全球航運(yùn)業(yè)正在經(jīng)歷風(fēng)力發(fā)電的復(fù)興

全球航運(yùn)業(yè)正在經(jīng)歷風(fēng)力發(fā)電的復(fù)興。

“風(fēng)助推進(jìn)”的最新進(jìn)展來自日本。Eco Marine Power（EMP）最近在廣島縣的尾道海洋技術(shù)測(cè)試中心發(fā)布了其EnergySail系統(tǒng)的全尺寸版本。這個(gè)剛性的長(zhǎng)方形裝置稍微彎曲，可以放置在風(fēng)中產(chǎn)生升力，幫助推動(dòng)船只前進(jìn)。沿工作面鋪設(shè)的船用太陽能電池板可為船上照明和設(shè)備供電。

EMP的首席技術(shù)官Greg Atkinson說，這艘4米高的帆船今年將接受岸基測(cè)試，為海試做準(zhǔn)備。該設(shè)備將提供1 kilowatt/kWp的峰值太陽能，他說，但潛在的航行能力尚未確定。

EnergySail是EMP更大的技術(shù)平臺(tái)之一。這家總部位于福岡的公司還正在開發(fā)一個(gè)集成系統(tǒng)，包括安裝在甲板上的太陽能電池板；可回收的船用電池；充電系統(tǒng)；以及計(jì)算機(jī)程序，這些程序可以自動(dòng)旋轉(zhuǎn)船帆以捕捉最佳的風(fēng)力，在不使用或惡劣天氣時(shí)降低設(shè)備。Atkinson指出，移動(dòng)一個(gè)能量電池（主要是為了優(yōu)化它的風(fēng)能收集）可能會(huì)影響它接收到多少陽光，盡管當(dāng)電池板平放時(shí)仍然可以收集太陽能。

這家初創(chuàng)公司的最終目標(biāo)是在一艘擁有可用甲板空間的油輪或貨輪上吊起大約一打（12個(gè)）EnergySails。模型顯示，根據(jù)風(fēng)況和船只的大小，這種大小的陣列可以節(jié)省高達(dá)15%的電力。

國(guó)際風(fēng)帆協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)Gavin Allwright表示，這一數(shù)字與其他風(fēng)帆輔助技術(shù)的預(yù)測(cè)一致，這些技術(shù)可以幫助船只實(shí)現(xiàn)比一般船只節(jié)省5%至20%的燃油。（EMP不是協(xié)會(huì)的成員）例如，芬蘭Norsepower公司最近為一艘Maersk油輪配備了兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的旋翼帆。在為期12個(gè)月的試驗(yàn)期間，這些裝置平均降低了該船8.2%的燃料使用量。

隨著國(guó)際監(jiān)管機(jī)構(gòu)削減全球溫室氣體排放量，航運(yùn)公司越來越多地投資于清潔能源。幾乎所有的商業(yè)貨船都使用石油或天然氣在全球運(yùn)輸貨物；加起來，它們貢獻(xiàn)了全世界每年化石燃料排放總量的3%。氫燃料電池和氨燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)等零排放替代品離商業(yè)化還有好幾年的時(shí)間。但風(fēng)力輔助推進(jìn)是一個(gè)更直接的解決方案。

EMP的EnergySail部門與Teramoto Iron Works合作，后者在20世紀(jì)80年代建造了第一個(gè)剛性帆，這些設(shè)備被稱為JAMDA帆，在日本海洋機(jī)械發(fā)展協(xié)會(huì)（Japan Marine Machinery Development Association）成立后，盡管存在一些技術(shù)問題，但在較小的沿海船舶上，這些設(shè)備的燃油消耗量仍減少了10%到30%。

在這次試航中，這家初創(chuàng)公司計(jì)劃安裝一個(gè)裝在甲板上的太陽能電池陣列，最大功率可達(dá)25kwp；另外還有電池組；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；以及一兩個(gè)能量電池。Atkinson說，可能需要兩到三年的測(cè)試，以驗(yàn)證該設(shè)備是否能夠經(jīng)受惡劣的條件，包括強(qiáng)風(fēng)和腐蝕性海水。

另外，EMP已經(jīng)開始測(cè)試其平臺(tái)的非航行部分。2019年5月，該公司在新加坡母散貨船擁有的一艘大型起重船上安裝了1.2千瓦的太陽能電池陣列。該裝置還包括一個(gè)由Furukawa電池公司制造的3.6千瓦時(shí)VRLA（閥控鉛酸）電池組。一個(gè)車載監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)時(shí)報(bào)告和記錄油耗數(shù)據(jù)，并計(jì)算二氧化碳和二氧化硫的每日排放量。

EMP先前在希臘的一艘船只上測(cè)試了Furukawa的電池。白天，太陽能電池板為電池充電，保持電壓穩(wěn)定，可以直接為船只的照明負(fù)荷供電。電池還可以儲(chǔ)存多余的太陽能，以保證夜間照明。合作伙伴花了大約五年的時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

Atkinson說，到目前為止，COVID-19的流行還沒有擾亂公司的工作，也沒有停止今年的計(jì)劃。

他說：“我們可以通過遠(yuǎn)程和使用基于云的應(yīng)用程序來完成大部分設(shè)計(jì)工作。此外，我們可以使用虛擬風(fēng)洞和（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）應(yīng)用程序來完成海上試驗(yàn)階段的大部分初步設(shè)計(jì)工作?！?/p>

然而，在整個(gè)行業(yè)中，冠狀病毒的爆發(fā)正在給經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重破壞。Allwright說，直到幾周前，船主對(duì)風(fēng)力輔助推進(jìn)的興趣“絕對(duì)瘋狂”。他說：“現(xiàn)在，航運(yùn)公司說，‘聽著，我們現(xiàn)在不能投資于新技術(shù)，因?yàn)槲覀冋谂ι??！?/p>

盡管如此，一些技術(shù)開發(fā)人員仍在加速他們的設(shè)計(jì)工作，希望在行業(yè)復(fù)蘇后盡快啟動(dòng)項(xiàng)目。“這一暫停給了供應(yīng)商額外的12個(gè)月時(shí)間來測(cè)試這些東西，并為行動(dòng)做好準(zhǔn)備，”Allwright說。