Парус возвращается. Зачем современным судам ловить ветер?

Израильский стартап создал аналог паруса — конструкцию из жесткого углеродного материала по образу и подобию крыла самолета. Причем не для экзотических яхт, а для самых обычных танкеров и сухогрузов. Он обещают экономить до четверти топлива и выбросов парниковых газов и вообще изменить правила игры в мировом судоходстве.  

Многие экологически ответственные люди стараются поменьше летать самолетами. Но морской транспорт с дизельными моторами жжет больше топлива, чем авиация и выбрасывает в полтора раза больше парниковых газов.

А по таким особенно вредным выбросам, как оксиды азота и серы, судовые дизели – вообще чемпионы, оставляющие далеко позади даже автотранспорт. В ближайшей и отдаленной перспективе эта ситуация будет только ухудшаться.

По мнению директора по бизнес-планированию израильской компании NayamWings Авишая Паркера, к 2050 году объем морских перевозок вырастет на 300% по сравнению с сегодняшним днем. А вместе с ними вырастет и загрязнение окружающей среды. Чтобы этого не произошло, нужно менять подход, и делать это незамедлительно.

У стартапа NayamWings как раз есть решение этой проблемы, остается только поставить дело на коммерческие рельсы. Базирующаяся в Хайфе компания разработала технологию жесткого паруса, который позволит значительно сократить использование топлива и снизить отрицательное воздействие на окружающую среду по меньшей мере на 15-25%.

• Читайте также:
• Самая большая яхта в мире проходит ходовые испытания перед передачей владельцу Джеффу Безосу (видео)
• Эйлат навсегда отключат от энергосети
• Канал, который свяжет моря: история фантазии

Поднять крыло

Автор конструкции — основатель стартапа и директор по технологиям Амнон Ашер – авиаинженер с опытом в парусной навигации. Сочетание знаний в этих двух областях и позволили ему спроектировать уникальное ассиметричное вертикальное крыло, которое станет, уверен он, морским движителем XXI века.

Идею заменить парус самолетным крылом Ашер вынашивал несколько лет. Самолет летает благодаря подъемной силе, которая образуется в результате разницы давления между верхней и нижней частями крыла. А чтобы изменить вектор движения на горизонтальный нужно всего лишь расположить это крыло вертикально.

Такие крылья можно использовать на любых судах с плоской палубой. Для управления ими не нужны ни матросы на мачтах, ни моряк с опытом парусной навигации. Компьютерные алгоритмы сами рассчитывают направление и силу ветра, а крыло автономно настраивается и поворачивается в трех плоскостях, используя энергию ветра оптимальным образом. Если начинается шторм, оно автоматически опускается на палубу. Рубить мачту в бурю тоже больше не надо.

«Я создал эту технологию еще несколько лет назад, — рассказывает «Деталям» Ашер, —  но реализовать ее на практике стало возможным, когда появилась эта компания и мы получили грант в размере 800 тысяч шекелей от министерства энергетики».

Парусное перевооружение

В мире существует около десятка различных технологических подходов, которые используют силу ветра. В их числе так называемые роторные паруса – вы могли видеть их в фильмах Кусто.

Действие такого устройства основано на эффекте Магнуса, когда при обтекании потоком воздуха вращающегося тела образуется сила, воздействующая на тело и направленная перпендикулярно направлению потока. Патент на изобретение был получен больше века назад немецким авиаинженером Антоном Флеттнером. Хотя на самом деле первенство в создании технологии принадлежит финскому архитектору и изобретателю Сигурду Савониусу. В наше дни модернизированные роторы Флеттнера использует компания Norsepower.

«Они единственные, кому удалось выйти на коммерческий уровень, у них около 30 судов, оснащенных вращающимися роторными парусами, — говорит Ашер. — Подобную технологию использует и британская Anemoi».

Несколько компаний взяли на вооружение именно парус-крыло, но другой конструкции. Например, BARTech WindWings — результат коллаборации британской BAR Technologies и норвежской Yara Marine. В обозримой перспективе такие системы будут установлены на двух балкерах — судах, предназначенных для перевозок грузов насыпью. Еще несколько небольших компаний разрабатывают технологию использования энергии ветра для судоходства, но все они, по словам Амнона Ашера, уступают его парусам-крыльям в коэффициенте полезного действия.

«Главное достоинство NayamWings – ассиметричный аэродинамический профиль, — объясняет Ашер. – Крыло состоит из трех ассиметричных элементов и имеет ту же форму, что и самолетное крыло при посадке. Благодаря этому достигается отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению 56: 1, что значительно выше, чем коэффициент подъема крыльев на основе симметричного профиля 17: 1, как у наших конкурентов. Это означает, что наши крылья могут обеспечить гораздо более мощную тягу, чем все другие морские двигатели на основе ветра».

По словам Паркера, именно это позволяет достичь такой экономии топлива. У конкурентов она меньше. Хотя стоит отметить, что производители WindWings и роторов тоже зачастую называют высокие проценты экономии. Ну а стоимость самих крыльев и роторов примерно одинаковая — 2-2,8 млн долларов для среднего судна.

Ветер перемен

Паркер уверен, что у технологии NayamWings и в целом у судоходства на основе ветряных двигателей хорошие перспективы. Он ссылается на решения Международной морской организации под эгидой ООН (IMO), которая в последние годы серьезно ужесточила регуляцию использования судов. В ее документе от 7 июля 2023 года поставлена задача достичь нулевых выбросов парниковых газов от международного судоходства к 2050 году и обеспечить использование альтернативных видов топлива с нулевыми и почти нулевыми выбросами парниковых газов к 2030 году.

Авишай Паркер отмечает, что требования IMO предусматривают существенное снижение углеродных выбросов уже к середине следующего 2024 года. Эта организация ввела градацию судов по степени экологического загрязнения. Самые чистые обозначаются буквой А, а литерами D и Е, соответственно, наиболее грязные. Уже в следующем году владельцам таких плавсредств, которые, кстати, составляют половину всех морских судов в мире, придется несладко. За невыполнение требований по сокращению вредных выбросов предусмотрены огромные штрафы и даже запрет на судоходство.

«Владельцы судов уже в панике. Мы говорили с одним из высокопоставленных сотрудников крупной круизной компании. Он рассказал, что им грозит штраф в 800 миллионов долларов за их 70 с лишним лайнеров, если они не найдут решение проблемы», — констатирует Паркер.

По его словам, возможностей сократить вредные выбросы, продолжая использовать углеводородное топливо, не так уж много.

«Можно уменьшить скорость судов, но тогда не получится соблюдать расписание. Можно вместо дизеля покупать дорогое топливо, но тогда перевозки станут нерентабельными. А можно обратиться к современным технологиям», — перечисляет он.

По оценке NayamWings, около 35 тысяч морских судов пригодны для перехода на использование энергии ветра. Это примерно треть всего мирового морского транспорта, насчитывающего около 100 тысяч плавсредств.

На самом деле, на одной ветровой тяге далеко не уедешь. Паркер уверен, что будущее за новым (или хорошо забытым старым, если вспомнить первые пароходы с парусами) гибридном подходом, подразумевающим сочетание двигателей внутреннего сгорания на биотоплива и использование силы ветра. Паруса – это хорошо забытое старое, к которому мы возвращаемся на новом технологическом витке. Но на этот раз с умными алгоритмами и авиационными технологиями.

Все это в перспективе и в мечтах.  А реальность такова, что NayamWings удалось построить прототип паруса высотой 8 метров и установить его на катамаране. Он прекрасно показал себя в работе. Израильский стартап, способный изменить правила игры в судоходстве, ожидает получения гранта в размере 1,5 миллиона долларов от Управления инноваций Израиля на создание полномасштабного прототипа. У компании есть предварительная договоренность, точнее, письма о намерениях с двумя судоходными компаниями, которые заинтересованы в получении полномасштабной установки.

Вера Рыжикова, «Детали». Фото: NayamWings, Depositphotos.com