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文｜张超 为了达成减能减排目标，全球航运业正在重新评估风帆动力的价值。  由瑞典老牌造船厂Wallenius Marine设计打造的Oceanbird，就是一款可运载6000-7000辆小汽车的大型滚装帆船，其长度为200米，宽40米，高100米，载重吨位为32000吨。 在瑞典政府和瑞典皇家理工学院等研究机构的支持下，Oceanbird有望成为全球最大风帆动力货船。  Oceanbird滚装帆船 有史以来最高的帆船用风帆动力驱动万吨轮，这个想法看似天马行空，其实早在一百年前就被实践证明可行。 从19世纪80年代到二战前后，曾经流行过一种名为御风船(Windjammer)的巨型风帆货船。  御风船 当时，欧洲各国的军工和化工产业，高度依赖于智利出产的硝石，御风船由于其无限续航力的特点，主要用于欧洲往返智利的遥远航线。  最著名的御风船，是德国在1902年建造的普鲁士号大型五桅全帆装钢质帆船，排水量11150吨，可载重8000吨，最高时速高达20节（37公里每小时），进行过12次从汉堡到智利的往返航行和1次环球航行。  普鲁士号帆船 作为一艘21世纪的御风船，Oceanbird的尺寸与传统滚装船相当，外观设计的最大区别在于，船体顶部有5个伸缩式风帆，每个风帆最高可达80米，能360度旋转且互不碰擦，在恶劣天气、清理风帆或通过桥梁时，风帆还可以回缩至约60米高。  Oceanbird项目经理、Wallenius Marine造船厂建筑师米凯尔·拉佐拉介绍，Oceanbird极有可能是有史以来最高的帆船，风帆顶部将高出海面100多米，是目前最大帆船的两倍高，这带来了整个项目设计施工中最大的难点。  “目前很难掌握海平面50-100米处的大气状况，这一高度的风速、风向变化几乎没有记录，也没有前人经验。”拉佐拉表示，“为此，研究人员在收集、计算和模拟大气数据方面下足了功夫。我们已将传感器安装在了大西洋航线轮船的顶部，尽量收集海平面100米高度的大气数据。”  研究人员安装测量设备 收集来的数据，最终将帮助项目组实现高效的风帆船体系统，目前可以肯定，风帆不是传统织物帆布类材料，而是由钢和复合材料制成，以便为这艘数万吨的大船产生足够推进力。 Oceanbird的动力几乎完全依靠风力，但也搭载了辅助电动机，主要用来应对进出港及紧急情况。  研究人员在设计船只 目前，瑞典皇家理工学院教授雅各布·库特恩科勒领导的团队，已经建造了一个大约7米长的Oceanbird仿真模型，将在今年年底在斯德哥尔摩群岛试航，这艘船搭载了自动驾驶功能，主要用来收集相关数据。  模型此前进行过小规模试航 库特恩科勒说，Oceanbird预计要到2024年正式投入使用。 滚装帆船能减少90%排放时隔一百年，船企和航运业再次拿出风帆动力方案，主要是迫于环保压力。 按单位排放看，航运产生的二氧化碳，在所有货运方式中最低，但架不住总量太大——航运业处理着全球约90%货运量，每年全球范围内有超过110亿吨货物通过商船运输。  以负责汽车运输的滚装船为例，目前有数百艘大型汽车滚装船在各大洲间航行，而一艘可以运载8000辆汽车的传统滚装船，平均每天消耗40吨燃料，产生120吨二氧化碳，相当于一辆小汽车行驶了43万公里。  滚转船 联合国国际海事组织（IMO）数据显示，2018年，全球航运业二氧化碳排放量达到10.6亿吨，占全球总排放量的2.89%，如果将全球航运业算作一个国家，在2018年仅次于日本，是全球第六大排放国。 随着国际贸易不断发展，如果不加以限制，预计到2050年，全球航运二氧化碳排放量将占到全球排放量的17%。  为此，联合国国际海事组织（IMO）在2018年已出台强制性规定，要求全球航运业在2050年，将温室气体排放量减少到2008年的一半，并力争“尽快”实现零排放。  此前，航运业也尝试过使用氢、氨之类的新能源，但减排效果其实并不明显，业内开始看好利用风帆、旋翼、吸风翼等技术的船只，平均可以协助航运业减少10%-60%排放。 从减排的效果看，Oceanbird提供了一个卓越的设计方案。  Oceanbird研究人员 雅各布教授表示，“我们正在努力，目标是将滚装船的温室气体排放减少80%-90%。” 由于采用风帆动力，Oceanbird的航行速度会受到较大影响。 传统滚装船以17节航速行驶，横渡大西洋大约需要7天，而Oceanbird最高航速只有10节，穿越大西洋起码需要12天。  Oceanbird运输汽车假想图 这些额外时间成本，需要汽车厂商、经销商和消费者共同承担，但雅各布教授乐观的表示，“如果滚装帆船真的能实现节能减排，肯定会有汽车厂家、消费者愿意多等待几天船期。” 日本企业研发太阳能帆船法国船企Neoline的滚装帆船，就已经拿到了雷诺的订单。  Neoline的滚装帆船概念图 Neoline计划建造两艘滚装帆船，采用织物帆布类风帆，第一艘名叫Neoliner，船长136米，帆布面积达到4200平米，最高航速11节，可运输478辆汽车或5000吨杂货。 Neoliner也装有辅助柴油电动机，用来在海上无风时辅助行驶，也能帮助进出码头，两艘姐妹船规格大体相同，预计分别在2022年和2023年下水投用，造价共计5000万欧元。  这两艘滚装帆船将在法国西部和美国东海岸之间开辟一条新的跨大西洋航线，以每两周一次的频率对开运输汽车或货物。 Neoline预计，滚装帆船可减少90%燃油消耗，在15年使用周期中，可以节省出一个9000人规模小城镇10年的能源消耗量。  Neoline想开辟新的大西洋航线 雷诺已经跟Neoline签约，将用Neoliner运输新车，雷诺认为这种运输方式非常符合其“探索新的可持续交通解决方案并继续减少碳足迹道路”的愿景。  Neoline的滚装帆船 除了风能，船企还在研究同时结合太阳能和风能的动力方案。 2011年5月，日本生态海洋动力（EMP）公司就启用过一个水瓶座生态船项目，主要为大型远洋船设计，可涵盖散货船、邮轮、油轮和滚装船等。  水瓶座生态船 水瓶座生态船上装有大量刚性风帆，风帆上还加装了光伏电池板，太阳能风帆通过连接储能和动力装置，为船只提供风动力和电池动力，理论上无需安装辅助柴油发电机。  水瓶座生态船 按照设想，水瓶座生态船可以节省至少40%燃料。 一百多年前，以内燃机为动力的船只替代帆船接管了海洋，但在全球节能减排大背景下，帆船正以另一种形式回归。 参考资料： CNN：Sweden's new car carrier is the world's largest wind-powered vessel KTH：Wind in the sails of emission free shipping Euro News：The shipping industry may finally be turning to wind power Offshore Energy：Neoline finds work for wind-powered sailing RoRo ships Fathom.world：Press Release: Eco Marine Power expands Aquarius Eco Ship project 文章来源【敲黑板】版权归原作者所有 |
