旋转风筒的想法甚至可追溯至约一百年前。发明家Anton Flettner 利用马格努斯效应,于1925 年论证了弗莱特纳旋转风筒Flettner rotor) 的可行性,彼时首艘配备弗莱特纳旋转风筒的“北海”号船舶成功从波兰但泽横渡海峡抵达苏格兰。
经证实,旋转风筒比螺旋推进技术更节能,但却被搁置多年。今日,芬兰清洁技术公司Norsepower 以一种精巧的方式为内燃机船提供辅助动力将其再次推向市场,从而节省多达20% 的燃油。
现代化数字设计工具对于优化设计方案至关重要。
Norsepower 公司成立于2012 年, 见证了绿色船舶技市场需求的快速增长,并发现了旋转风筒的巨大潜力。该公司销售和市场营销高级副总裁Jukka Kuuskoski认为,这种想法值得一试:“环保法规和燃油价格都是推动辅助推进技术发展的因素。即使燃料价格保持当前的超低价格,燃料成本仍然是迄今为止最大的一笔运营开支。”
Norsepower 公司的首艘商业装机是芬兰航运公司Bore 于2014 年建造的载重量为9,700 吨(DWT) 的“Estraden”号国际滚装船。“搞定第一笔生意非常重要,” Kuuskoski 承认。“那样我们就可以进行测试并验证。成功案例的意义远胜过市场营销。”首台旋转风筒获得了良好的市场反馈,Bore 公司对这个结果非常满意。他们很快就在“Estraden”船舶上再次订购并安装了一个旋转风筒。
但是,究竟是什么让Bore 公司先人一步呢?“与船东和投资人建立互信关系往往从接触开始,”Kuuskoski说道,“我们的创始人Tuomas Riski 先生和Bore 公司,不论技术还是管理人员关系都很好。”
Norsepower 公司与维京邮轮之间同样保持着友好的业务往来,双方于2018 年签署了维京格雷斯号的舾装合同,该艘旗舰船舶配备高达24 米的旋转风筒。”公司必须投入大量人力物力以挖掘新技术的诸多优势,而且维京邮轮公司曾经对清洁技术进行过大笔投资。”
维京格雷斯号与Estraden 滚装船一样都是改装项目,但与其他更加激进的技术不同的是,旋转风筒的安装改动很小。“由于旋转风筒安装在甲板上,除低压电气接线以外,安装底座是唯一需要修动的地方,” Kuuskoski 说道。
风筒利用电能旋转,但能耗很低,在顺风条件下,推进轴输出功率是其能耗的10 倍以上。Norsepower技术帮助液化天然气船维京格雷斯号每年减少约900吨碳排放, 相当于每年节约300 吨液化天然气燃料—— 更低排放,更少燃油,更省钱。
简单是关键,从设计到安装直至操作无一例外。
数字技术在提高旋转风筒的整体效率方面同样效果显著。“现代化数字设计工具对于优化设计方案至关重要,”Kuuskoski 说道。但是数字技术的主要优点在操作上,其中控制系统可以根据风力、风向和船速对旋转风帆适时调整。传感器和自动化系统相互配合,以优化转速和航向,确保最大的推进力。
数字技术还能帮助机组人员轻松驾驭电动风筒,而无需逐项调试参数:“桥楼内有激活按钮。易操作性是此类风筒与传统风筒的显著区别之一。旋转风筒无需任何物理调整即可自行关闭,避免不必要的推力。”
此外,这些装置非常坚固,几乎不需要任何维护。Jukka 说道,“简单是关键,”“从设计到安装直至操作无一例外。”
不论任何新技术,还是这种旧技术焕发新生的情况,都会遭遇到阻力,尤其是在高度保守的航运业。那么Norsepower 是如何回应这些质疑的呢?
“对于我们,最好的方法莫过于证明这项技术的价值,并与那些行业知名的客户合作。”当然,他们在新项目中与壳牌、马士基以及英国能源技术研究所合作开展风力推进技术试点工作做到了这点。“我们非常高兴能与这些大型企业合作。这是Norsepower 公司发展的重要里程碑。这些公司拥有用来真正评估结果的资源,正是我们学习的榜样,有助于我们积累信心。”
这笔生意万事俱备,Kuuskoski 表示:“首先,我们会在一艘大型远洋船上进行装机,然后有可能推广到许多船只,乃至许多不同的船型上。它也可以向其他船东起到很好的示范作用。”
该项目将是辅助风力推进技术在成品油轮的首次装机,旨在深入了解燃料节省和运营体验。旋转风帆将于2018 年上半年安装完毕,随后将进行试航测试和数据分析,预计于2019 年底全部完成。
马士基油轮公司将提供一艘载重量为109,647 吨的远程双成品油轮,改装后该油轮配备2 个高度为30 米,直径为5 米的旋转风筒。新增风筒预计可使典型环球航线的平均燃料消耗降低7-10%。
任何其它市场壁垒是否已经被打破?“就实体而言,我们在公众公关上表现相当不错。现在剩下的就是要让船东看到是否适用于他们的业务模式,”为了帮助船东了解旋转风筒是否适合,Norsepower 公司可以对特定的船舶、航线、天气模式展开了细致的调研,以对潜在的燃料节省进行模拟。
对于我们,最好的方法莫过于证明这项技术的价值,并与那些行业知名的客户展开合作。
“但对于船东和乘客两者而言,还需要克服心理因素,”Jukka 敏锐地注意到。“它让船看起来有点怪,影响了客户的选择。绿色科技元素通常是一大优势,因为它改善了船舶的运营模式,并且不会增加噪音。随着游轮乘客环保意识的不断增强,这甚至可能成为选择邮轮线路的一大理由。我们同时发现,在货运行业中,部分比较超前的客户也同样持此观点。”
Norsepower 还希望加强与设备供应商之间的联系,譬如从事自动化和控制系统研发的ABB 公司。“如果他们认识到我们的旋转风筒解决方案是机械系统的重要组成,就好了。这样我们可以通过适当的船载信息交换和集成自动化展开合作来优化整个系统的能源效率。”
Norsepower 在其官方网站上展示了其荣誉创始人Tuomas Riski 最近所荣获的诸多重大奖项,即2017年度“挪威航运青年企业家”奖项。“我们非常高兴自己的努力付出终于获得大家的认可,”Jukka Kuuskoski强调。“此次Tuomas 荣获挪威航运奖项,对此我们尤为自豪。它充分证明我们不仅拥有出色的系统,而且投资旋转风筒是个不错的选择。”
这将大大增强了Norsepower 公司不断前进的积极性——直挂云帆济沧海。
马格努斯效应