航运减碳迎来新曙光：世界上第一艘由风帆驱动的货船首航

一百多年前，以内燃机为动力的船只替代帆船接管了海洋，但在全球节能减排大背景下，帆船正以另一种形式回归。

据Offshore Energy报道，世界上第一艘部分风力驱动的散货船，于10月28日从日本首航驶往澳大利亚纽卡斯尔港。

这艘货船被日本航运公司 Mitsui OSK Lines (MOL)命名为“Shofu Maru号”，这艘全长 235 米的 Shofu Maru 将作为日本电力服务公司 Tohoku Electric Power 的专用船，主要从澳大利亚、印度尼西亚和北美运输煤炭。因其采用的硬帆风电推进技术，又称为“风力挑战者”号。

1 “风力挑战者”与传统的帆船有什么区别？

最大的区别在于帆的制造工艺。目前货船载重较大，风帆不是传统织物帆布类材料，而是由钢和复合材料制成，以便为数万吨的大船产生足够推进力。采用由复合材料制成的帆智能系统，称为硬帆技术。

传统帆船虽然也配有引擎，但帆船的动能主要来自风。传统的帆船技术称为软帆技术，在升帆后，抓好航向和风向的角度航行。风吹过风帆弧型时产生吸力，当风从正面吹来时，把船斜着开，使帆和风形成夹角，从而推动帆船。

货运船只燃料耗费巨大，脱碳困难，为推动航运业脱碳，许多船运公司在开发风帆动力货船。比如法国航运公司TOWT（TransOceanic Wind Transport），瑞典船舶设计与管理公司Wallenius Marine等，。这些货船上的翼帆由钢和复合材料制成，可360度旋转以最佳方式捕获风力。

“风力挑战者”是第一艘采用硬帆风电推进技术（hard sail wind power）的煤炭运输船。它搭载一个由玻璃纤维制成的伸缩帆，可以伸展到 55 米的高度。该系统将风能直接转化为推进力。

“风力挑战者”的伸缩帆搭载智能控制系统，叶片由重量轻、强度高且耐腐蚀的碳纤维制成，轻触按钮即可升高或降低叶片高度，还能够监测海上主要情况、航行数据和航行效率，提高帆对船舶“复杂”运行条件的适应能力，最大限度地利用可用风力。

2 减排潜力几何？

该船在该航程中通常使用 50万升燃料，辅助以硬帆风电推进技术，推动货船减碳。根据MOL的说法，“风力挑战者”减少了 2.5万升燃料。

根据初步测试，该公司预计在澳大利亚和日本之间的航线将减少5%的燃料消耗。

全球贸易的 90% 是通过水路运输的，航运业为全球化做出了重大贡献。但是，航运的减碳成本很高。船舶产生的温室气体排放量占全球排放总量的3%。

全球航运业面临的减排压力越来越大。现在，“风力挑战者”给航运减碳带来了希望。在商船上安装风帆有可能显著降低燃料消耗，从而减少约 5-8% 的温室气体排放。

MOL 还在研究采用转子风帆（rotor sails）的可行性，这是一种由英国 Anemoi Marine Technologies 公司在散货船上开发的辅助风力推进系统。“风力挑战者”如果与rotor sails联合使用预计可将温室气体排放量平均减少 20%。

3 风力辅助能带动多大载重的船只?

搭载风力辅助的“风力挑战者”可以运输80,000 吨煤炭。

MOL 计划在建造第二艘配备硬帆系统的散货船。根据该计划，MOL Drybulk 将运营这艘 62,900 载重吨的船舶，计划于 2024 年交付。一旦完工，该船将被租用为专门生产可持续木材生物能源的 Enviva 运输木屑颗粒。

国际风船协会 (IWSA) 估计，到今年年底，风力推进技术将安装在大约 25 艘大型商船上，相当于 120 万载重吨（dwt）。

根据迄今为止发布的公告和造船厂订单，IWSA 还估计，到 2023 年底，多达 50 艘大型船舶将使用风能这种可再生能源，总吨位将超过 300 万载重吨。

除了安装了风力推进技术的大型商船船队外，目前还有 10 艘小型游轮使用传统的软帆技术，总注册吨位 (GRT) 达 50,000吨。也有越来越多的小型船舶（总吨位低于 400 吨）使用风力推进技术。

随着越来越多的船只被改装为航行货物，小型渔船的改装也正在进行中，小型船只的改造数量可能会在明年进一步增长。

风力辅助推进可以在具有清晰甲板区域的各种船舶上实施，例如渡轮、汽车运输船、散货船和油轮，而对于这些解决方案中的大多数，集装箱船更难改装。

“事实证明，风力推进技术在用作机动船型材的风力辅助时可节省5-20% 的燃料使用和相关排放。对于使用初级风能技术来实现更高水平的风能推进能源的船舶而言，节能潜力甚至更高。这使得风能成为立即和长期减少国际航运业排放的宝贵途径，还提供了大幅降低整个船运碳强度的潜力。” 国际风船协会 (IWSA)秘书长Gavin Allwright说。