رياح التغيير: هل تستطيع السفن الشراعية عالية التقنية تحويل الشحن العالمي إلى بيئة خضراء؟

لقد عثرت على صورة مضحكة في ذلك اليوم عن السفن التي تعمل بطاقة الرياح، حيث كان الناس يسخرون منها طائر المحيط - سفينة ذات مظهر غريب يتم تطويرها من قبل شركة الشحن السويدية والينيوس البحرية والمعهد الملكي للتكنولوجيا KTH في ستوكهولم. حسنًا، قد تبدو السفينة غريبة، لكنها ليست مزحة. يتم بالفعل إجراء الاختبارات على نموذج مصغر ويمكن أن تصبح السفينة حقيقة واقعة بحلول عام 2024.

وبدعم مالي من إدارة النقل السويدية, طائر المحيط يشكل جزءا من البلاد حاملة سيارات تعمل بالرياح مشروع. وتهدف إلى بناء سفينة شراعية يمكنها نقل 7000 مركبة عبر المحيط الأطلسي مع انبعاثات أقل بنسبة 90٪ من السفينة التقليدية التي تعمل بالنفط الخام "الثقيل". طائر المحيط يبدو بالتأكيد مختلفًا، مع أربعة أشرعة عملاقة يبلغ ارتفاعها 80 مترًا، والتي تبدو أشبه بأجنحة الطائرات الأنيقة.

ترتفع الأجنحة عموديًا فوق سطح السفينة، وهي مصنوعة من الفولاذ والمواد المركبة. وتوفر معًا قوة دفع للأمام ويمكن أن تدور بزاوية 360 درجة لتحقيق الاستخدام الأمثل للرياح السائدة. يبلغ طوله حوالي 198 مترًا، ويزن 32,000 ألف طن. طائر المحيط ستكون - إذا تم بناؤها - أكبر سفينة شراعية في العالم. ويمكنها عبور المحيط الأطلسي في 12 يومًا بسرعة قصوى تبلغ 10 عقدة.

وهذا أبطأ بنسبة 50% من السفن التي تعمل بحرق الوقود اليوم، والتي تستغرق رحلة عبر المحيط الأطلسي في المتوسط ​​7-8 أيام، ولكن فكر في كل الوقود الذي تم توفيره. وبطبيعة الحال، ستكون هناك حاجة إلى محرك احتياطي (نأمل ألا يعمل بالوقود التقليدي) عندما تكون الرياح بطيئة أو عندما تمر السفينة عبر الموانئ. الأجنحة أيضًا تلسكوبية، مما يعني أن السفينة يمكنها المرور أسفل الجسور وتقليل مساحة الجناح في ظل ظروف الرياح العاتية.

كل الأيدي على سطح السفينة

قد يبدو تطوير سفينة تعمل بطاقة الرياح بمثابة خطوة إلى الوراء. ففي نهاية المطاف، كانت السفن الشراعية التجارية تتطلب تقليديًا كميات هائلة من العمالة لتثبيت الأشرعة، والتي كان يجب أيضًا أن تكون ضخمة وقوية من الناحية المادية. وبطبيعة الحال، تعتبر الرياح مصدرًا للطاقة لا يمكن التنبؤ به إلى حد كبير. ولكن مع التقدم في علوم المواد والأتمتة والنمذجة الحاسوبية، أصبحت طاقة الرياح فكرة عملية وصديقة للبيئة حقًا.

إذا كنت تصدق هؤلاء العاملين في الصناعة، فنحن على وشك ظهور جيل جديد من السفن التي تعمل بطاقة الرياح.

• الرابطة الدولية للرياح تضم حاليًا أكثر من 100 عضو حول العالم يعملون على تسليم السفن التي تعمل بطاقة الرياح. في الواقع، هناك قدر مذهل من الابتكار والتكنولوجيا التي يجري التحقيق فيها وتقييمها. إذا كنت تصدق هؤلاء العاملين في الصناعة، فنحن على وشك ظهور جيل جديد من السفن التي تعمل بطاقة الرياح، والتي تتميز بأشرعة مبتكرة، وطائرات ورقية قابلة للنشر لسحب السفن على طولها، وأجنحة هوائية مثبتة على سطح السفينة، وهياكل أجنحة قابلة للتعديل.

يمكن أن يلعب هذا العمل دورًا رئيسيًا في إزالة الكربون من صناعة الشحن، حيث تعمل معظم السفن حاليًا على المواد القذرة المتبقية بعد تكرير النفط الخام. إذا كانت دولة، فسيتم تصنيف الشحن بين ألمانيا واليابان على أنه سادس أكبر باعث لثاني أكسيد الكربون في العالم، مما يؤدي إلى إطلاق ما يقرب من 3٪ من الانبعاثات العالمية للغازات الدفيئة. بشكل لا يصدق، انبعاثات أكاسيد النيتروجين وأكسيد الكبريت من 15 من أكبر السفن تطابق تلك من جميع السيارات في العالم.

هذه المشاكل هي السبب وراء نمو السوق العالمية السنوية لأنظمة الدفع بالرياح من 300 مليون جنيه إسترليني الآن إلى حوالي 2 مليار جنيه إسترليني بحلول خمسينيات القرن الحالي، وذلك وفقًا لتقرير الحكومة البريطانية. خطة بحرية نظيفة. يمكن للسفن التي تعمل بطاقة الرياح أن تساعد المنظمة البحرية الدولية (IMO) على تحقيق هدفها الطموح المتمثل في خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من السفن بنسبة 70٪ بحلول عام 2050 مقارنة بمستويات عام 2008. ميرسك ــ أكبر شركة شحن في العالم ــ تأمل حتى في خفض انبعاثات الكربون إلى الصفر بحلول ذلك التاريخ (رغم أن الكيفية التي لا يزال بها هذا الأمر غير واضحة على وجه التحديد).

A تقرير شهر يوليو 2020 من ديلويت وشل يرسم صورة وردية لصناعة تدرك تحدياتها وتحاول حلها. واستناداً إلى أكثر من 80 مقابلة عبر الصناعة - من الرؤساء التنفيذيين إلى الممولين وبناة السفن - حدد التقرير تدابير عملية لخفض انبعاثات الكربون. كيف، على وجه الخصوص، يمكنك تحويل القطاع الذي يعتمد كثيرا على زيوت الوقود الثقيل الرخيصة؟ وكيف يمكنك تكييف السفن الموجودة التي تم تصميمها لتستمر لمدة 20 عامًا أو أكثر؟

وستكون الكفاءة التشغيلية هي المفتاح. يمكن لأكبر السفن اليوم أن تحمل بالفعل حوالي 22,000 ألف حاوية، مقارنة بـ 1000 حاوية فقط في أوائل السبعينيات، في حين تضاعف حجم السفن على مدى العقد الماضي. وقد ساعد كلا التطورين على خفض متوسط ​​الانبعاثات لكل حاوية بنحو الثلث. في الواقع، مع كل طن من الكتلة والكيلومتر المقطوع، تطلق السفن الكبيرة الآن 1970% فقط من ثاني أكسيد الكربون الناتج عن مركبات الطرق، و14% من ذلك من قطار الشحن، و6% فقط من ذلك من الطائرة.

طلبات المستهلك

تبدو مساعدة الرياح أمرًا أساسيًا لتصميمات السفن الجديدة، ولكنها محفوفة بالمخاطر عندما تدرك أن السفينة الجديدة يمكن أن تكلف ما يصل إلى 150 مليون دولار. ليس لدى الصناعة مسار واضح فيما يتعلق بالتكنولوجيا، كما أنها تستكشف أيضًا العديد من أنواع الوقود البديلة، بما في ذلك الهيدروجين والأمونيا والميثانول والوقود الحيوي. ولكن كلها إشكالية. بصرف النظر عن حاجتنا إلى أنظمة دفع وصهاريج تخزين جديدة، سنحتاج إلى إنتاج ما يكفي من الوقود لتلبية الطلب السنوي على الطاقة من الشحن والبالغ 12 إكساجول.

ربما يكون التحدي الأكبر أمام جعل الشحن أكثر مراعاة للبيئة هو الافتقار إلى نظام تنظيمي عالمي.

يرى الكثيرون أن الغاز الطبيعي السائل، الذي تبلغ كثافة الطاقة فيه 55 ميجا جول/كجم مقارنة بـ 45 ميجا جول/كجم من النفط الثقيل، هو الحل الواقعي الوحيد على المدى القصير لتحقيق الهدف المؤقت للمنظمة البحرية الدولية المتمثل في خفض الانبعاثات بنسبة 40٪ بحلول عام 2030. كثافة كربون أقل بنسبة 25% ولا ينبعث منها الكثير من النيتروجين وأكسيد الكبريت. يعد الغاز أيضًا تقنية ناضجة، حيث أصبحت العديد من السفن قادرة بالفعل على استخدامه. على المدى الطويل، غاز الأمونيا (18.5 ميجا جول/كجم) والهيدروجين (120 ميجا جول/كجم) من الحلول المتميزة حتى لو كانت الأمونيا سامة وكلاهما يحتاج إلى تخزين تحت ضغط مرتفع. ومع ذلك، فإن البطاريات ليست واقعية: فبصرف النظر عن كثافة الطاقة الضئيلة (0.4 ميجا جول. كجم)، ستحتاج إلى أحمال على متن السفينة، مما يثقل كاهلها.

ولكن ربما يكون التحدي الأكبر أمام جعل الشحن أكثر مراعاة للبيئة هو الافتقار إلى نظام تنظيمي عالمي وكون المنظمة البحرية الدولية منظمة قائمة على الأعضاء. علاوة على ذلك، فإن الشحن ببساطة غير مرئي لمعظم المستهلكين. وكما يشير تقرير ديلويت وشل، فإن الافتقار إلى الوعي يجعل المستهلكين غير راغبين في المطالبة بالتغيير، وخاصة عندما تكون تكلفة المنتجات الخضراء أعلى. ومع ذلك، آمل أن تصبح تلك الميمات التي تعمل بالطاقة الريحية يومًا ما شيئًا من الماضي.