當前，船舶應用風力推進技術的可行性愈發(fā)明顯。國際風動力船舶協(xié)會認為，這一可替代能源前景光明。

過去10年間，海事業(yè)對風力推進技術進行了研發(fā)和測試，最終使得一些風力推進裝置裝船使用。這或多或少有些令人意外，其原因是，盡管工程師們對現(xiàn)代船舶以風能為動力這一頗具科幻感的方案很感興趣，但事實上其經(jīng)濟效益較小。

那么，風力推進技術的應用步伐何以加快？究其原因，是因為航運業(yè)的溫室氣體減排壓力與日俱增。根據(jù)國際海事組織（IMO）的路線圖，到2050年，航運業(yè)的二氧化碳排放量應在2008年基礎上減少50%。為應對來自海事法規(guī)的挑戰(zhàn)，航運業(yè)對混合動力解決方案的興趣不斷增加，風力推進技術因此重回業(yè)界視野。尤其是，作為可再生能源，風力的優(yōu)勢在于：與傳統(tǒng)燃油相比，無須考慮加油問題；不僅如此，與電力、氫氣和沼氣等清潔能源相比，無須生成，可以在所有地點直接免費使用。

概況

航運業(yè)近年來重新利用風能的最明顯標志，是船上高聳的弗萊特納（Flettner）轉子（也稱轉子帆）——通過改造，此類轉子已出現(xiàn)在一些新船上。1924年，該技術被德國工程師安東·弗萊特納（Anton Flettner）首次應用在縱帆船“Buckau”號上，但此后未再進一步發(fā)展。如今，F(xiàn)lettner轉子被業(yè)界重新評估，并通過計算機輔助設計（CAD）工具、計算流體力學（CFD）軟件被優(yōu)化為現(xiàn)代版。

弗萊特納轉子為一個大型圓柱體形，由電動機驅動旋轉，從而利用馬格努斯效應（Magnus effect），將氣流轉化為方向與其垂直的力，從而對船舶產(chǎn)生推力。傳統(tǒng)船舶若安裝弗萊特納轉子作為輔助動力，則有助于減少油耗，進而降低運營成本和排放。

Enercon公司的滾裝船“E-Ship1”號于2010年建造完工，用于運輸風機部件。該船首次使用了現(xiàn)代版的弗萊特納轉子，共安裝了4個轉子。此后直至2015年，另一個案例才出現(xiàn)：Bore公司的滾裝貨船“M/V Estraden”通過改裝，安裝了弗萊特納轉子。今年，又有兩艘船安裝弗萊特納轉子：藍色星球航運公司（Blue Planet Shipping）的散貨船“M/V Afros”號安裝了4個轉子，維京客輪（Viking Line）2013年建成的豪華客船“Viking Grace”號則在4月份通過改裝安裝了轉子。

可以想見，弗萊特納轉子的性能與船型及航行時的天氣條件高度相關。盡管風力難以產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定地節(jié)能效果，但根據(jù)“M/V Estraden”號的運營商Bore公司及其轉子供應商Norsepower獲得的數(shù)據(jù)，其節(jié)能效果較為明顯：使用轉子期間，該船的油耗平均降低了5%；若使用多個大型轉子，則油耗有望降至20%。目前，轉子可提供的動力相當于2兆瓦（MW）的發(fā)動機輸出功率。

一些風力推進新項目目前正在進行。Fehn Ship Management公司的4250載重噸雜貨船“Fehn-Pollux”正在安裝兩個名為“Eco-Flettners”的轉子，該轉子是“MariTIM”項目中“風能混合動力近海船舶”分項目的研發(fā)成果。由59家德國及荷蘭海事公司、研究機構組成的財團MariGreen負責MariTIM項目，旨在推動兩國邊境地區(qū)實現(xiàn)綠色航運。通過優(yōu)化，Eco-Flettners轉子不僅在各種風速下均可使用，且如果條件允許，甚至有可能完全滿足船舶的動力需求。此外，馬士基集團還計劃在殼牌租用的一艘109000載重噸油船上安裝兩個30米高的Norsepower公司轉子，有望使該船的油耗及溫室氣體排放量均最多減少10%。

MariGreen分析，一旦上述新項目完成，使用弗萊特納轉子的船舶將涵蓋普通貨船、滾裝船、散貨船、油船和客船/渡船等大多數(shù)常規(guī)船型。這表明，風力推進技術能被廣泛應用。不僅如此，目前積極采用該技術的幾乎都是業(yè)內(nèi)知名企業(yè)，如馬士基、殼牌和嘉吉等。這意味著，即便風力推進技術仍處于發(fā)展的早期階段，但業(yè)界巨擘的青睞、較好地節(jié)能效果將使其不會再“淡出”海事業(yè)的視線。

現(xiàn)狀

上述觀點來自于國際風動力船舶協(xié)會（IWSA）。據(jù)協(xié)會的秘書長加文·奧萊特（Gavin Allwright）介紹，這家成立于2015年的協(xié)會秉承“風力推進是可靠的解決方案”的理念，其目標是“向全球航運業(yè)推廣風力推進技術，并集聚這一領域各方的力量，促使業(yè)界和政府對此持積極態(tài)度并制定相應政策?！?/p>

加文·奧萊特在向《皇家造船師》記者介紹風力推進技術及其發(fā)展前景時表示，在風力推進技術領域，弗萊特納轉子雖是“打入市場的先驅”，但也僅是七種解決方案之一，其他方案還包括硬帆（也稱翼帆）、軟帆（如DynaRigs）、風箏、渦輪機、水翼和吸翼，加文·奧萊特將其統(tǒng)稱為“解決方案工具箱”。

上述技術分別處于不同的發(fā)展階段，且迄今為止鮮少實現(xiàn)商用。盡管如此，稱得上“雄心勃勃”的項目比比皆是，如名為“天帆”（SkySail）的巨大風箏已被安裝在德國Wessels Reederei公司的“MV Michael A”號和“MV Theseus”號上；嘉吉租用希臘船東Anbros Maritime的一艘船也將安裝該裝置。此外，很多企業(yè)也對翼帆——類似飛機機翼的輔助推進裝置——很感興趣，競相開發(fā)相關解決方案，如位于倫敦的Windship Technology及其競爭對手Oceanfoil。根據(jù)英國咨詢公司BMT發(fā)布的報告，一艘在北大西洋運營的50000載重噸巴拿馬型散貨船通過使用翼帆，使油耗及溫室氣體排放均減少了14%。該領域的另一個“玩家”是Bound4Blue，該公司于今年4月份與ORPAGU簽署協(xié)議，將在后者的一艘漁船上測試其翼帆裝置。

即將裝船的Eco-Flettners轉子 MARIKO/攝

迄今為止，還沒有實船使用案例能夠證明，某種解決方案最適用于哪些船型。在最終選定方案前，技術人員將綜合考量甲板布置、視野和裝卸貨等因素。舉例來說，對于甲板空間及其寶貴的集裝箱船而言，風箏是極佳的選擇；而對于經(jīng)常裝卸貨物的船舶而言，可收回或移動的軟帆更具優(yōu)勢；相比之下，具有超大型上層結構的船舶如渡船，就很難安裝大型軟帆或轉子。

進展

鑒于安裝風力推進裝置的船舶數(shù)量極少，海事業(yè)此前對“風力推進是船舶減排的希望所在”的觀點有所懷疑也有情可原。對此，加文·奧萊特表示：“回望10年前，以液化天然氣為燃料的船舶數(shù)量也很少。風力推進也一樣，它需要發(fā)展，必須要有更多利用風能的船舶——我們需要通過示范船對所有的技術進行海試。”

若目前被開發(fā)的風力推進技術大都能進入市場，則到2030年，裝船（包括改裝船和新船）的相關裝置預計將達3700—10700臺。這一數(shù)據(jù)來自荷蘭環(huán)境咨詢機構CE Delft、英國丁達爾氣候變化研究中心（Tyndall Centre for Climate Change Research）、德國弗勞恩霍夫協(xié)會系統(tǒng)創(chuàng)新研究所（Fraunhofer ISI）和瑞典查爾姆斯理工大學（Chalmers University of Technology）共同開展的一個研究項目，項目旨在分析船舶風力推進裝置的市場潛力及其在推廣應用過程中所受的限制。根據(jù)該項研究，裝置的裝船數(shù)量取決于業(yè)界及政府在以下方面的努力：

●提供關于風力推進裝置的性能、可操作性、安全性、耐久性和經(jīng)濟性的可信信息；

●為風力推進技術的研發(fā)提供資金，尤其是在包括船舶建造及裝置性能測試在內(nèi)的示范項目；

●制定激勵政策以提高船舶能效/減少二氧化碳排放。

為在上述方面取得進展，IWSA積極在世界各地建立網(wǎng)點，以使科技企業(yè)能與當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)集群進行接觸，并爭取地區(qū)及國家相關機構、部門的資金支持。目前該協(xié)會在法國港口城市南特的業(yè)務發(fā)展良好，已與40多家公司開展了合作；在南太平洋和北歐也開展了活動，并且計劃在北美和亞洲建立網(wǎng)點。

在此過程中，IWSA發(fā)揮的作用是組織活動、推動技術交流如分享實船應用案例等。加文·奧萊特舉例說，該協(xié)會就曾組織過關于開發(fā)“風力符號”的討論，該符號類似于船舶極地符號，可用于建立相關技術標準。幸運的是，風力推進技術不像其他創(chuàng)新技術——如無人航運——那樣面臨來自于船檢方的挑戰(zhàn)，其原因是“幾乎每項新技術都要通過船級社認證”，因此，風力推進技術有望避免因此而導致發(fā)展減緩。

加文·奧萊特表示，IMO的溫室氣體法規(guī)促進了風力推進技術的發(fā)展。他介紹，風力除具備其他可再生能源的優(yōu)勢外，還可與其他可再生能源如氫氣或沼氣一起使用，從而產(chǎn)生良好的節(jié)能減排作用：“為了實現(xiàn)IMO的目標，每個人都在尋找二次可再生能源。如果現(xiàn)有的船隊都改用二次可再生能源，那就需要大量的燃料，這將是一個很大的挑戰(zhàn)。但如果將風力推進裝置用作混合動力的一部分，那么挑戰(zhàn)立刻就會變小。借助風力推進技術，你可以節(jié)省10%—30%的費用。其中，弗萊特納轉子可節(jié)省5%—20%的成本，一個大型軟帆可能會節(jié)省15%—30%的成本。如果一艘設計優(yōu)化的新船再利用風力推進技術，其節(jié)能效果就有可能高達50%。即便是在航船舶，也能通過加裝風力推進裝置而節(jié)能20%。這意味著，你只需要使用80%的二次可再生能源，這相對更加容易?！?/p>

新模式

綜上所述，節(jié)省成本將成為風力推進技術被市場接納的決定性因素。究其原因，風能與昂貴的二次可再生能源及傳統(tǒng)燃料相比價格優(yōu)勢明顯，且傳統(tǒng)燃料預計還將受限硫令、碳定價等影響而進一步漲價。此外，隨著傳統(tǒng)發(fā)動機提升能效的空間越來越小，風力推進技術即便僅能節(jié)省10%成本，對運營商而言也極具誘惑力。

盡管IWSA的上述分析看似完美，但現(xiàn)實卻是：“排放控制區(qū)域（ECA）內(nèi)船舶排放物的含硫量不得超過0.1%”的法規(guī)2015年生效之時，燃油價格卻出現(xiàn)下跌，與可再生能源相比更加低廉。風力推進技術的投資回報率隨之降低，導致船東對其持謹慎態(tài)度：“按目前的價格計算，所有風力推進裝置的投資回報期（ROI）均長達三四年。根據(jù)我的經(jīng)驗，航運企業(yè)不會采用任何回報期超過3年的技術，除非有政治方面的壓力。”加文·奧萊特稱。

為此，IWSA希望通過應用新的商業(yè)模式來解決上述問題。加文·奧萊特解釋說：“我們將找到一個用戶，告訴他風力推進裝置由我們來安裝、監(jiān)控、維護，3個月后，我們將對裝置節(jié)省下來的費用進行評估、計算，用戶支付其50%。這完全解決了投資回報期過長的問題——因為用戶根本沒有投資，回報期也無從談起。若將傳統(tǒng)的購買設備模式變?yōu)樽庥媚Ｊ?，盡管用戶也需要支付一部分費用，但節(jié)省的成本更多。”

這種模式是否會成功還取決于船東的態(tài)度。一旦成功，則意味著市場將迎來重大轉變。事實上，在航空業(yè)，新飛機中有40%是由航空公司租用而非購買的。對于風力推進裝置的開發(fā)商而言，通過出租設備可以實船驗證其技術，進而可以帶來利潤。對于船東而言，租用設備不僅可以免除其“使用新技術過于冒險”的后顧之憂，更能使其因此獲利，并展示其兌現(xiàn)“綠色航運”承諾的決心。

加文·奧萊特表示，只要利用船東的焦慮，對其稍加“刺激”，他們便會意識到風力推進的優(yōu)點：“我們將告知他們，如果再不考慮可再生能源，你就會落后。而在航運業(yè)，人們最擔心的就是落于人后?！?/p>

不過，還有人以審美為由反對風力推進裝置。“因為其優(yōu)勢明顯，許多船長會以其他理由如‘我不喜歡它的外觀’來拒絕使用?！睂Υ耍游摹W萊特表示：“我會提醒這些船長，他們實際上別無選擇——如果這種設備安全且能降低運營成本，采用它是對股東負責的表現(xiàn)。我通常會這樣回應他們：你可以按照自己喜歡的顏色來選擇風力推進裝置?！?/p>

安裝了“天帆”風箏的“MV Theseus”號