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              海洋衛士壓載水

              風起了!異軍突起的旋筒風帆

              2022-06-30 11:21:13
              來源:中國水運網 編輯: 國際船舶網 我有話要說

              風起了!國際海事組織(IMO)的新船能效設計指數(EEDI)、現有船能效設計指數(EEXI)和船舶碳強度指數(CII)強制實施和推進后,可再生可循環利用的風能,必將在航運的綠色低碳革命中大行其道。

              現代風帆助推船,除了世人熟知的硬質翼面帆,還有一種鮮為人熟知的旋筒風帆——又名風力助推轉子、Magnus轉筒、Flettner轉子等,目前正在中國市場異軍突起。它不同于傳統風帆的造型,看上去好像是船上豎著的一個個圓“煙囪”,通過驅動圓筒在風中旋轉產生垂直于風速方向的力,為船體提供前行的推力。與其它風力驅動裝置相比,旋筒風帆更輕巧、更靈活、應用更廣泛,可以在油輪、客輪、散貨船、滾裝船等多種具有空曠甲板面的船型上安裝。根據單船安裝旋筒風帆的大小與數量不同,平均節省燃料可高達5-25%,被國內外業界廣泛關注與研究。

              近兩年,隨著國內外該項技術研究與實船實踐的成熟,旋筒風帆在船舶上的安裝與應用即將進入到一個“井噴”的時期。

              旋筒風帆的起步與發展

              旋筒風帆的起步與發展,源于歐洲,興于歐洲。

              早在20世紀初,德國的工程師安東·福萊特納(Anton Flettner)與普蘭特爾(Prandtl)提出“馬格努斯(Magnus)效應”可應用于船舶的推進。通俗來講,轉筒風帆利用電機驅動轉筒旋轉,使其逆風旋轉一側表面的氣壓增大,順風旋轉一側表面的氣壓降低,從而產生一個垂直于氣流方向的升力,將其投影至船舶前進方向即為推動船舶前進的推力。通過調整轉筒的轉速和旋轉方向,可以調節筒體受力的大小和方向,從而為船舶前進提供的輔助推力。

              為了證實他們的理論,1924年安東·福萊特納在德國弗里德里希·克虜伯日耳曼尼亞船廠制造了一艘名為巴登巴登號(Baden-Baden)的海船,該船54米長、9米寬、載重噸位625噸,以高18.3米×直徑2.8米雙圓柱轉子為輔助推進動力,并在1926年成功橫渡了大西洋,因而這類風力助推轉子裝置也被稱為“福萊特納轉子”。

              更名前的海船巴登巴登號(Baden-Baden)

              近年來,在旋筒風帆技術的實船應用方面,歐洲各國已經走在了前列。國際上,旋筒風帆商業化經營最成功的是號稱全球領先的輔助風力推進系統供應商——芬蘭的挪世航力(Norsepower)公司,他們也是目前國內外旋筒風帆訂單最多,實船應用經驗最豐富的公司。

              據挪世航力公司中國總經理武效萱證實,早在2014年,挪世航力公司就已將生產的旋筒風帆應用于芬蘭船東Bore公司旗下的一艘9700載重噸級的滾裝船“M/S Estraden”輪上,該輪安裝的兩個高18米×直徑3米旋筒風帆,可以降低大約6.1%的燃料油消耗,相當于每年節約400噸燃料油,降低1200余噸CO2排放。

               

              滾裝船“MS Estraden”號

              2015年挪威海事展期間,芬蘭Deltamarin公司推出全新一代客滾船“DeltaChallenger”號,配備了6個挪世航力公司開發的旋筒風帆,可節約大約10%的輔助推力。

              2018年,馬士基油輪、挪世航力公司、英國能源技術研究所(ETI)和殼牌海運公司合作,在一艘LR2成品油船上安裝了2個高30米×直徑5米的旋筒風帆,降低7%~10%的燃料油消耗。

               

               

              滾裝船“MS Estraden”號

              2015年挪威海事展期間,芬蘭Deltamarin公司推出全新一代客滾船“DeltaChallenger”號,配備了6個挪世航力公司開發的旋筒風帆,可節約大約10%的輔助推力。

              2018年,馬士基油輪、挪世航力公司、英國能源技術研究所(ETI)和殼牌海運公司合作,在一艘LR2成品油船上安裝了2個高30米×直徑5米的旋筒風帆,降低7%~10%的燃料油消耗。

              加裝轉子的LR2成品油船

              2018年,世界第一艘液化天然氣/風能推進混合動力郵輪“M/S Viking Grace”號誕生,安裝了1個高24米×直徑4米的旋筒風帆,年平均節省液化天然氣約300噸,減少CO2排放量約900噸。

              旋筒風帆大戶落戶中國

              挪世航力公司在歐洲一直是訂單滿滿,可該公司卻在2020年這個風云突變的時期進入中國。

              2020年元月-3月,挪世航力公司分別在香港與江蘇鹽城先后設立了分公司。武效萱表示,挪世航力十分看好中國產業潛能與交通優勢。目前,江蘇鹽城的中國公司承擔了挪世航力生產基地的重要作用,充分利用長三角工業區的雄厚生產實力,服務整個太平洋西岸的亞太國家,為中國、日本、韓國、新加坡、越南等國家的造船廠,量身定制國產化的旋筒風帆。

              2021年,挪世航力公司宣布了其首次在新建大型散貨船上創紀錄地安裝五個傾收式旋筒風帆。這艘32.5萬載重噸的超大型礦砂船(VLOC),被安裝了5個高24米×4米直徑的可傾收旋筒風帆,可以通過液壓油缸傾倒至貨艙口之間,靈活方便地避讓裝卸貨物的耙斗,科技含量很高。該船在舟山的太平洋船廠吊裝旋筒風帆,船東是韓國泛洋海運(Pan Ocean Ship Management),并被巴西淡水河谷(Vale)租用。

              “我們公司一直在致力于開發風帆航行的研究與計劃,研究各種船型適配的旋筒風帆,為船東船廠定制科學高效的技術投資方案。在不降低航速的情況下,利用可再生能源獲得額外的動力,降碳節能增效5-20%,受到了廣大船東船廠的青睞。” 武效萱透露:“公司目前最大的問題是產能不足,供不應求,好在中國公司本土化國產化的旋筒風帆產能正穩步提升。”

              據了解,英國商船旋筒風帆供應商——英國Anemoi船舶技術公司的旋筒風帆在數年前就己經進到了中國市場,并通過與瓦錫蘭公司的合作在全球范圍內大力推廣。

              英國Anemoi船舶技術公司的旋筒風帆

              瓦錫蘭公司的技術銷售總經理周繼紅介紹,早在2018年,在江蘇南通一船廠,為一艘希臘船東6.4萬噸的散貨船,安裝了4根高18米×直徑2.1米的旋筒風帆。

              據悉,英國Anemoi船舶技術公司在國內的供應鏈已建設完成,近期內將為一系列散貨船安裝旋筒風帆,安裝訂單正在穩步增長,

              中國旋筒風帆國家隊迎頭趕上

              中國作為造船大國,這樣的戰略機遇期豈容錯過?

              2022年5月,中國船舶科學研究中心(中國船舶集團702所)首次加裝旋筒風帆操縱性模型試驗順利完成。作為中國造船“國家隊”——中國船舶集團702所圍繞旋筒風帆實船應用進行了深入系統的技術攻關。

              英國Anemoi船舶技術公司的旋筒風帆

              瓦錫蘭公司的技術銷售總經理周繼紅介紹,早在2018年,在江蘇南通一船廠,為一艘希臘船東6.4萬噸的散貨船,安裝了4根高18米×直徑2.1米的旋筒風帆。

              據悉,英國Anemoi船舶技術公司在國內的供應鏈已建設完成,近期內將為一系列散貨船安裝旋筒風帆,安裝訂單正在穩步增長,

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              疊風新能源旋筒帆系統,經過 CCS和LR 船級社認可

              李智表示,疊風新能源旋筒風帆訂單已經在手,今年下半年有望為一艘客滾船和一艘6.5萬噸級的散貨船分別安裝2個、4個高24米×直徑4米旋筒風帆。目前,依靠天津保稅區的強大工業基礎,疊風新能源24米×4米旋筒風帆年產能達30臺,并加緊研發35米×5米旋筒風帆及其他風力輔助推進裝備。

              李智介紹,疊風新能源旋筒風帆對船舶改造范圍小,無需進塢,可在碼頭進行,改造周期短至15-20天。而且,有固定式/可傾倒式/軌道式等多種形式供不同船型選擇,利用風能實現對船舶輔助推進,實現 5%-20%的節油效果,設備投資回報周期僅2-4 年。

              針對旋筒風帆的火爆預期,我國的相關規范指南也“應運而生”。

              “中國船級社關于旋筒風帆的規范馬上就要出臺了。”中國船級社(CCS)上海規范研究所法規與綠色技術研究部副主任顧雅娟表示,隨著國際公約和國家規范體系的不斷升級,CCS每年都會緊跟行業“熱點”發布各類規范指南文件。旋筒風帆是目前商船上很受歡迎、風險較小的降碳方案之一,除了集裝箱船,在散貨船、客船、游輪、滾裝船、油船上的旋筒風帆改造升級相對簡單,能實現5-25%的燃料節省。

              顧雅娟分析,旋筒風帆最佳的助力風向為橫風,我國沿海的季風風力資源非常豐富,近海航線以南北航線為主,平均風力達到 4 級,旋筒風帆的適用性十分廣泛,F在國內具有實船安裝經驗的廠家還不是很多,旋筒風帆的科技研究及實船實踐前景廣闊。

               

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