海洋運輸減少污染的新技術:水翼船,電驅,風帆

貝爾法斯特的先鋒號
阿爾特彌斯技術公司研發的用電力驅動的水翼船

「貝爾法斯特先鋒號」在水上滑行,安靜而流暢,後面沒有留下多少航跡。

阿爾特彌斯技術公司(Artemis Technologies)的項目主任卡特麗娜·湯普森(Katrina Thompson)說,「在有大風大浪的時候,這種在浪尖上掠過的方式具有顯而易見的好處。」

阿爾特彌斯技術公司研發的先鋒號是世界上投入市場的第一艘電力水翼船。

水翼即船體下的翼狀結構,借助水翼升力,船體能被抬出水面,極大減少航行阻力。

據阿爾特彌斯技術公司說,水翼加上他們的電機,能夠把船隻航行的燃料消耗減少90%,而且沒有排放。

湯普森博士說,「這是一種變革性質的技術」。

湯普森博士在貝爾法斯特被稱為水手城(Sailortown)的地區長大。那裏是重工業聚集之地。她父母在船上工作,她童年時期很多時間都在碼頭玩耍。

後來她離開貝爾法斯特成了一名航空工程師,為勞斯萊斯和龐巴迪做飛機設計工作。後來她返回自己的家鄉,並帶回自己的專業技術。

湯普森博士
湯普森博士曾經是一名航空工程師,過去為勞斯萊斯和龐巴迪做飛機設計工作

湯普森博士說,「我父親對這個船搞不明白。在我給他看了船體下面後,他說,原來有個機翼。」

阿爾特彌斯公司聚集了賽車行業的專家,航空工程師,飛行控制專家和物理模型專家以及船舶設計師。

湯普森博士說,先鋒號長11.5米,很適合用作向風電站接送人員。

「船隻要頂風駛向風電站,停靠讓乘員下船。這是種低耗能的航行。」

海上航行留下的航跡能夠侵蝕海岸,減少生物棲息地。因為他們的船沒有航跡 ,阿爾特彌斯獲准在港口附近以高於其他船隻的速度運營,因此也能大幅減少航行時間。

湯普森博士說,「我們所在的行業傳統上適應新技術很慢。如果我們現在開始做,我們能向停止碳排放平滑過渡。」

美國奧克蘭港的集裝箱貨輪
海運行業曾指定了把整個行業排放減少50%的目標

全球貿易90%要通過海上航運。國際海運行業的排放佔全球總排放的3%。如果把行業看作一個國家,那麼它的排放排列世界第六。

2018年國際海事組織(IMO)制定了一個目標,即從2008年到2050年把行業排放減少50%。不過專家說,要實現把全球變暖控制在1.5攝氏度內的目標,行業排放應該減少100%。

但航運業能實現自我清潔嗎?

短途航運,船隻可以使用電力,但是對於國際航運,有人建議可以使用氫基燃料,促進整個行業實現去碳化。

但是轉用氫能源需要改變燃料基礎設施結構。燃料儲存和成本都會面臨巨大挑戰,另外船舶需要改裝才能使用氫能源。

為解決這個問題,一些研究人員正在對一些革命性技術進行研究。

劍橋大學在試驗浮動產生燃料裝置
劍橋大學的研究人員正在試驗通過人工光合作用獲取新能源

劍橋大學的專家說,人工光合作用產生的合成氣能夠在化石燃料轉向清潔氫能源中間發揮橋樑過渡作用。

劍橋大學的研究員安德烈(Virgil Andrei)博士說,「合成氣是氫氣和一氧化碳混合的燃料氣體,是諸如汽油之類常規燃料生產過程中的中間產物。如果我們實現了可持續生產合成氣,我們就不需要化石燃料了。」

劍河中,撐篙船上坐滿了觀光客,小船穿過嘆息橋,經過聖約翰學院。水波粼粼 ,水面漂浮著金黃和紅色的秋葉。一片葉子看起來似乎「很不合群」,安德烈博士遮住它,似乎怕它被饑餓的水鴨叼走。

他說,這個塑料片應該很堅固,不會像一般樹葉那樣受到動物的破壞。

安德烈博士說,「事實上把水面覆蓋到某種程度,到50%,也不會影響野生動物,這樣甚至還有好處,如防止灌溉河渠水蒸發。」

這種試驗中的"樹葉"有兩種吸收光的材料
這種試驗中的「樹葉」有兩種吸收光的材料

安德烈博士和他在劍橋大學的團隊研發了一種人工樹葉,它能用陽光和水產生新能源,最終能夠在海面進行大規模應用。

這種葉子有兩種吸收陽光的的方式。一個是利用光譜中的藍光從水中生成氧氣。另外就是利用光譜中的紅光把二氧化碳和質子變成合成氣或氫氣。

安德烈博士說,這種極薄,柔軟的裝置成本很低,而且能漂浮在水面自主運行,這意味著它們能被用作可持續生產能源的方式,替代汽油,也不用佔用陸地空間。

「這樣就應該能在偏遠地方有這種非集中化的燃料生產設施,諸如在海岸附近,湖泊,島嶼附近。我們也能有為船舶續添燃料的地方。」

這是首次在水上生成清潔能源,如果擴大規模,這種人工樹葉也能應用於有污染的航道,在港口或海上,這樣就能減少全球海洋運輸業對化石燃料的依賴。

將這種技術投入應用還有很長一段距離,但也有人致力於恢復已經沿用了幾百年的傳統海運方式。

哥斯達黎加Sailcargo公司的船廠
Sailcargo公司正在哥斯達黎加的船廠建造新船

茱莉亞·米爾莫爾(Julia Milmore)是Sailcargo公司的總裁, 該公司2014年成立於哥斯達黎加的紅樹林濕地。

這家公司的旗艦 Ceiba號正在哥斯達黎加這個中美洲國家的造船廠建造中。這艘船定於2024年下水航行。

這艘45米長的船有3個桅桿,因此它是一艘多桅帆船。它能裝載250噸貨物,相當於9個海運標凖集裝箱。

米爾莫爾女士說,一旦建成,這艘船就是世界上最大的無污染清潔貨船。

「船員知道他們在船上拉起帆索的每次操作都會為一個更大的目標做出很大貢獻,這個意義超出了那艘船本身。」

茱莉亞·米爾莫爾(Julia Milmore)是Sailcargo公司的總裁
茱莉亞·米爾莫爾是,能夠利用小型船隻避免港口擁堵

另外一艘Vega號是向一個瑞典家庭購得,並經過改裝,這艘船已經可以啟航在美洲國家之間航行,運輸「公平貿易」的有機咖啡。

Vega 號將往返於哥倫比亞的聖瑪爾塔和美國的新澤西之間,每年航行8次。每次航行耗時16天,另外港口停泊還需要另外6天時間。

Vega Gamley號
Vega Gamley號在美洲航行運輸有機咖啡

米爾莫爾女士說,「我們在速度上無法同化石燃料交通競爭,但是稍微看看活躍船隻的地圖就知道世界各地的港口外貨船往往要等待數周時間才能進港。」

他們的帆船隻能運輸現代集裝箱船載貨量的一小部分,一些現代集裝箱巨輪運貨量超過2萬噸。

但是米爾莫爾女士說,他們的小船能避免困擾海運業的瓶頸。

「消費規模發展遠遠超過了基礎設施能力。我們的船隻靠靈活卸貨和裝貨就能避免這些問題。我們遠離那些讓我們環境惡化的市場。」