Кораблі можуть бути джерелом життя світової економіки, але вони брудні та забруднюють навколишнє середовище. Джеймс Маккензі цікавиться, чи може нове покоління вітряних суден бути відповіддю
Днями я натрапив на мем про кораблі на вітрових двигунах, над якими люди жартували Oceanbird – дивне на вигляд судно, яке розробляє шведська вантажна фірма Валленіус Марін і Королівський технологічний інститут KTH у Стокгольмі. Що ж, корабель може здатися дивним, але це не жарт. Випробування масштабної моделі вже проводяться, і корабель може стати реальністю вже у 2024 році.
За фінансової підтримки від Транспортна адміністрація Швеції, Oceanbird є частиною країни Автомобільний перевізник на вітрових двигунах демонструвати. Він має на меті побудувати вітрильне судно, яке зможе транспортувати 7000 транспортних засобів через Атлантику з викидами на 90% менше, ніж звичайне судно, що працює на «важкій» сирій нафті. Oceanbird звичайно виглядає по-іншому, з чотирма гігантськими вітрилами заввишки 80 м, які більше схожі на витончені крила літака.
Крила, що височіють вертикально над палубою корабля, виготовлені зі сталі та композитних матеріалів. Разом вони забезпечують тягу вперед і можуть обертатися на 360º, щоб оптимально використовувати переважаючий вітер. Завдовжки 198 м і вагою 32,000 XNUMX тонн, Oceanbird – якщо його побудують – стане найбільшим вітрильником у світі. Він міг перетнути Атлантику за 12 днів із максимальною швидкістю 10 вузлів.
Це на 50% повільніше, ніж сучасні кораблі, що спалюють паливо, середня тривалість трансатлантичної подорожі яких становить 7–8 днів, але подумайте про всю економію палива. Звичайно, резервний двигун (сподіваємось, не на традиційному паливі) буде потрібен, коли вітер слабкий або судно проходить через гавані. Крила також телескопічні, що означає, що корабель може проходити під мостами та зменшувати площу крил під час сильного вітру.
Всі руки на палубі
Розробка вітряного корабля може здатися кроком назад. Зрештою, торгові вітрильні судна традиційно вимагали величезної кількості праці для установки вітрил, які також мали бути фізично величезними та міцними. І, звичайно, вітер є дуже непередбачуваним джерелом енергії. Але завдяки прогресу в матеріалознавстві, автоматизації та обчислювальному моделюванні вітрова енергетика є справді практичною та екологічною ідеєю.
Якщо ви вірите представникам галузі, ми стоїмо на порозі нового покоління вітряних кораблів.
Команда Міжнародна асоціація вітрових суден наразі понад 100 членів по всьому світу працюють над розробкою вітряних кораблів. Насправді існує неймовірна кількість інновацій і технологій, які досліджуються та оцінюються. Якщо ви вірите представникам галузі, ми стоїмо на порозі нового покоління кораблів з вітровими двигунами, які можуть похвалитися інноваційними вітрилами, повітряними зміями, які розгортаються, щоб тягнути кораблі, аерокрилами, що монтуються на палубі, і регульованими конструкціями крил.
Ця робота може зіграти ключову роль у декарбонізації судноплавної галузі, де більшість суден зараз працюють на брудних речовинах, що залишилися після переробки сирої нафти. Якби це була країна, судноплавство було б розташоване між Німеччиною та Японією шостий у світі викид вуглекислого газу, що викидає майже 3% світових викидів парникових газів. Неймовірно, але викиди оксидів азоту та оксиду сірки з 15 найбільших кораблів збігаються з усіма автомобілями світу.
За даними уряду Великої Британії, через ці проблеми річний глобальний ринок вітряних силових установок зросте з 300 мільйонів фунтів стерлінгів зараз до приблизно 2 мільярдів фунтів стерлінгів до 2050-х років. План чистого моря. Судна, які працюють від вітру, можуть допомогти Міжнародній морській організації (IMO) досягти своєї амбітної мети скоротити викиди вуглекислого газу з суден на 70% до 2050 року порівняно з рівнем 2008 року. Maersk – найбільша у світі судноплавна компанія – навіть сподівається скоротити викиди вуглецю до нуля до цієї дати (хоча як саме, залишається незрозумілим).
A Звіт Deloitte і Shell за липень 2020 року малює райдужну картину галузі, яка усвідомлює свої проблеми та намагається їх вирішити. На основі понад 80 інтерв’ю в галузі – від керівників компаній до фінансистів і суднобудівників – у звіті визначено практичні заходи щодо скорочення викидів вуглецю. Як, зокрема, трансформувати сектор, який так сильно залежить від дешевого мазуту? І як адаптувати існуючі судна, які розраховані на 20 і більше років?
Чи може аміак бути секретом доставки без вуглецю?
Ключовою буде операційна ефективність. Сучасні найбільші судна вже можуть перевозити близько 22,000 1000 контейнерів у порівнянні з ледве 1970 на початку 14-х років, тоді як за останнє десятиліття розміри кораблів подвоїлися. Обидві розробки допомогли скоротити середні викиди на контейнер приблизно на третину. Фактично, на тонну маси та пройдений кілометр великі кораблі зараз викидають лише 6% вуглекислого газу від транспортних засобів, 1% від вантажного поїзда та лише XNUMX% від літака.
Вимоги споживачів
Допомога вітру здається ключовою для проектування нових суден, але це ризиковано, коли ви розумієте, що нове судно може коштувати до 150 мільйонів доларів. Галузь не має чіткого шляху розвитку технологій, а також вивчає декілька альтернативних видів палива, зокрема водень, аміак, метанол і біопаливо. Але всі проблематичні. Крім потреби в нових силових установках і резервуарах для зберігання, нам потрібно буде виробляти достатньо палива, щоб задовольнити 12 екзаджоулів річної потреби в енергії від судноплавства.
Можливо, найбільшою проблемою для того, щоб зробити судноплавство екологічнішим, є відсутність глобальної системи регулювання.
Багато хто вважає зріджений природний газ, який має енергетичну щільність 55 МДж/кг порівняно з 45 МДж/кг важкої нафти, єдиним реалістичним короткостроковим рішенням для досягнення проміжної мети IMO щодо скорочення викидів на 40% до 2030 року. Це На 25% менше вуглецю і викидає менше азоту та оксиду сірки. Газ також є зрілою технологією, яку вже можуть використовувати багато кораблів. Довший термін, аміак (18.5 МДж/кг) і водень (120 МДж/кг) є кращими рішеннями, навіть якщо аміак токсичний і обидва потребують зберігання під високим тиском. Однак батареї нереалістичні: окрім їхньої крихітної щільності енергії (0.4 МДж·кг), вам знадобляться вантажі на кораблі, які зважують його.
Але, можливо, найбільшою проблемою для того, щоб зробити судноплавство екологічнішим, є відсутність глобальної системи регулювання та те, що IMO є організацією-членом. Більше того, доставка просто непомітна для більшості споживачів. Як зазначається у звіті Deloitte і Shell, через брак обізнаності споживачі не бажають вимагати змін, особливо коли екологічні продукти коштують дорожче. І все ж я сподіваюся, що меми, що працюють від вітру, одного разу залишаться в минулому.
