lösungen sind es vor allem neue Werkstoffkombinationen, mit denen Ferrari Pionierarbeit leistet. Die Foils des Carbon-Boliden bestehen aus einem Hybridverbund aus Titan und Kohlefasern. Matteo Lanzavecchia: „Wir benötigen eine extrem steife, leichte und präzise Geometrie.“
Der Grund ist nicht nur struktureller Natur: Ab etwa 42 Knoten beginnen die Foils zu kavitieren. Sprich, Gasblasen entstehen an der Profiloberfläche und kollabieren mit enormer Energie. Das zerstört auf Dauer das Material. Die Hypersail-Bootsbauer setzen Titan auf zwei Arten ein: als eine Art Sandwich-Konstruktion mit Carbon im Kern – das ist der grundlegende Aufbau des Foils – und als äußere Schutzschicht, die den Kern vor dem Erosionsangriff durch Kavitation schützt. Solche Verbundstrukturen erfordern aufwendige Simulationen, nicht nur hinsichtlich der Auslegung, sondern auch des Fertigungsprozesses. Röntgenprüfungen sind obligatorisch.
Neue Bestleistungen im Blick
Ferrari Hypersail soll wochenlang ohne Boxenstopps über die Weltmeere fliegen. Das Ziel: neue Offshore-Rekorde aufstellen. Selten hat ein Racer vor seinem Stapellauf derart viel Aufmerksamkeit erregt. Wird der gewagte Foil-Mix so funktionieren, wie Guillaume Verdier es sich vorstellt? Geht das innovative Energiekonzept auf, um all die hydraulischen Komponenten optimal zu versorgen? Und vor allem: Hebt der Carbon-Bolide tatsächlich ab – stabil, sicher und über lange Strecken? Falls ja, hat Ferrari Hypersail das Zeug, ganz wie die legendären Rennautos der Italiener Geschichte zu schreiben.
Martin Hager
Chefredakteur YACHT und BOOTE Exclusiv
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