بادهای تغییر: آیا کشتی های بادبانی با فناوری پیشرفته می توانند کشتیرانی جهانی را سبز کنند؟

روز گذشته با یک میم در مورد کشتی‌های بادی مواجه شدم، جایی که مردم در حال مسخره کردن آن‌ها بودند مرغ اقیانوس - یک کشتی با ظاهر عجیب در حال توسعه توسط شرکت حمل و نقل سوئدی والنیوس مارین و موسسه سلطنتی فناوری KTH در استکهلم. خب، کشتی ممکن است عجیب به نظر برسد، اما شوخی نیست. آزمایش‌هایی روی یک مدل مقیاس در حال انجام است و این کشتی می‌تواند تا سال 2024 به واقعیت تبدیل شود.

با حمایت مالی از اداره حمل و نقل سوئد, مرغ اقیانوس بخشی از کشور را تشکیل می دهد ماشین حامل بادی پروژه هدف این شرکت ساخت یک کشتی بادبانی است که می تواند 7000 وسیله نقلیه را در سراسر اقیانوس اطلس با آلایندگی 90 درصد کمتر از یک کشتی معمولی که با نفت خام «سنگین» کار می کند، منتقل کند. مرغ اقیانوس مطمئناً متفاوت به نظر می رسد، با چهار بادبان غول پیکر به ارتفاع 80 متر که بیشتر شبیه بال های هواپیمای براق به نظر می رسند.

بال‌ها که به صورت عمودی بالای عرشه کشتی قرار دارند، از فولاد و مواد کامپوزیتی ساخته شده‌اند. آنها با هم نیروی رانش به جلو را فراهم می کنند و می توانند تا 360 درجه بچرخند تا از باد غالب استفاده بهینه کنند. 198 متر طول و 32,000 تن وزن دارد. مرغ اقیانوس اگر ساخته شود، بزرگترین کشتی بادبانی در جهان خواهد بود. این هواپیما می تواند در 12 روز با حداکثر سرعت 10 گره از اقیانوس اطلس عبور کند.

این 50 درصد کندتر از کشتی‌های سوخت‌سوز امروزی است که میانگین زمان سفر در اقیانوس اطلس بین 7 تا 8 روز دارند، اما به تمام سوخت ذخیره‌شده فکر کنید. البته، زمانی که باد کند باشد یا کشتی در حال عبور از بنادر باشد، یک موتور پشتیبان (امیدواریم که با سوخت معمولی کار نمی‌کند) مورد نیاز است. بال ها نیز تلسکوپی هستند، به این معنی که کشتی می تواند از زیر پل ها عبور کند و در شرایط باد شدید، مساحت بال ها را کاهش دهد.

همه دست در عرشه است

توسعه یک کشتی با انرژی باد ممکن است یک گام به عقب به نظر برسد. از این گذشته، کشتی‌های بادبانی تجاری به طور سنتی به مقدار زیادی نیروی کار برای تنظیم بادبان‌ها نیاز داشتند، که همچنین باید از نظر فیزیکی بزرگ و قوی باشند. و البته باد یک منبع انرژی بسیار غیرقابل پیش بینی است. اما با پیشرفت در علم مواد، اتوماسیون و مدل سازی محاسباتی، انرژی باد یک ایده واقعا کاربردی و سبز است.

اگر به کسانی که در این صنعت هستند اعتقاد دارید، ما در آستانه نسل جدیدی از کشتی‌های بادی هستیم.

La انجمن بین المللی بادگیر در حال حاضر بیش از 100 عضو در سراسر جهان برای تحویل کشتی های بادی کار می کنند. در واقع، مقدار شگفت انگیزی از نوآوری و فناوری در حال بررسی و ارزیابی است. اگر به کسانی که در این صنعت هستند اعتقاد دارید، ما در آستانه نسل جدیدی از کشتی‌های بادی هستیم که دارای بادبان‌های نوآورانه، بادبادک‌های قابل استقرار برای کشش کشتی‌ها، هواپیماهای عرشه‌دار و ساختارهای بال قابل تنظیم هستند.

این کار می تواند نقش کلیدی در کربن زدایی صنعت کشتیرانی داشته باشد، جایی که اکثر کشتی ها در حال حاضر با مواد کثیف باقی مانده پس از پالایش نفت خام کار می کنند. اگر یک کشور بود، حمل و نقل بین آلمان و ژاپن به عنوان رتبه بندی می شد ششمین تولیدکننده بزرگ دی اکسید کربن در جهان، نزدیک به 3 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای جهانی را به بیرون می ریزد. به طور باورنکردنی، اکسیدهای نیتروژن و اکسید گوگرد منتشر شده از 15 کشتی از بزرگترین کشتی ها با تمام خودروهای دنیا مطابقت داشته باشید.

بر اساس گزارش دولت بریتانیا، این مشکلات به این دلیل است که بازار جهانی سالانه سیستم‌های پیشران بادی از 300 میلیون پوند در حال حاضر به حدود 2 میلیارد پوند تا دهه 2050 افزایش خواهد یافت. طرح دریایی پاک. کشتی‌های بادی می‌توانند به سازمان بین‌المللی دریانوردی (IMO) کمک کنند تا به هدف بلندپروازانه خود در کاهش انتشار گاز دی‌اکسید کربن از کشتی‌ها تا سال 70 در مقایسه با سطوح سال 2050 تا 2008 درصد کمک کند. قدر دانی - بزرگترین شرکت کشتیرانی جهان - حتی امیدوار است که انتشار کربن را تا آن تاریخ به صفر برساند (اگرچه دقیقاً مشخص نیست که چگونه است).

A گزارش ژوئیه 2020 توسط Deloitte و Shell تصویری زیبا از یک صنعت را ترسیم می کند که چالش های آن را می شناسد و سعی در حل آنها دارد. این گزارش بر اساس بیش از 80 مصاحبه در سراسر صنعت - از مدیران اجرایی گرفته تا سرمایه‌داران و سازندگان کشتی - اقدامات عملی برای کاهش انتشار کربن را مشخص کرد. به طور خاص، چگونه بخشی را متحول می کنید که تا این حد به نفت های سوخت سنگین ارزان قیمت وابسته است؟ و چگونه کشتی‌های موجود را که برای 20 سال یا بیشتر طراحی شده‌اند تطبیق دهید؟

بهره وری عملیاتی کلید خواهد بود. بزرگترین کشتی های امروزی می توانند حدود 22,000 کانتینر را حمل کنند، در حالی که در اوایل دهه 1000 تقریباً 1970 کانتینر وجود داشت، در حالی که حجم کشتی ها در دهه گذشته دو برابر شده است. هر دو پیشرفت به کاهش میانگین انتشار گازهای گلخانه ای در هر ظرف تقریباً یک سوم کمک کرده اند. در واقع، کشتی‌های بزرگ به ازای هر تن جرم و کیلومتر طی شده، تنها 14 درصد از دی‌اکسید کربن را از وسایل نقلیه جاده‌ای، 6 درصد آن از قطار باری و تنها 1 درصد از آن را از هواپیما منتشر می‌کنند.

خواسته های مصرف کننده

به نظر می رسد کمک باد برای طراحی های جدید کشتی کلیدی است، اما زمانی که متوجه می شوید که یک کشتی جدید می تواند تا 150 میلیون دلار هزینه داشته باشد، خطرناک است. این صنعت مسیر روشنی در زمینه فناوری ندارد و همچنین در حال بررسی چندین سوخت جایگزین از جمله هیدروژن، آمونیاک، متانول و سوخت های زیستی است. ولی همه مشکل دارن جدای از نیاز به سیستم‌های پیشرانه و مخازن ذخیره‌سازی جدید، ما باید سوخت کافی برای تامین انرژی سالانه 12 اگزاجول از کشتیرانی تولید کنیم.

شاید بزرگترین چالش برای سبزتر کردن کشتیرانی فقدان یک سیستم نظارتی جهانی باشد.

بسیاری گاز طبیعی مایع را که دارای چگالی انرژی 55 MJ/kg در مقایسه با 45 MJ/kg برای نفت سنگین است، به عنوان تنها راه حل کوتاه مدت واقع بینانه برای رسیدن به هدف موقت IMO برای کاهش 40 درصدی انتشار گازهای گلخانه ای تا سال 2030 می دانند. 25 درصد کربن کمتری دارد و نیتروژن و اکسید گوگرد زیادی منتشر نمی کند. گاز همچنین یک فناوری بالغ است و بسیاری از کشتی‌ها می‌توانند از آن استفاده کنند. بلند مدت، آمونیاک (18.5 MJ/kg) و هیدروژن (120 MJ/kg) حتی اگر آمونیاک سمی باشد و هر دو نیاز به ذخیره سازی تحت فشار بالا دارند، راه حل های برتری هستند. با این حال، باتری‌ها واقع بینانه نیستند: جدا از چگالی انرژی کوچک آنها (0.4 مگا ژول بر کیلوگرم)، شما به بارهایی در کشتی نیاز دارید که آن را وزن کنند.

اما شاید بزرگترین چالش برای سبزتر کردن کشتیرانی فقدان یک سیستم نظارتی جهانی و سازمانی مبتنی بر عضو بودن IMO باشد. علاوه بر این، حمل و نقل برای اکثر مصرف کنندگان به سادگی نامرئی است. همانطور که گزارش Deloitte و Shell اشاره می کند، عدم آگاهی باعث می شود مصرف کنندگان تمایلی به تقاضای تغییر نداشته باشند، به خصوص زمانی که محصولات سبز قیمت بیشتری دارند. با این حال، من امیدوارم که آن میم های بادی روزی به گذشته تبدیل شوند.