涨知识|船舶插“翅膀” ，节能又环保

国际海事组织（IMO）《防止船舶污染国际公约》附件VI修正案已于2022年11月通过，并于2023年1月1日正式生效。该修正案对现有的船舶能效指数（EEXI）、船舶运营碳强度指数（CII）以及船舶能效管理计划（SEEMP）提出更高的要求。

在全球节能减排和国内“双碳”战略目标的背景下，船舶对寻求清洁、零排放能源的需求愈加突显。风能作为一种可再生的清洁能源，给船舶重新插上“翅膀”，让风能成为现代船舶的驱动力量逐渐从想法变成现实。

风能如何成为现代船舶的辅助推进力量

船舶在海上航行时可借助转筒风帆、风筝帆、翼型风帆、吸力帆等风帆助航设备直接将风能转化为辅助推进力。

结合空气动力学技术和船舶设计，该类装置能够根据风的变化进行自主调节，从而最大化地利用风能，减少主推进柴油机的油耗，最终实现船舶的节能减排。

转筒风帆

风筝帆

翼型风帆

吸力帆

实际运行效果

2007年德国制造的白鲸天帆号运用了风筝帆。用一张面积大概为160平方米的帆布制成，外形类似于风筝悬挂在货轮上，靠风力为船只提供辅助动力。在风力和风向最理想的状态下，可以节省50%的燃料消耗。

2014年一艘9700DWT的滚装船“M/S Estraden”轮上安装了两个转筒风帆。每个转筒风帆高18米，直径3米，使用过程中可以降低大约6.1%的燃料油消耗，相当于每年节约400吨燃料油，降低1200余吨CO2排放。

2018年11月13日，大船集团建造的30万吨VLCC成功交付，这是国内首艘安装风帆装置的船舶。根据该船建成后的试验结果分析，风帆助推效果符合设计预期，依靠海上风力降低船舶发动机的负载功率，平均每天节省了3%的燃料消耗。

2022年9月24日，全球首艘大型硬质翼型风帆“新伊敦”轮正式交付。在中东——远东典型航线运输中，预计该轮年均节约燃油消耗超过9.8%，可节省成本超500万元人民币，减少碳排放约2900多吨。

2022年10月7日开始运营的“松風丸SHOFU MARU”号是全球首艘硬翼帆风力推进散货船。与同类型的常规船舶相比，该轮预计在日本——澳大利亚航线上的温室气体（GHG）排放量减少约5%，日本——北美西海岸航线上GHG排放量减少约8%。

2022年9月，国际风帆动力船舶协会（IWSA）宣布，全球采用风力推进的船舶运力已经突破100万载重吨。根据公开信息和船厂订单，预计到2023年年底，全球将有多达50艘大型船舶利用风能作为可再生能源，总运力将超过300万载重吨。

风帆助航的局限性

风帆助航设备的使用受限于海上风力的大小和方向，实际节能效果与船舶的航线和航区密切相关，在有周期性海洋季风的航线上，节能效果更明显。

安装风帆助航设备会占用船舶有限的甲板空间，会对船舶系泊、装卸货操作、直升机降落等正常作业产生影响。

与同等型号的船舶相比，风帆助航设备的增加也对船舶操作和管理规范提出更高的要求，给船员带来新的挑战。

前景展望

在全球减碳背景下，航运业绿色发展路径逐渐指向新能源船舶。以液化天然气（LNG）、甲醇、氢、氨等为代表的低碳、零碳燃料已经有了不同程度的船用研究和实践，从燃料层面为航运温室气体减排提供了多种可能的方向。

但以甲醇、氢、氨等清洁燃料作为船用燃料在国内外都刚起步，关键技术还处于研发试点阶段，短时间内尚不具备在船舶上规模化商用条件。船舶完全由化石燃料转向可再生零碳燃料仍需经历过渡时期，风能作为一种免费的零排放能，是航运业绿色转型过程中的合适选项。

作为新时代的“古老”能源，风能正逐渐在现代船舶上焕发出新的生命力。相信随着技术的成熟以及经验的积累，船舶能够长出“翅膀”，再次开启“帆船时代”。