Laivat voivat olla maailmantalouden elinehto, mutta ne ovat likaisia ja saastuttavia. James McKenzie pohtii, voisiko uuden sukupolven tuulivoimaloita olla vastaus
Törmäsin eilen meemiin tuulivoimaloista, joissa ihmiset pilkkasivat Oceanbird – ruotsalaisen rahtiyhtiön kehittämä omituisen näköinen alus Wallenius merimies ja KTH Royal Institute of Technology Tukholmassa. No, laiva saattaa näyttää oudolta, mutta se ei ole vitsi. Mittakaavassa testataan jo nyt, ja laivasta voisi tulla totta jo vuonna 2024.
Taloudellisella tuella Ruotsin liikennevirasto, Oceanbird on osa maata Tuulivoimainen autoteline hanke. Sen tavoitteena on rakentaa purjelaiva, joka pystyy kuljettamaan 7000 90 ajoneuvoa Atlantin yli XNUMX % vähemmän päästöillä kuin perinteinen "raskaalla" raakaöljyllä toimiva alus. Oceanbird näyttää varmasti erilaiselta, sillä on neljä jättimäistä, 80 metriä korkeaa purjetta, jotka näyttävät enemmän tyylikkäiltä lentokoneen siipiltä.
Pystysuoraan laivan kannen yläpuolelle kohoavat siivet on valmistettu teräksestä ja komposiittimateriaaleista. Yhdessä ne tarjoavat eteenpäin työntövoiman ja voivat pyöriä 360 astetta hyödyntääkseen optimaalisesti vallitsevaa tuulta. Noin 198 metriä pitkä ja 32,000 XNUMX tonnia painava, Oceanbird olisi – jos se rakennettaisiin – maailman suurin purjelaiva. Se voisi ylittää Atlantin 12 päivässä 10 solmun huippunopeudella.
Se on 50 % hitaampaa kuin nykyiset polttoainetta polttavat alukset, joiden keskimääräinen Atlantin ylittävä matka-aika on 7–8 päivää, mutta ajattele kaikkea säästettyä polttoainetta. Tietenkin varamoottori (toivottavasti ei tavanomaisella polttoaineella) tarvittaisiin, kun tuuli on heikko tai laiva kulkee satamien läpi. Siivet ovat myös teleskooppisia, mikä tarkoittaa, että alus voi kulkea siltojen alta ja pienentää siipien pinta-alaa kovissa tuuleissa.
Kaikki kädet kannelle
Tuulivoimaisen aluksen kehittäminen saattaa tuntua askel askeleelta taaksepäin. Onhan kaupalliset purjealukset perinteisesti vaatineet valtavia määriä työvoimaa purjeiden laskemiseen, jonka piti olla myös fyysisesti valtavia ja vahvoja. Ja tietysti tuuli on erittäin arvaamaton voimanlähde. Mutta materiaalitieteen, automaation ja laskennallisen mallintamisen myötä tuulivoima on todella käytännöllinen ja vihreä idea.
Jos uskot alan toimijoihin, olemme uuden sukupolven tuulivoimalaivojen kynnyksellä.
- International Windship Association Tällä hetkellä yli 100 jäsentä ympäri maailmaa työskentelee tuulivoimaloiden toimittamiseksi. Itse asiassa tutkitaan ja arvioidaan hämmästyttävä määrä innovaatioita ja teknologiaa. Jos uskot alan toimijoihin, olemme uuden sukupolven tuulivoimalla toimivien alusten partaalla, ja niissä on innovatiiviset purjeet, laivojen vetämiseen käytettävät leijat, kanteen kiinnitetyt kantosiipiä ja säädettävät siipirakenteet.
Tällä työllä voi olla keskeinen rooli merenkulkualan hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä, jossa useimmat alukset käyttävät tällä hetkellä raakaöljyn jalostuksen jälkeen jäänyttä likaa. Jos se olisi maa, merenkulku olisi luokiteltu Saksan ja Japanin välillä maailman kuudenneksi suurin hiilidioksidipäästöjä, joka aiheuttaa lähes 3 prosenttia maailmanlaajuisista kasvihuonekaasupäästöistä. Uskomatonta, typen oksidien ja rikin oksidien päästöt 15 suurimmasta laivasta vastaa niitä maailman kaikista autoista.
Näiden ongelmien vuoksi tuulivoimajärjestelmien vuosittaisten maailmanlaajuisten markkinoiden odotetaan kasvavan nykyisestä 300 miljoonasta punnasta noin 2 miljardiin puntaa 2050-luvulle mennessä, Yhdistyneen kuningaskunnan hallituksen mukaan. Puhdas merisuunnitelma. Tuulivoimalla toimivat alukset voisivat auttaa Kansainvälistä merenkulkujärjestöä (IMO) saavuttamaan kunnianhimoisen tavoitteensa vähentää alusten hiilidioksidipäästöjä 70 prosentilla vuoteen 2050 mennessä vuoden 2008 tasosta. Maersk – maailman suurin laivayhtiö – toivoo jopa leikkaavansa hiilidioksidipäästöt nollaan kyseiseen päivämäärään mennessä (vaikka kuinka tarkkaan on epäselvää).
A Deloitten ja Shellin heinäkuun 2020 raportti maalaa ruusuisen kuvan toimialasta, joka tunnistaa haasteensa ja yrittää ratkaista niitä. Raportti perustui yli 80 haastatteluun eri toimialoilla – toimitusjohtajasta rahoittajiin ja laivanrakentajiin – ja raportti yksilöi käytännön toimenpiteitä hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi. Miten erityisesti muutat alaa, joka on niin paljon riippuvainen halvoista raskaista polttoöljyistä? Ja miten mukautat olemassa olevia aluksia, jotka on suunniteltu kestämään 20 vuotta tai enemmän?
Voisiko ammoniakki olla hiilittömän toimituksen salaisuus?
Toiminnan tehokkuus tulee olemaan avainasemassa. Nykypäivän suurimmat alukset voivat kuljettaa jo noin 22,000 1000 konttia, kun niitä 1970-luvun alussa oli vain 14, kun taas laivojen koko on kaksinkertaistunut viimeisen vuosikymmenen aikana. Molemmat kehitystyöt ovat auttaneet vähentämään keskimääräisiä konttikohtaisia päästöjä noin kolmanneksella. Itse asiassa suuret laivat vapauttavat nykyään vain 6 % maantieajoneuvojen hiilidioksidista, 1 % rahtijunasta ja vain XNUMX % lentokoneesta massatonnia ja kuljettua kilometriä kohden.
Kuluttajien vaatimukset
Tuuliavustus vaikuttaa avainasemalta uusien alusten suunnittelussa, mutta se on riskialtista, kun huomaa, että uusi alus voi maksaa jopa 150 miljoonaa dollaria. Teollisuudella ei ole selkeää tietä teknologiaan, ja se tutkii myös useita vaihtoehtoisia polttoaineita, kuten vetyä, ammoniakkia, metanolia ja biopolttoaineita. Mutta kaikki ovat ongelmallisia. Sen lisäksi, että tarvitsemme uusia propulsiojärjestelmiä ja varastosäiliöitä, meidän on tuotettava tarpeeksi polttoainetta täyttääksemme merenkulun vuotuisen 12 exajoulen energiantarpeen.
Ehkä suurin haaste merenkulun vihreämpään tekemiseen on globaalin sääntelyjärjestelmän puute.
Monet näkevät nestemäisen maakaasun, jonka energiatiheys on 55 MJ/kg verrattuna raskaan öljyn 45 MJ/kg, ainoana realistisena lyhyen aikavälin ratkaisuna saavuttaa IMO:n välitavoite vähentää päästöjä 40 % vuoteen 2030 mennessä. 25 % vähemmän hiili-intensiivinen eikä päästä niin paljon typpeä ja rikkioksidia. Kaasu on myös kypsä tekniikka, ja monet alukset pystyvät jo käyttämään sitä. Pidemmällä aikavälillä, ammoniakki (18.5 MJ/kg) ja vety (120 MJ/kg) ovat ylivoimaisia ratkaisuja, vaikka ammoniakki olisi myrkyllistä ja molemmat on säilytettävä korkeassa paineessa. Akut eivät kuitenkaan ole realistisia: niiden pientä energiatiheyttä (0.4 MJ.kg) lukuun ottamatta laivaan tarvittaisiin kuormia, jotka painavat sen.
Mutta ehkä suurin haaste merenkulun ympäristöystävällisemmälle on globaalin sääntelyjärjestelmän puute ja IMO:n jäsenpohjainen organisaatio. Lisäksi toimitus on yksinkertaisesti näkymätön useimmille kuluttajille. Kuten Deloitten ja Shellin raportissa huomautetaan, tietoisuuden puute tekee kuluttajista haluttomia vaatimaan muutosta, varsinkin kun vihreät tuotteet maksavat enemmän. Silti toivon, että nuo tuulivoimalla toimivat meemit ovat jonain päivänä menneisyyttä.
