Tàu có thể là huyết mạch của nền kinh tế toàn cầu, nhưng chúng bẩn và gây ô nhiễm. James McKenzie tự hỏi liệu một thế hệ tàu chạy bằng năng lượng gió mới có thể là câu trả lời
Hôm nọ tôi bắt gặp một meme về những con tàu chạy bằng sức gió, nơi mọi người đang chế nhạo chim đại dương – một con tàu trông kỳ quặc đang được phát triển bởi công ty vận tải hàng hóa Thụy Điển Biển Wallenius và Viện Công nghệ Hoàng gia KTH ở Stockholm. Chà, con tàu có thể trông kỳ lạ, nhưng không đùa đâu. Các thử nghiệm trên mô hình quy mô đã được thực hiện và con tàu có thể trở thành hiện thực ngay sau năm 2024.
Với sự hỗ trợ tài chính từ Quản lý giao thông vận tải Thụy Điển, chim đại dương tạo thành một phần của đất nước Tàu sân bay chạy bằng sức gió dự án. Nó nhằm mục đích chế tạo một chiếc thuyền buồm có thể vận chuyển 7000 phương tiện qua Đại Tây Dương với lượng khí thải ít hơn 90% so với một con tàu thông thường chạy bằng dầu thô “nặng”. chim đại dương chắc chắn trông khác, với bốn cánh buồm khổng lồ, cao 80 m trông giống như những cánh máy bay bóng bẩy hơn.
Cao chót vót theo phương thẳng đứng trên boong tàu, các cánh được làm từ thép và vật liệu composite. Cùng nhau, chúng cung cấp lực đẩy về phía trước và có thể xoay 360º để tận dụng tối ưu sức gió thịnh hành. Dài 198 m và nặng 32,000 tấn, chim đại dương sẽ - nếu được chế tạo - là chiếc thuyền buồm lớn nhất thế giới. Nó có thể vượt Đại Tây Dương trong 12 ngày với tốc độ tối đa 10 hải lý/giờ.
Tốc độ đó chậm hơn 50% so với các tàu chạy bằng nhiên liệu ngày nay, vốn có thời gian hành trình xuyên Đại Tây Dương trung bình là 7–8 ngày, nhưng hãy nghĩ đến tất cả lượng nhiên liệu tiết kiệm được. Tất nhiên, một động cơ dự phòng (hy vọng không chạy bằng nhiên liệu thông thường) sẽ cần thiết khi gió yếu hoặc con tàu đang đi qua các bến cảng. Các cánh cũng là loại ống lồng, có nghĩa là con tàu có thể đi qua bên dưới các cây cầu và giảm diện tích cánh trong điều kiện gió lớn.
Tất cả các tay trên boong
Phát triển một con tàu chạy bằng sức gió có vẻ như là một bước lùi. Rốt cuộc, các thuyền buồm thương mại theo truyền thống đòi hỏi một lượng lớn lao động để giương buồm, vốn cũng phải to lớn và khỏe mạnh. Và tất nhiên, gió là một nguồn năng lượng rất khó lường. Nhưng với những tiến bộ trong khoa học vật liệu, tự động hóa và mô hình tính toán, năng lượng gió là một ý tưởng xanh và thực tế.
Nếu bạn tin những người trong ngành, thì chúng ta đang trên bờ vực của một thế hệ tàu chạy bằng năng lượng gió mới.
Sản phẩm Hiệp hội Windship quốc tế hiện có hơn 100 thành viên trên khắp thế giới đang làm việc để cung cấp những con tàu chạy bằng sức gió. Trên thực tế, có rất nhiều đổi mới và công nghệ đang được nghiên cứu và đánh giá. Nếu bạn tin những người trong ngành, thì chúng ta sắp có một thế hệ tàu chạy bằng sức gió mới, tự hào với những cánh buồm sáng tạo, diều có thể triển khai để kéo tàu dọc theo, cánh máy bay gắn trên boong và cấu trúc cánh có thể điều chỉnh.
Công việc này có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc khử cacbon cho ngành vận tải biển, nơi mà hầu hết các tàu hiện đang chạy bằng những thứ bẩn thỉu còn sót lại sau khi dầu thô được tinh chế. Nếu đó là một quốc gia, vận chuyển sẽ được xếp hạng giữa Đức và Nhật Bản là nước phát thải carbon dioxide lớn thứ sáu thế giới, thải ra gần 3% lượng khí thải nhà kính toàn cầu. Thật đáng kinh ngạc, lượng khí thải oxit nitơ và oxit lưu huỳnh từ 15 con tàu lớn nhất phù hợp với những người từ tất cả những chiếc xe trên thế giới.
Những vấn đề đó là lý do tại sao thị trường toàn cầu hàng năm cho các hệ thống đẩy gió sẽ tăng từ 300 triệu bảng hiện nay lên khoảng 2 tỷ bảng vào những năm 2050, theo báo cáo của chính phủ Anh. Kế hoạch hàng hải sạch. Tàu chạy bằng năng lượng gió có thể giúp Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) đạt được mục tiêu đầy tham vọng là cắt giảm 70% lượng khí thải carbon dioxide từ tàu vào năm 2050 so với mức của năm 2008. Maersk – công ty vận chuyển lớn nhất thế giới – thậm chí còn hy vọng cắt giảm lượng khí thải carbon xuống XNUMX vào ngày đó (mặc dù vẫn chưa rõ chính xác như thế nào).
A Báo cáo tháng 2020 năm XNUMX của Deloitte và Shell vẽ nên một bức tranh màu hồng về một ngành công nghiệp nhận ra những thách thức của nó và cố gắng giải quyết chúng. Dựa trên hơn 80 cuộc phỏng vấn trong toàn ngành – từ giám đốc điều hành đến các nhà tài chính và công ty đóng tàu – báo cáo đã xác định các biện pháp thiết thực để cắt giảm lượng khí thải carbon. Cụ thể, bạn làm thế nào để chuyển đổi một lĩnh vực phụ thuộc quá nhiều vào dầu nhiên liệu nặng giá rẻ? Và làm thế nào để bạn điều chỉnh các tàu hiện có đã được thiết kế để tồn tại trong 20 năm trở lên?
Amoniac có thể là bí quyết để vận chuyển không có carbon?
Hiệu quả hoạt động sẽ là chìa khóa. Các tàu lớn nhất hiện nay có thể chở khoảng 22,000 công-ten-nơ, so với con số chỉ 1000 công-te-nơ vào đầu những năm 1970, trong khi các con tàu đã tăng gấp đôi kích thước trong thập kỷ qua. Cả hai sự phát triển đã giúp cắt giảm khoảng một phần ba lượng khí thải trung bình trên mỗi container. Trên thực tế, trên mỗi tấn khối lượng và km di chuyển, các con tàu lớn hiện chỉ thải ra 14% lượng khí carbon dioxide từ các phương tiện giao thông đường bộ, 6% từ tàu chở hàng và chỉ 1% từ máy bay.
nhu cầu của người tiêu dùng
Hỗ trợ gió dường như là chìa khóa cho các thiết kế tàu mới nhưng thật rủi ro khi bạn nhận ra rằng một con tàu mới có thể có giá lên tới 150 triệu đô la. Ngành công nghiệp không có lộ trình rõ ràng về công nghệ và cũng đang khám phá một số loại nhiên liệu thay thế, bao gồm hydro, amoniac, metanol và nhiên liệu sinh học. Nhưng tất cả đều có vấn đề. Ngoài việc cần các hệ thống đẩy và bể chứa mới, chúng ta cần sản xuất đủ nhiên liệu để đáp ứng nhu cầu năng lượng hàng năm 12 exajoule từ vận chuyển.
Có lẽ thách thức lớn nhất đối với việc vận chuyển xanh hơn là thiếu một hệ thống quản lý toàn cầu.
Nhiều người coi khí tự nhiên lỏng, có mật độ năng lượng 55 MJ/kg so với 45 MJ/kg đối với dầu nặng, là giải pháp ngắn hạn thực tế duy nhất để đạt được mục tiêu tạm thời của IMO là cắt giảm 40% lượng khí thải vào năm 2030. Đó là Sử dụng ít carbon hơn 25% và không thải ra nhiều oxit nitơ và lưu huỳnh. Gas cũng là một công nghệ trưởng thành, với nhiều tàu đã có thể sử dụng nó. Dài hạn hơn, Ammonia (18.5 MJ/kg) và hydro (120 MJ/kg) là những giải pháp ưu việt ngay cả khi amoniac độc hại và cả hai đều cần bảo quản dưới áp suất cao. Tuy nhiên, pin không thực tế: ngoài mật độ năng lượng nhỏ bé của chúng (0.4 MJ.kg), bạn cần tải trọng trên một con tàu, khiến nó nặng nề.
Nhưng có lẽ thách thức lớn nhất đối với việc vận chuyển xanh hơn là thiếu hệ thống quản lý toàn cầu và IMO là một tổ chức dựa trên thành viên. Hơn nữa, việc vận chuyển đơn giản là vô hình đối với hầu hết người tiêu dùng. Như báo cáo của Deloitte và Shell đã chỉ ra, sự thiếu nhận thức đó khiến người tiêu dùng không muốn yêu cầu thay đổi, đặc biệt là khi các sản phẩm xanh có giá cao hơn. Tuy nhiên, tôi hy vọng một ngày nào đó những meme chạy bằng năng lượng gió đó sẽ chỉ còn là dĩ vãng.
