在全球航運(yùn)業(yè)尚未大規(guī)模采用替代燃料以實(shí)現(xiàn)國(guó)際海事組織2050年凈零排放目標(biāo)的背景下，一種清潔、可再生且取之不盡的能源正重新獲得業(yè)界關(guān)注——風(fēng)能。隨著國(guó)際碳排放法規(guī)日趨嚴(yán)格帶來的合規(guī)成本上升，以及行業(yè)減排壓力的持續(xù)加大，推動(dòng)了對(duì)風(fēng)力輔助推進(jìn)系統(tǒng)（WAPS）的研究和在船舶上的應(yīng)用。
目前船舶應(yīng)用的WAPS主要包括轉(zhuǎn)子帆（也稱旋筒風(fēng)帆）、吸力帆、翼帆和風(fēng)箏四類。知名船舶經(jīng)紀(jì)和咨詢機(jī)構(gòu)BRS Group近日發(fā)布的年度報(bào)告顯示，自2019年起，配備WAPS的船舶數(shù)量逐年增加，轉(zhuǎn)子帆、吸力帆和翼帆目前在商船上安裝最為普遍，合計(jì)占WAPS改裝總量的99%。過去十年，風(fēng)箏輔助推進(jìn)技術(shù)的研發(fā)取得顯著突破，但其商業(yè)化應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)，目前尚未有船舶將其作為永久性方案投入使用。
訂單趨勢(shì)
從2020年至2024年，安裝WAPS的船舶總量逐年攀升，尤其在2023年后增速加快?，F(xiàn)有船舶加裝占據(jù)了主導(dǎo)地位，但新船預(yù)裝的比例也逐年擴(kuò)大。如下圖所示：
近五年來，WAPS的應(yīng)用主要集中在散貨船和滾裝船等船型。然而，根據(jù)2025年1月的最新訂單數(shù)據(jù)及規(guī)劃中的改造項(xiàng)目顯示，未來的安裝重心將轉(zhuǎn)移到雜貨船和油輪。如下圖所示：
技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀
BRS表示，在開發(fā)WAPS技術(shù)的過程中，多家公司（D-ICE、Syroco、Blue Wasp Marine）從中獲得了大量的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，開發(fā)了結(jié)合船舶設(shè)計(jì)、風(fēng)帆推進(jìn)和天氣預(yù)報(bào)的軟件，以便提供優(yōu)化航線，從而達(dá)到高達(dá)15%的節(jié)能效果。
除了風(fēng)箏帆外，船載WAPS技術(shù)已經(jīng)超越了實(shí)驗(yàn)階段，OceanWings、Ventofoil、NorsePower、BAR Technologies、SolidSail和Anemoi等輔助風(fēng)帆開發(fā)商已經(jīng)展示了其產(chǎn)品的堅(jiān)固性、可靠性和燃油效率。例如，Zephyr & Borée和Oceanwings報(bào)告稱，5000 DWT的滾裝船“Canopée”號(hào)在跨大西洋航行中（最佳風(fēng)況）實(shí)現(xiàn)了15-40%的燃油節(jié)省。
展望未來，新造船預(yù)裝WAPS的訂單量正在增長(zhǎng)。例如，路易達(dá)孚集團(tuán) (LDA)與空中客車工業(yè)公司合作，在武昌造船訂購了三艘滾裝船，每艘船長(zhǎng)167米，將配備六臺(tái)由Norsepower提供的Flettner轉(zhuǎn)子帆。
在郵輪領(lǐng)域，法國(guó)公司Cormoran與Ship-ST合作開發(fā)了集成太陽能電池板的創(chuàng)新型剛性帆系統(tǒng)。該型帆將安裝在Selar即將推出的70米探險(xiǎn)郵輪“Captain Arcti”號(hào)上，該船目前正在毛里求斯的Chantier Naval de l’Océan Indien (CNOI)船廠建造。
2024年，法國(guó)帆船貨運(yùn)公司TransOceanic Wind Transport (TOWT)接收了其首批兩艘現(xiàn)代化風(fēng)帆貨船“Anemos”號(hào)和“Artemis”號(hào)，每艘船長(zhǎng)81米。TOWT還宣布訂購另外6艘姊妹船，將于2026-2027年間從越南Piriou船廠交付。
2024年7月，法國(guó)航運(yùn)公司VELA Transport與菲律賓的Austal Australasia船廠簽訂合同，建造一艘由法國(guó)公司VPLP設(shè)計(jì)的67米鋁制三體風(fēng)帆貨船。這艘船完全由風(fēng)力驅(qū)動(dòng)，將在跨大西洋航線運(yùn)營(yíng)。VELA計(jì)劃訂購四艘姊妹船，于2028-2029年交付。
今年，Windcoop航運(yùn)公司正在土耳其RMK造船廠建造其第一艘210 TEU集裝箱船。該船計(jì)劃于2027年5月交付，將在法國(guó)和馬達(dá)加斯加之間運(yùn)營(yíng)，將是第一艘主要使用風(fēng)力推進(jìn)的集裝箱船。Windcoop選擇了由法國(guó)公司CWS開發(fā)的三個(gè)剛性翼，目標(biāo)是與這條航線上的現(xiàn)役船舶相比減少60%的二氧化碳排放。
風(fēng)力推進(jìn)應(yīng)用將繼續(xù)增加
利用風(fēng)力作為主推進(jìn)或輔助推進(jìn)的船舶數(shù)量正在持續(xù)增加，目前已有50多艘商船安裝了WAPS 技術(shù)。風(fēng)力輔助推進(jìn)不再只是概念，已經(jīng)成為各個(gè)領(lǐng)域船東應(yīng)該認(rèn)真考慮的減排手段之一。
WAPS提供了節(jié)省燃料的實(shí)用方案，船東無需采用可能影響盈利能力的慢速航行。在即將出臺(tái)的更嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)面前，對(duì)現(xiàn)有船舶進(jìn)行WAPS改裝，是延長(zhǎng)船舶運(yùn)營(yíng)壽命的有效方法。
需要強(qiáng)調(diào)的是，WAPS行業(yè)已形成了各種行業(yè)協(xié)會(huì)，例如法國(guó)的Wind Ship和全球?qū)用娴膰?guó)際風(fēng)船協(xié)會(huì) (IWSA)，這些協(xié)會(huì)促進(jìn)和推動(dòng)了風(fēng)力推進(jìn)在商業(yè)航運(yùn)的應(yīng)用。2024年，IWSA成功說服國(guó)際海事組織將風(fēng)能納入能源組合和各種二氧化碳減排方案中。
目前，國(guó)際拖曳水池會(huì)議 （ITTC） 正在研究評(píng)估速度和功率性能的方法，以支持設(shè)計(jì)開發(fā)，并為海上試航期間測(cè)量WAPS的性能提供便利，從而使造船廠和船東能夠制定合同條款。
