Fartyg kan vara livsnerven i den globala ekonomin, men de är smutsiga och förorenande. James McKenzie undrar om en ny generation vinddrivna fartyg kan vara svaret
Jag stötte på ett meme häromdagen om vinddrivna fartyg, där folk skojade Havsfågel – ett konstigt fartyg som utvecklas av det svenska fraktföretaget Wallenius Marine och Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm. Tja, skeppet kan verka konstigt, men det är inget skämt. Tester på en skalenlig modell genomförs redan och fartyget kan bli verklighet redan 2024.
Med ekonomiskt stöd från Trafikverket, Havsfågel utgör en del av landets Vinddriven bilhållare projekt. Det syftar till att bygga ett segelfartyg som kan transportera 7000 fordon över Atlanten med 90 % mindre utsläpp än ett konventionellt fartyg som går på "tung" råolja. Havsfågel ser verkligen annorlunda ut, med fyra gigantiska, 80 m höga segel som verkar mer som snygga flygplansvingar.
Vingarna står vertikalt ovanför fartygets däck och är gjorda av stål och kompositmaterial. Tillsammans ger de dragkraft framåt och kan rotera 360º för att optimalt utnyttja den rådande vinden. Cirka 198 m lång och vägande 32,000 XNUMX ton, Havsfågel skulle – om det byggdes – vara det största segelfartyget i världen. Den skulle kunna korsa Atlanten på 12 dagar med en toppfart på 10 knop.
Det är 50 % långsammare än dagens bränsleförbrännande fartyg, som har en genomsnittlig transatlantisk restid på 7–8 dagar, men tänk på allt bränsle som sparas. Naturligtvis skulle en reservmotor (förhoppningsvis inte driven av konventionellt bränsle) behövas när vinden är trög eller fartyget passerar hamnar. Vingarna är också teleskopiska, vilket innebär att fartyget kan passera under broar och minska vingytan under kraftiga vindförhållanden.
Alla händer ombord
Att utveckla ett vinddrivet fartyg kan tyckas vara ett steg bakåt. När allt kommer omkring krävde kommersiella segelfartyg traditionellt sett enorma mängder arbetskraft för att sätta seglen, som också måste vara fysiskt enorma och starka. Och naturligtvis är vind en mycket oförutsägbar kraftkälla. Men med framsteg inom materialvetenskap, automation och beräkningsmodellering är vindkraft en riktigt praktisk och grön idé.
Om du tror på dem i branschen så är vi på gränsen till en ny generation vinddrivna fartyg.
Smakämnen International Windship Association har för närvarande mer än 100 medlemmar runt om i världen som arbetar med att leverera vinddrivna fartyg. Faktum är att det finns en fantastisk mängd innovation och teknik som undersöks och utvärderas. Om du tror på dem i branschen, är vi på gränsen till en ny generation av vinddrivna fartyg, med innovativa segel, utplacerbara drakar för att dra fartyg längs, däcksmonterade aerofoils och justerbara vingstrukturer.
Detta arbete kan spela en nyckelroll för att minska koldioxidutsläppen i sjöfartsindustrin, där de flesta fartyg för närvarande kör på smutsiga saker som blir över efter att råolja har raffinerats. Om det vore ett land skulle sjöfarten rangordnas mellan Tyskland och Japan som världens sjätte största utsläppare av koldioxid, som spyr ut nästan 3 % av de globala utsläppen av växthusgaser. Otroligt nog utsläppen av kväveoxider och svaveloxider från 15 av de största fartygen matcha dem från alla bilar i världen.
Dessa problem är anledningen till att den årliga globala marknaden för vindkraftssystem kommer att växa från 300 miljoner pund nu till cirka 2 miljarder pund till 2050-talet, enligt den brittiska regeringens Clean Maritime Plan. Vinddrivna fartyg kan hjälpa Internationella sjöfartsorganisationen (IMO) att nå sitt ambitiösa mål att minska koldioxidutsläppen från fartyg med 70 % till 2050 jämfört med 2008 års nivåer. maersk – världens största rederi – hoppas till och med kunna minska koldioxidutsläppen till noll till det datumet (även om exakt hur det är oklart).
A Rapport för juli 2020 av Deloitte och Shell målar upp en rosa bild av en bransch som inser sina utmaningar och försöker lösa dem. Baserat på mer än 80 intervjuer inom branschen – från chefer till finansiärer och skeppsbyggare – identifierade rapporten praktiska åtgärder för att minska koldioxidutsläppen. Hur förändrar man i synnerhet en sektor som är så beroende av billiga tunga eldningsoljor? Och hur anpassar man befintliga fartyg som har designats för att hålla i 20 år eller mer?
Kan ammoniak vara hemligheten bakom kolfri frakt?
Operativ effektivitet kommer att vara nyckeln. Dagens största fartyg kan redan frakta omkring 22,000 1000 containrar, jämfört med knappt 1970 14 i början av 6-talet, samtidigt som fartygen har fördubblats i storlek under det senaste decenniet. Båda utvecklingarna har bidragit till att minska de genomsnittliga utsläppen per container med ungefär en tredjedel. Faktum är att per tonmassa och tillryggalagd kilometer släpper stora fartyg nu bara ut 1 % av koldioxiden från vägfordon, XNUMX % av koldioxiden från ett lasttåg och bara XNUMX % av koldioxiden från ett flygplan.
Konsumenternas krav
Vindassistans verkar nyckeln till nya fartygsdesigner, men det är riskabelt när du inser att ett nytt fartyg kan kosta upp till 150 miljoner dollar. Industrin har ingen tydlig väg på teknik och undersöker också flera alternativa bränslen, inklusive väte, ammoniak, metanol och biobränslen. Men alla är problematiska. Förutom att behöva nya framdrivningssystem och lagringstankar, skulle vi behöva producera tillräckligt med bränsle för att möta sjöfartens energibehov på 12 exajoule per år.
Den kanske största utmaningen för att göra sjöfarten grönare är avsaknaden av ett globalt regelsystem.
Många ser flytande naturgas, som har en energitäthet på 55 MJ/kg jämfört med 45 MJ/kg för tjockolja, som den enda realistiska kortsiktiga lösningen för att nå IMO:s delmål att minska utsläppen med 40 % till 2030. Det är 25 % mindre kolintensiv och släpper inte ut så mycket kväve och svaveloxid. Gas är också en mogen teknik, med många fartyg som redan kan använda den. Längre period, ammoniak (18.5 MJ/kg) och väte (120 MJ/kg) är överlägsna lösningar även om ammoniak är giftigt och båda behöver lagras under högt tryck. Batterier är dock inte realistiska: förutom deras lilla energitäthet (0.4 MJ.kg) skulle du behöva laster på ett fartyg som tynger det.
Men den kanske största utmaningen för att göra sjöfarten grönare är avsaknaden av ett globalt regelsystem och att IMO är en medlemsbaserad organisation. Dessutom är frakt helt enkelt osynlig för de flesta konsumenter. Som Deloitte och Shell-rapporten påpekar, gör den bristen på medvetenhet konsumenter ovilliga att kräva förändring, särskilt när gröna produkter kostar mer. Ändå hoppas jag att dessa vinddrivna memes en dag kommer att vara ett minne blott.
