Новая ветровая система от стартапа CoFlow Jet, похожая на набор опор моста, которые случайно установили на грузовое судно, обещает сократить расходы на топливо для судов до 90% с помощью стационарных цилиндров без движущихся частей.
Между ростом цен на топливо и ужесточением правительственных требований, требующих от судоходных компаний к 2050 году стать углеродно-нейтральными, наблюдается сильный толчок к повышению эффективности грузовых судов при одновременном сокращении их выбросов. Один из способов сделать это — взять страницу из учебников истории и снова использовать паруса для использования ветра.
На первый взгляд, это имеет смысл. Паруса приводили в движение корабли по всему миру на протяжении тысячелетий и использовались для коммерческих перевозок вплоть до окончания Второй мировой войны. Однако с парусами связаны две проблемы, которые вытеснили их с рынка грузовых перевозок для всех, кроме самых локальных ниш.
CoFlow
Во-первых, традиционные паруса требуют огромных команд. Для судна размером с 921-тонный чайный клипер Cutty Sark требовалась команда из примерно 30 человек, чтобы управлять парусами и сложными шкотами и линями, которые ими управляли. Сравните это с современным контейнеровозом водоизмещением 196 000 тонн, которому нужно всего 13 офицеров и матросов — и большинство из них нажимают кнопки, а не тянут лини.
Вторая проблема заключается в том, что паруса полностью зависят от ветра. Если ветер дует достаточно сильно и в правильном направлении, отлично. Если он дует слишком слабо или слишком сильно, или если он дует не с той стороны, это не так уж и здорово. Если он вообще не дует, вы никуда не пойдете.
В результате, как только паровая и дизельная энергия стали практичными с их более низкими затратами на рабочую силу и энергией по требованию, паруса вскоре стали использоваться для отдыха и исследований.
Сегодня идея использования паруса переживает такой же ренессанс, как и во время энергетического кризиса 1970-х годов, поскольку судоходные компании рассматривают обновленные версии старой технологии для снижения затрат на топливо. Однако вместо акров холста, натянутого на лес деревянных мачт, в новых системах используются воздушные змеи, флюгеры, изготовленные из композитных материалов или надувные, а некоторые даже используют корпус самого корабля в качестве паруса.
ГэЧэн Чжа, профессор аэрокосмической техники и директор Лаборатории аэродинамики и вычислительной гидродинамики в Инженерном колледже Университета Майами, использует подход, который представляет собой вариант роторов Флеттнера, разработанных в 1920-х годах, но с фундаментальным изменением.
Роторы Флеттнера — это большие вращающиеся цилиндры, которые создают аэродинамическую тягу под прямым углом к проходящему над ними воздуху. Цилиндры CoFlow Jet, разработанные Zha, не вращаются. Они втягивают немного воздуха из ветра, дующего через них и через них, а затем расходуют его в другой части цилиндра. Втягивая небольшое количество воздуха из впускного отверстия, нагнетая его с помощью крыльчатки и выбрасывая через выпускное отверстие, это создает дисбаланс давления и значительную тягу, которая простирается по всей длине цилиндров.
По словам Чжа, это создает очень эффективную ветроэнергетическую систему, которая может обеспечить 100% необходимой тяги для перемещения корабля благодаря очень высокому коэффициенту подъемной силы и уменьшению сопротивления. В отличие от системы Флеттнера, здесь нет вращающихся частей, и она может обеспечить экономию топлива до 50 % на больших грузовых судах и до 90 % на малых.
Это может показаться сенсацией, но имейте в виду, что любой парусник может получить 100% скидку, поставив паруса и полностью выключив двигатели. Конечно, все зависит от силы и направления ветра. Однако еще одним преимуществом является то, что систему можно модернизировать на существующие суда, а баллоны можно убирать для входа и выхода из гавани.
«Что старое, то снова новое», — сказал Чжа. «Благодаря сегодняшним технологическим достижениям ветровые двигатели являются эффективной альтернативой дизельным двигателям. И главным преимуществом является то, что они экологически безопасны – это эффективный способ декарбонизации судоходной отрасли, на которую приходится около 3% глобальных выбросов парниковых газов. Судоходная отрасль имела тенденцию сопротивляться переменам, потому что дизельные двигатели очень мощные, но теперь, с ростом давления, вольно или невольно, ей придется меняться».
