Forandringers vinde: Kan højteknologiske sejlskibe blive grøn?

Jeg stødte på et meme forleden om vinddrevne skibe, hvor folk lavede sjov med Havfugl – et mærkeligt udseende skib, der udvikles af det svenske fragtfirma Wallenius Marine og KTH Royal Institute of Technology i Stockholm. Nå, skibet ser måske mærkeligt ud, men det er ingen joke. Tests på en skalamodel er allerede ved at blive udført, og skibet kan blive en realitet allerede i 2024.

Med økonomisk opbakning fra Svenske Trafikverket, Havfugl er en del af landets Vinddrevet bilholder projekt. Det sigter mod at bygge et sejlskib, der kan transportere 7000 køretøjer over Atlanten med 90 % færre emissioner end et konventionelt skib, der kører på "tung" råolie. Havfugl ser bestemt anderledes ud, med fire gigantiske, 80 m høje sejl, der ligner mere slanke flyvinger.

Vingerne tårner sig lodret over skibets dæk og er lavet af stål og kompositmaterialer. Sammen giver de fremadgående tryk og kan rotere 360º for at udnytte den fremherskende vind optimalt. Cirka 198 m lang og vejer 32,000 tons, Havfugl ville – hvis bygget – være det største sejlskib i verden. Den kunne krydse Atlanten på 12 dage med en topfart på 10 knob.

Det er 50 % langsommere end nutidens brændstofbrændende skibe, som har en gennemsnitlig transatlantisk rejsetid på 7-8 dage, men tænk på alt det sparede brændstof. Selvfølgelig ville en reservemotor (forhåbentlig ikke drevet af konventionelt brændstof) være nødvendig, når vinden er træg, eller skibet sejler gennem havne. Vingerne er også teleskopiske, hvilket betyder, at skibet kan passere under broer og reducere vingearealet under kraftige vindforhold.

Alle hænder på dækket

At udvikle et vinddrevet skib kan virke som et tilbageskridt. Kommercielle sejlskibe krævede jo traditionelt enorme mængder arbejdskraft for at sætte sejlene, som også skulle være fysisk enorme og stærke. Og selvfølgelig er vind en meget uforudsigelig strømkilde. Men med fremskridt inden for materialevidenskab, automatisering og beregningsmodellering er vindkraft en virkelig praktisk og grøn idé.

Hvis du tror på dem i branchen, er vi på randen af ​​en ny generation af vinddrevne skibe.

International Windship Association har i øjeblikket mere end 100 medlemmer over hele verden, der arbejder på at levere vinddrevne skibe. Faktisk er der en fantastisk mængde innovation og teknologi, der bliver undersøgt og evalueret. Hvis du tror på dem i branchen, er vi på randen af ​​en ny generation af vinddrevne skibe, der kan prale af innovative sejl, deployerbare drager til at trække skibe med, dæksmonterede aerofoils og justerbare vingestrukturer.

Dette arbejde kunne spille en nøglerolle i dekarboniseringen af ​​skibsfartsindustrien, hvor de fleste skibe i øjeblikket kører på de snavsede ting, der er tilbage, efter at råolie er raffineret. Hvis det var et land, ville shipping blive rangeret mellem Tyskland og Japan som verdens sjettestørste udleder af kuldioxid, udspyder næsten 3 % af den globale udledning af drivhusgasser. Utroligt nok er emissionerne af nitrogenoxider og svovloxider fra 15 af de største skibe. matche dem fra alle biler i verden.

Disse problemer er grunden til, at det årlige globale marked for vindfremdrivningssystemer er indstillet til at vokse fra £300 mio. nu til omkring £2 mia. i 2050'erne, ifølge den britiske regerings Ren Maritim Plan. Vinddrevne skibe kan hjælpe Den Internationale Søfartsorganisation (IMO) med at nå sit ambitiøse mål om at reducere kuldioxidemissioner fra skibe med 70 % inden 2050 sammenlignet med 2008-niveauerne. Mærsk – verdens største rederi – håber endda at reducere CO2-udledningen til nul inden den dato (selvom hvordan præcist er uklart).

A Rapport fra juli 2020 af Deloitte og Shell tegner et rosenrødt billede af en branche, der erkender sine udfordringer og forsøger at løse dem. Baseret på mere end 80 interviews på tværs af branchen – fra topchefer til finansfolk og skibsbyggere – identificerede rapporten praktiske foranstaltninger til at reducere CO20-emissionerne. Hvordan transformerer man især en sektor, der er så afhængig af billige tunge brændselsolier? Og hvordan tilpasser man eksisterende fartøjer, der er designet til at holde i XNUMX år eller mere?

Operationel effektivitet vil være nøglen. Nutidens største skibe kan allerede fragte omkring 22,000 containere, sammenlignet med knap 1000 i begyndelsen af ​​1970'erne, mens skibe er fordoblet i størrelse i løbet af det sidste årti. Begge udviklinger har været med til at reducere den gennemsnitlige udledning pr. container med cirka en tredjedel. Faktisk udleder store skibe nu kun 14 % af kuldioxiden fra vejkøretøjer, 6 % fra et fragttog og kun 1 % af kuldioxiden fra et fly pr. tonmasse og tilbagelagt kilometer.

Forbrugernes krav

Vindassistance ser ud til at være nøglen til nye fartøjsdesign, men det er risikabelt, når du indser, at et nyt skib kan koste op til $150 mio. Industrien har ikke en klar vej på teknologi og udforsker også flere alternative brændstoffer, herunder brint, ammoniak, methanol og biobrændstoffer. Men alle er problematiske. Udover at have brug for nye fremdriftssystemer og lagertanke, skal vi producere nok brændstof til at imødekomme skibsfartens 12 exajoule årlige energibehov.

Den måske største udfordring for at gøre skibsfarten grønnere er manglen på et globalt reguleringssystem.

Mange ser flydende naturgas, som har en energitæthed på 55 MJ/kg sammenlignet med 45 MJ/kg for svær olie, som den eneste realistiske kortsigtede løsning til at nå IMO's foreløbige mål om at reducere emissionerne med 40 % inden 2030. Det er 25 % mindre kulstofintensiv og udleder ikke så meget nitrogen og svovloxid. Gas er også en moden teknologi, hvor mange skibe allerede er i stand til at bruge den. Længere sigt, ammoniak (18.5 MJ/kg) og brint (120 MJ/kg) er overlegne løsninger, selvom ammoniak er giftig og begge skal opbevares under højt tryk. Batterier er dog ikke realistiske: Bortset fra deres lille energitæthed (0.4 MJ.kg) har du brug for belastninger på et skib, der vejer det ned.

Men den måske største udfordring for at gøre skibsfarten grønnere er manglen på et globalt reguleringssystem og at IMO er en medlemsbaseret organisation. Hvad mere er, forsendelse er simpelthen usynlig for de fleste forbrugere. Som Deloitte og Shell-rapporten påpeger, gør den manglende bevidsthed forbrugerne uvillige til at kræve ændringer, især når grønne produkter koster mere. Alligevel håber jeg, at de vinddrevne memes en dag hører fortiden til.