Vítr podporovaný pohon - Wind-assisted propulsion

Vítr podporovaný pohon je postup snižování spotřeby paliva obchodního plavidla pomocí plachet nebo jiného zařízení pro zachycování větru. Plachty bývaly primárním prostředkem pohonu lodí , ale s příchodem parního a naftového motoru se plachty začaly používat pouze pro rekreační plavbu. V posledních letech se zvyšujícími se náklady na palivo a zvýšeným zaměřením na snižování emisí roste zájem o využití síly větru k pohonu komerčních lodí.

Na akademické půdě se často diskutuje o klíčové překážce pro zavádění jakékoli technologie dekarbonizace, a zejména technologií podporovaných větrem, a dostupnosti průmyslu. Na jedné straně věřitelé v oblasti lodní dopravy celkově snižují své závazky, zatímco na straně druhé, nízkouhlíkové novostavby a projekty retrofitů s sebou nesou vyšší než obvyklé kapitálové výdaje (CapEx). Výzkumné úsilí je proto zaměřeno na rozvoj sdílených ekonomických a leasingových obchodních modelů, kde jsou výhody ze snížené spotřeby fosilních paliv a zisky z povolenek na uhlí nebo snížené dávky sdíleny mezi uživateli, poskytovateli technologií a provozovateli.

Design

Mechanické prostředky přeměny kinetické energie větru na tah lodi jsou předmětem hodně nedávné studie. Tam, kde byly kolem plachet, které je poháněly, navrženy rané lodě určené především pro plavbu, komerční lodě jsou nyní z velké části navrženy kolem nákladu, který přepravují, což vyžaduje velkou přehlednou palubu a minimální režijní lanoví, aby se usnadnila manipulace s nákladem. Další konstrukční úvaha při navrhování systému pohonu plachet pro komerční loď spočívá v tom, že aby byl ekonomicky výhodný, nemůže vyžadovat provoz podstatně větší posádky a nemůže ohrozit stabilitu lodi. Když vezmeme v úvahu tato konstrukční kritéria, objevily se tři hlavní koncepce jako přední konstrukce pro pohon pomocí větru: „Koncept křídlového plachtění“, „Kite Sail“ a „Flettnerův rotor“.

Wingsail

V důsledku rostoucích cen ropy v 80. letech 20. století americká vláda zadala studii o ekonomické proveditelnosti použití větru podporovaného pohonu ke snížení spotřeby paliva lodí v americkém obchodním loďstvu . Tato studie zvažovala několik návrhů a dospěla k závěru, že nejúčinnější bude křidélka . Zkoumaná možnost křídla sestávala z automatizovaného systému velkých obdélníkových pevných plachet nesených válcovými stožáry. Jednalo by se o symetrické plachty, které by umožnily minimální množství manipulace k udržení orientace plachty pro různé úhly větru; tato konstrukce však byla méně účinná. Malý nákladní vůz byl vybaven tímto systémem, aby vyhodnotil jeho skutečné palivové zisky, takže se odhadovalo, že ušetří 15–25% paliva plavidla.

Plachtění drakem

Koncept kite plachty se v poslední době těší velkému zájmu. Tato souprava se skládá z létání s obrovským drakem z přídě lodi pomocí trakce vyvinuté drakem, která pomáhá při tažení lodi vodou. Další koncepty, které byly prozkoumány, byly navrženy tak, aby se draková souprava střídavě vytahovala a zatahovala na naviják, pohánějící generátor. Drak použitý v tomto nastavení je podobný drakům používaným rekreačními kiteboardisty , v mnohem větším měřítku. Tento design také umožňuje uživatelům rozšířit své měřítko létáním s více draky ve skládaném uspořádání.

Myšlenka použití draků byla v roce 2012 nejpopulárnější formou větru podporovaného pohonu na komerčních lodích, a to především kvůli nízkým nákladům na dodatečné vybavení systému na stávající lodě s minimálním zásahem do stávajících struktur. Tento systém také umožňuje velké množství automatizace pomocí počítačových ovládacích prvků k určení ideálního úhlu a polohy draka. Použití draka umožňuje zachytit vítr ve větších výškách, kde je rychlost větru vyšší a konzistentnější. Tento systém byl použit na několika lodích, přičemž nejvýznamnější v roce 2009 byla MS  Beluga Skysails , obchodní loď pronajatá americkým velitelstvím pro námořní přepravu , aby vyhodnotila nároky na účinnost a proveditelnost přizpůsobení tohoto systému jiným lodím.

Flettnerův rotor

Raná loď předvádějící použití rotorů Flettner
Schéma znázorňující provozní principy rotoru Flettner

Třetí zvažovanou konstrukcí je Flettnerův rotor . Jedná se o velký válec namontovaný ve svislé poloze na palubě lodi a mechanicky roztočený. Účinek této rotující oblasti v kontaktu s větrem, který kolem ní proudí, vytváří tahový efekt, který se používá k pohonu lodi. Rotory Flettner byly vynalezeny ve dvacátých letech minulého století a od té doby se používají jen omezeně. V roce 2010 byla nákladní loď o hmotnosti 10 000 dwt vybavena čtyřmi Flettnerovými rotory, aby se vyhodnotila jejich role při zvyšování palivové účinnosti. Od té doby bylo několik nákladních lodí a osobní trajekt vybaveno rotory.

Jediným parametrem Flettnerova rotoru, který vyžaduje ovládání, je rychlost rotoru rotoru, což znamená, že tato metoda pohonu větrem vyžaduje velmi malý vstup obsluhy. Ve srovnání s drakovými plachtami nabízejí rotory Flettner často značné zvýšení účinnosti ve srovnání s velikostí plachty nebo draka v porovnání s velikostí rotoru a převládajícími větrnými podmínkami.

Mezi příklady instalace rotorů Flettner 2018 patří:

  • Plavba trajektem Viking Grace se stala první osobní lodí s rotorem.
  • Palivový tanker Maersk Pelican dovnitř byl dovybaven dvěma rotory.
  • Ultramaxový velkoobjemový nosič Afros obdržel čtyři rotory, které lze během přístavních operací posunout stranou.
Katamarán Flensburg na Kiel Week 2007
Pelikán Maersk s rotory Flettner

Rostoucí trendy

Zvýšení účinnosti těchto tří mechanismů pomoci pohonu se obvykle pohybuje kolem 15–20% v závislosti na velikosti systému. Hlavním důvodem, proč používání těchto mechanismů není tak rozšířené, je většinou váhavost přepravních společností instalovat nevyzkoušené vybavení. S vládními iniciativami na podporu snižování emisí uhlíku as rostoucími náklady na palivo se zdálo pravděpodobné, že se tyto pohonné systémy v příštích letech dočkají širšího využití.

Projekty

Organizace

Viz také

Reference

  1. ^ Furber, Sophia (21. října 2019). „Globální tanky pro financování lodní dopravy, ale řecké a francouzské banky jsou na vzestupu“ . Citováno 20. listopadu 2020 .
  2. ^ Halim, Ronald; Kirstein, Lucie; Merk, Olaf; Martinez, Luis (2018-06-29). „Cesty dekarbonizace pro mezinárodní námořní dopravu: posouzení dopadů politiky založené na modelu“ . Udržitelnost . 10 (7): 2243. doi : 10,3390/su10072243 . ISSN  2071-1050 .
  3. ^ Schinas, Orestis; Ross, Harm Hauke; Rossol, Tobias Daniel (01.12.2018). „Financování zelených lodí prostřednictvím programů vývozních úvěrů“ . Dopravní výzkum Část D: Doprava a životní prostředí . 65 : 300–311. doi : 10.1016/j.trd.2018.08.013 . ISSN  1361-9209 .
  4. ^ Schinas, Orestis (2018), „Financování lodí inovativní technologie“ , Finance a řízení rizik pro mezinárodní logistiku a dodavatelský řetězec , Elsevier, s. 167–192, doi : 10,1016/b978-0-12-813830-4.00007- 1 , ISBN 978-0-12-813830-4, vyvoláno 2020-11-20
  5. ^ Schinas, Orestis; Metzger, Daniel (01.04.2019). „Model s platbou za úsporu na podporu ekologizačních technologií v lodní dopravě“ . Dopravní výzkum Část D: Doprava a životní prostředí . 69 : 184–195. doi : 10.1016/j.trd.2019.01.018 . ISSN  1361-9209 .
  6. ^ Metzger, Daniel; Schinas, Orestis (1. 12. 2019). „Fuzzy skutečné možnosti a sdílené úspory: Investiční hodnocení technologií zelené dopravy“ . Dopravní výzkum Část D: Doprava a životní prostředí . 77 : 1–10. doi : 10.1016/j.trd.2019.09.016 . ISSN  1361-9209 .
  7. ^ Wind Ship Development Corporation (1981). Větrný pohon pro lodě amerického obchodního loďstva . Washington, DC: Ministerstvo obchodu USA. hdl : 2027/mdp.39015000478001 .
  8. ^ Rizzuto, E. (2012). Udržitelná námořní doprava a využívání mořských zdrojů . Londýn, Velká Británie: CRC Press
  9. ^ Konrad, Johne. (2009, duben). Záznam počasí Mariners Vol.53 č. 1. Získáno z webových stránek amerického ministerstva obchodu: http://www.vos.noaa.gov/MWL/apr_09/skysails.shtml
  10. ^ Traut Michael. (2014, leden). Hnací síla draka a Flettnerova rotoru na vybraných přepravních trasách. Applied Energy, 113, 362–372.
  11. ^ Redaktoři (11. dubna 2018). „Vikingská linka instaluje plachtu rotoru na výletní trajekt“ . Námořní jednatel . Citováno 2020-11-20 .Správa CS1: doplňkový text: seznam autorů ( odkaz )
  12. ^ Redaktoři (25. října 2019). „Zkouška rotoru Flettner přináší úsporu paliva v reálném světě“ . Námořní jednatel . Citováno 2020-11-20 .Správa CS1: doplňkový text: seznam autorů ( odkaz )
  13. ^ Kundu, Ankur (29. ledna 2021). „Maersk Tankers prodává svou první loď podporovanou větrem“ . Námořní jednatel . Citováno 2021-07-23 .
  14. ^ Roker, Stephanie (2018-12-14). „Ultramax bulker instalovaný s větrnými motory; oceněná Loď roku 2018“ . Suché hromadné . Citováno 2021-07-23 .
  15. ^ Konrad, Johne. (2009, duben). Záznam počasí Mariners Vol.53 č. 1. Získáno z webových stránek amerického ministerstva obchodu: http://www.vos.noaa.gov/MWL/apr_09/skysails.shtml
  16. ^ „Proč nákladní lodě mohou (doslova) znovu plout po širém moři“ . Týden . 2019-02-26 . Citováno 2021-08-18 .
  17. ^ „Obrovské 80metrové plachty Oceanbird snižují emise nákladní dopravy o 90%“ . Nový Atlas . 14. června 2020 . Citováno 2021-08-18 .