Wiatr zmian: czy zaawansowane technologicznie żaglowce mogą sprawić, że globalna żegluga stanie się ekologiczna?

Któregoś dnia natknąłem się na mema o statkach napędzanych wiatrem, z którego ludzie się naśmiewali Ptak oceaniczny – dziwnie wyglądający statek rozwijany przez szwedzką firmę transportową Wallenius Marine oraz Królewski Instytut Technologiczny KTH w Sztokholmie. Cóż, statek może wydawać się dziwny, ale to nie żart. Trwają już testy na modelu w zmniejszonej skali, a statek może stać się rzeczywistością już w 2024 roku.

Dzięki wsparciu finansowemu m.in Szwedzka Administracja Transportu, Ptak oceaniczny stanowi część kraju Transporter samochodowy napędzany wiatrem projekt. Jego celem jest zbudowanie żaglowca, który będzie mógł przewieźć 7000 pojazdów przez Atlantyk przy emisji o 90% mniejszej niż konwencjonalny statek zasilany „ciężką” ropą naftową. Ptak oceaniczny z pewnością wygląda inaczej, z czterema gigantycznymi żaglami wysokimi na 80 m, które bardziej przypominają smukłe skrzydła samolotu.

Górujące pionowo nad pokładem statku skrzydła wykonane są ze stali i materiałów kompozytowych. Razem zapewniają ciąg do przodu i mogą obracać się o 360°, aby optymalnie wykorzystać przeważający wiatr. Długi na około 198 m i ważący 32,000 XNUMX ton, Ptak oceaniczny byłby – gdyby został zbudowany – największym żaglowcem na świecie. Mógłby przepłynąć Atlantyk w 12 dni z maksymalną prędkością 10 węzłów.

To o 50% wolniej niż w przypadku dzisiejszych statków spalających paliwo, których średni czas podróży transatlantyckiej wynosi 7–8 dni, ale pomyślcie o zaoszczędzonym paliwie. Oczywiście w przypadku słabego wiatru lub gdy statek przepływa przez porty, potrzebny byłby silnik zapasowy (miejmy nadzieję, że nie zasilany konwencjonalnym paliwem). Skrzydła są również teleskopowe, co oznacza, że ​​statek może przepływać pod mostami i zmniejszać powierzchnię skrzydeł w warunkach silnego wiatru.

Wszystkie ręce na pokładzie

Opracowanie statku napędzanego wiatrem może wydawać się krokiem wstecz. W końcu komercyjne żaglowce tradycyjnie wymagały ogromnego nakładu pracy przy ustawianiu żagli, które również musiały być fizycznie ogromne i mocne. I oczywiście wiatr jest wysoce nieprzewidywalnym źródłem energii. Jednak dzięki postępom w materiałoznawstwie, automatyzacji i modelowaniu obliczeniowym energia wiatrowa jest naprawdę praktycznym i ekologicznym pomysłem.

Jeśli wierzyć specjalistom z branży, jesteśmy o krok od powstania nowej generacji statków napędzanych energią wiatrową.

Połączenia Międzynarodowe Stowarzyszenie Windship obecnie zrzesza ponad 100 członków na całym świecie zajmujących się dostawą statków napędzanych energią wiatrową. W rzeczywistości bada się i ocenia niesamowitą ilość innowacji i technologii. Jeśli wierzyć specjalistom z branży, jesteśmy o krok od powstania nowej generacji statków napędzanych wiatrem, mogących pochwalić się innowacyjnymi żaglami, rozkładanymi latawcami do ciągnięcia statków, płatami montowanymi na pokładzie i regulowanymi konstrukcjami skrzydeł.

Prace te mogą odegrać kluczową rolę w dekarbonizacji przemysłu morskiego, w którym większość statków pływa obecnie na brudnych substancjach pozostałych po rafinacji ropy naftowej. Gdyby był to kraj, wysyłka byłaby sklasyfikowana pomiędzy Niemcami a Japonią jako szóstym co do wielkości emitentem dwutlenku węgla na świecie, emitując prawie 3% globalnej emisji gazów cieplarnianych. Niewiarygodne, jaka jest emisja tlenków azotu i tlenku siarki z 15 największych statków pasują do tych ze wszystkich samochodów na świecie.

Z tych problemów wynika, że ​​według prognoz brytyjskiego rządu roczny światowy rynek systemów napędu wiatrowego ma wzrosnąć z obecnych 300 mln funtów do około 2 miliardów funtów do roku 2050. Plan czystego morza. Statki napędzane wiatrem mogłyby pomóc Międzynarodowej Organizacji Morskiej (IMO) w osiągnięciu ambitnego celu, jakim jest zmniejszenie emisji dwutlenku węgla ze statków o 70% do 2050 r. w porównaniu z poziomem z 2008 r. Maersk – największa firma żeglugowa na świecie – ma nawet nadzieję, że do tego czasu obniży emisję dwutlenku węgla do zera (choć nie jest jasne, jak dokładnie).

A Raport Deloitte i Shell z lipca 2020 r maluje różowy obraz branży dostrzegającej stojące przed nią wyzwania i próbującej je rozwiązać. Na podstawie ponad 80 wywiadów z całą branżą – od dyrektorów naczelnych po finansistów i konstruktorów statków – w raporcie wskazano praktyczne środki mające na celu ograniczenie emisji gazów cieplarnianych. Jak w szczególności przekształcić sektor, który w tak dużym stopniu zależy od tanich ciężkich olejów opałowych? Jak przystosować istniejące statki, które zaprojektowano tak, aby służyły przez 20 lat lub dłużej?

Kluczowa będzie efektywność operacyjna. Największe dzisiejsze statki mogą już przewozić około 22,000 1000 kontenerów w porównaniu z zaledwie 1970 na początku lat 14. XX w., a w ciągu ostatniej dekady wielkość statków podwoiła się. Obydwa rozwiązania pomogły obniżyć średnią emisję na kontener o około jedną trzecią. W rzeczywistości na tonę masy i przebyty kilometr duże statki emitują obecnie jedynie 6% dwutlenku węgla z pojazdów drogowych, 1% z pociągu towarowego i zaledwie XNUMX% z samolotu.

Żądania konsumentów

Wspomaganie wiatru wydaje się kluczowe w przypadku nowych projektów statków, ale jest ryzykowne, gdy zdamy sobie sprawę, że nowy statek może kosztować nawet 150 milionów dolarów. Branża nie ma jasnej ścieżki technologicznej i bada także kilka paliw alternatywnych, w tym wodór, amoniak, metanol i biopaliwa. Ale wszystkie są problematyczne. Oprócz konieczności posiadania nowych układów napędowych i zbiorników magazynujących, musielibyśmy wyprodukować wystarczającą ilość paliwa, aby zaspokoić roczne zapotrzebowanie na energię w transporcie wynoszące 12 eksadżuli.

Być może największym wyzwaniem w uczynieniu żeglugi bardziej ekologiczną jest brak globalnego systemu regulacyjnego.

Wielu postrzega ciekły gaz ziemny, którego gęstość energetyczna wynosi 55 MJ/kg w porównaniu z 45 MJ/kg w przypadku ropy ciężkiej, jako jedyne realistyczne rozwiązanie krótkoterminowe, które umożliwi osiągnięcie tymczasowego celu IMO, jakim jest ograniczenie emisji o 40% do 2030 r. 25% mniej pochłania węgiel i nie emituje tak dużo azotu i tlenku siarki. Gaz to także dojrzała technologia, z której korzysta już wiele statków. Dłuższy okres, amoniak (18.5 MJ/kg) i wodór (120 MJ/kg) są roztworami lepszymi, nawet jeśli amoniak jest toksyczny i oba wymagają przechowywania pod wysokim ciśnieniem. Baterie nie są jednak realistyczne: poza ich niewielką gęstością energii (0.4 MJ.kg) na statku potrzebne byłyby ładunki, które by go obciążały.

Jednak być może największym wyzwaniem w uczynieniu żeglugi bardziej ekologiczną jest brak globalnego systemu regulacyjnego oraz fakt, że IMO jest organizacją zrzeszającą członków. Co więcej, dla większości konsumentów wysyłka jest po prostu niewidoczna. Jak wskazano w raporcie Deloitte i Shell, ten brak świadomości sprawia, że ​​konsumenci niechętnie żądają zmian, zwłaszcza gdy produkty ekologiczne kosztują więcej. Mam jednak nadzieję, że pewnego dnia te memy napędzane wiatrem staną się przeszłością.