□ 全媒记者 吴静
随着国际海事组织(IMO)的EEDI和EEXI两项船舶能效指数的推进,新造船舶和营运船舶都面临着降低船舶二氧化碳排放的压力。大家都从船型、航路、航速、推进等多个方面进行研究,而风力助推无疑是一项很好的降碳选项。
现代风帆助推船,除了世人熟知的硬质翼面帆,还有一种鲜为人熟知的旋筒风帆——又名风力助推转子、Magnus转筒、Flettner转子等,目前正在中国市场异军突起。与其它风力驱动装置相比,旋筒风帆更轻巧、更灵活、应用更广泛,可以在油轮、客轮、散货船、滚装船等多种具有空旷甲板面的船型上安装。根据单船安装旋筒风帆的大小与数量不同,平均节省燃料可高达5%—25%。
近两年,随着国内外该技术研究与实船实践的成熟,旋筒风帆在船舶上的安装与应用即将进入到一个“井喷”的时期。
源于欧洲也兴于欧洲
旋筒风帆的起步与发展,源于欧洲也兴于欧洲。
1924年,德国工程师安东·福莱特纳在德国弗里德里希·克虏伯日耳曼尼亚船厂制造了一艘名为巴登巴登号(Baden-Baden)的海船,该船以高18.3米×直径2.8米双圆柱转子为辅助推进动力,并在1926年成功横渡了大西洋。
近年来,在旋筒风帆技术的实船应用方面,欧洲各国已经走在了前列。国际上,旋筒风帆商业化经营最成功的是号称全球领先的辅助风力推进系统供应商——芬兰的挪世航力(Norsepower)公司,他们也是目前国内外旋筒风帆订单最多,实船应用经验最丰富的公司。
据挪世航力公司中国总经理武效萱介绍,早在2014年,该公司就已将生产的旋筒风帆应用于芬兰船东Bore公司旗下的一艘9700载重吨级的滚装船“M/S Estraden”轮上,该轮安装的2个高18米×直径3米旋筒风帆,可以降低约6.1%的燃料油消耗,相当于每年节约400吨燃料油,减少1200余吨二氧化碳排放。
2015年挪威海事展期间,芬兰Deltamarin公司推出全新一代客滚船“DeltaChallenger”号,配备了6个挪世航力公司开发的旋筒风帆,可节约约10%的辅助推力。
2018年,马士基油轮、挪世航力公司、英国能源技术研究所和壳牌海运公司合作,在一艘LR2成品油船上安装了2个高30米×直径5米的旋筒风帆,降低7%—10%的燃料油消耗。
旋筒风帆大户落户中国
挪世航力公司虽然在欧洲一直订单满满,但他们还是在2020年进军中国市场。
2020年1—3月,挪世航力公司分别在香港与江苏盐城设立了分公司。武效萱表示,挪世航力十分看好中国产业潜能与交通优势。目前,江苏盐城的中国公司成为挪世航力重要生产基地。这个公司充分利用长三角工业区的雄厚生产实力,服务整个太平洋西岸的亚太国家,为中国、日本、韩国、新加坡、越南等国家的造船厂,量身定制旋筒风帆。
2021年,挪世航力公司宣布,其首次在新建大型散货船上创纪录地安装5个倾收式旋筒风帆。这艘32.5万载重吨的超大型矿砂船(VLOC),被安装了5个高24米×直径4米的可倾收旋筒风帆,这些风帆可以通过液压油缸倾倒至货舱口之间,灵活方便地避让装卸货物的耙斗。
“我们公司一直在致力于开发风帆航行的研究与计划,研究各种船型适配的旋筒风帆。在不降低航速的情况下,利用可再生能源获得额外的动力,降碳节能增效5%—20%,受到了广大船东船厂的青睐。”武效萱说。
据了解,英国商船旋筒风帆供应商——英国Anemoi船舶技术公司的旋筒风帆在数年前就己经进到了中国市场,并通过与瓦锡兰公司的合作在全球范围内大力推广其产品。
瓦锡兰公司的技术销售总经理周继红介绍,该公司2018年在江苏南通为一艘希腊船东6.4万吨的散货船安装了4根高18米×直径2.1米的旋筒风帆。
据悉,英国Anemoi船舶技术公司在国内的供应链也已建设完成,近期内将为一系列散货船安装旋筒风帆,订单正在稳步增长。
“中国队”加紧追赶
中国作为造船大国,这样的战略机遇期岂容错过?
2022年5月,中国船舶科学研究中心(中国船舶集团702所)首次加装旋筒风帆操纵性模型试验顺利完成。作为中国造船“国家队”,中国船舶集团702所围绕旋筒风帆实船应用进行了深入系统的技术攻关。
中船702所上海节能公司总经理黄国富说:“702所对于旋筒风帆与硬质翼面风帆都进行了研究与实践,从实用性的角度来看,旋筒风帆灵活性更好,船型适应性更广。我们的陆上实验已经成功,预计今年底或明年初,将为招商明华4.5万吨散货船安装高21米×直径2.9米的3个旋筒风帆,实验证明可节能5%。”
“未来的3—5年,国际上在营运的十几万艘远洋船舶中,起码有数万艘船舶需要节能减排、技术升级,旋筒风帆必将成为未来船舶新建和营运船舶降碳的发展方向之一。”黄国富对旋筒风帆的未来信心满满。
除了造船界的“国家队”,我国的民营科技企业也盯住了旋筒风帆的这块蛋糕。
“风力是最清洁的能源之一,它也是过去几千年航运的传统动能,作为现在航运的辅助能源,从低碳、清洁、环保、生态的角度来说,它无疑是一种非常好的选择。” 叠风新能源科技(天津)有限公司(简称“叠风新能源”)CEO李智接受记者采访时如是说。
2021年,叠风新能源已获得英国劳氏船级社原理性认证,目前正在进行中国船级社和日本船级社的设计认可。
李智表示,目前,依靠天津保税区的强大工业基础, 叠风新能源高24米×直径4米的旋筒风帆年产能达30台,正加紧研发高35米×直径5米旋筒风帆。
针对旋筒风帆的火爆预期,我国的相关规范指南也“应运而生”。
“中国船级社关于旋筒风帆的规范马上就要出台了。”中国船级社(CCS)上海规范研究所法规与绿色技术研究部副主任顾雅娟表示,随着国际公约和国家规范体系的不断升级,CCS每年都会紧跟行业“热点”发布各类规范指南文件。旋筒风帆是目前商船上很受欢迎、风险较小的降碳方案之一,除了集装箱船,在散货船、客船、游轮、滚装船、油船上的旋筒风帆改造升级相对简单,能实现5%—25%的燃料节省。
顾雅娟分析,旋筒风帆最佳的助力风向为横风,我国沿海的季风风力资源非常丰富,近海航线以南北航线为主,平均风力达到4级,旋筒风帆的适用性十分广泛。现在,国内具有实船安装经验的厂家还不是很多,旋筒风帆的科技研究及实船实践前景广阔。