Как работают турбопаруса и насколько они эффективны?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Оффтопик

Мореплавание в прошлом было не только инструментом для освоения новых территорий и основным двигателем торговли, оно также определяло историю многих государств. На протяжении тысячелетий человечество полагалось на силу ветра: египтяне научились использовать парус еще 5.5 тысяч лет назад, и лишь к концу 19 века парусники стали активно вытесняться пароходами.

В наше время коммерческое судоходство опирается преимущественно на возможности дизельных двигателей. Однако рост цен на нефтепродукты и мировой тренд на снижение выбросов углекислого газа привели к тому, что вскоре всё больше кораблей будет использовать энергию ветра. Но они не будут оснащаться традиционными парусами из ткани — их место займут турбопаруса.

Что такое турбопарус и как он работает

Турбопарус, он же роторный парус — это конструкция в виде цилиндра, который вращается при помощи электродвигателя. Вращение необходимо, чтобы создавать так называемый эффект Магнуса: благодаря вращению ускоряется поток воздуха с одной стороны от цилиндра, одновременно замедляется поток с другой.

Соответственно с одной стороны образуется область пониженного давления, а с другой — повышенного. Из-за разницы давлений возникает тяга, вектор которой перпендикулярен направлению ветра. Кстати, турбопарус может вращаться в обе стороны, подстраиваясь к направлению ветра. Вышеупомянутый эффект был открыт немецким физиком Генрихом Магнусом в 1853 году, но тогда, увы, это открытие было интересно лишь другим физикам.

Как появились суда с турбопарусами

В 1920-х годах немецкий изобретатель Антон Флеттнер разработал роторный парус, который был испробован на судне «Buckau». Это была шхуна, обе мачты которой заменили на турбопаруса высотой 15 метров и диаметром 3 метра. Их вращал электродвигатель мощностью 37 кВт (50 л.с.). Без электродвигателя турбопарус, в отличие от обычного паруса, бесполезен. Таким образом роторный парус — это всегда дополнение к имеющейся на корабле силовой установке

«Buckau» успешно прошел испытания в 1925 году, а потому в 1926 году в Бремене было построено более крупное грузовое судно «Barbara» с 3 роторными парусами. Но в 1929 году начинается Великая депрессия, которая привела к снижению цен на нефть, и выгода от оснащения судов турбопарусами стала несущественной. В итоге инвесторы отказались от перспективных проектов Флеттнера, отдав предпочтение "классическим" судам с дизельными силовыми установками.

В следующий раз о роторных парусах вспомнили лишь через полвека. В 1985 году французская некоммерческая организация "Команда Кусто" спустила на воду экспериментальное научно-исследовательское судно «Алсиона», оснащенное парой турбопарусов.

«Алсиона»

Если верить данным с официального сайта организации, то «Алсиона» расходовала на 35% меньше топлива, чем похожее по размерам судно без парусов. Однако цены на нефтепродукты оставались низкими, а глобального тренда на снижение выбросов углекислого газа пока не существовало, поэтому в коммерческом судоходстве никто не интересовался этими "чудо-парусами" ещё четверть века.

Насколько они эффективны

Первым современным коммерческим судном с роторными парусами стал E-Ship 1 от немецкой компании Enercon в августе 2008 года. Он оснащен 4 парусами высотой 25 метров и диаметром 4 метра. Enercon занимается производством ветряных турбин, а E-Ship 1 используется для их транспортировки. За следующие 5 лет этот корабль прошел более 170 тыс. морских миль (~315 тыс. км) и согласно отчету Enercon за 2013 год, турбопаруса в среднем снижали расход топлива на более чем 15%.

Судно E-Ship 1

Более скромные результаты продемонстрировал нефтяной танкер «Maersk Pelican». В сентябре 2018 года на него установили два 42-тонных турбопаруса из стали и композитных материалов. Их высота — 30 метров при диаметре в 5 метров. Каждый из них при хорошем ветре способен выдать до 300 kН тяги, что сопоставимо с двигателем современного авиалайнера. Электродвигатели мощностью 115 кВт обеспечивают скорость вращения этих столбов до 180 об/мин.

Maersk Pelican

К слову, срок службы роторных парусов составляет не менее 25 — 30 лет, что соответствует жизненному циклу типичного нефтяного танкера. В сентябре 2019 года подвели итоги: «Maersk Pelican» сэкономил 8.2% топлива. Благодаря этому в атмосферу не попало ~ 1400 тонн углекислого газа. На отдельных маршрутах расходы топлива сокращались на 12%.

На основании этих цифр финская компания Norsepower (производитель турбопарусов) сделала вывод, что в случае оснащения роторными парусами всех действующих в мире танкеров ежегодные выбросы углекислого газа сократятся на 30 млн тонн. Это сравнимо с годовым воздействием 15 млн легковых автомобилей и составляет ~ 0.08% от общемировой эмиссии CO2. Также Norsepower отмечает, что турбопарус примерно в 10 раз эффективнее обычного паруса схожих габаритов.

8 комментариев

М
>Однако рост цен на нефтепродукты
Давайте поставим еще две\четыре колонны, которые тоже надо вращать!
Да какая разница, откуда они энергию возьмут, экономия!
Подключают проводами к тому же дизелю, который работает теперь и на вращение колонн и кушает еще больше топлива.
Зато экологично!
o
Да какая разница, откуда они энергию возьмут, экономия!

вестимо же откуда — из тумбочки
A
Так меньше же топлива кушает. Это же парус, он, кроме энергии топлива на вращение, использует еще и энергию ветра для перемещения судна, за счет чего в итоге топливо и экономится.
j
То есть теоретически можно заряжать аккумулятор от движения волн и плыть на электропарусах
stalinets
Если можно пользоваться дармовой энергией ветра, солнца и это хоть немного выгодно — конечно, нужно пользоваться. Я не сторонник радикальной экошизы aka Грета и американское зелёное лобби, но здоровая разумная экономия ресурсов — это хорошее дело. Нефть конечна, лучше пускать её на переработку, получая полимеры, лекарства, разные материалы, чем сжигать.
S
Помню судно Кусто по передачам по телику. Интересно было :)
С
AFAIK у Кусто было немного по другому, там стояла просто ветряная турбина (вертикальный ротор), передававший вращение на гребной винт. Дополнительных затрат почти нет, можно ещё небольшой генератор повесить на случай нештатных ситуаций
2355555@vkontakte
Снижение выбросов на 0,08%, да и то, если все танкеры сделать с такими парусами.
Баловство.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Конец эпохи кликбейта: вовлеченность пользователей соцсетей продолжает падать

Перевод
Похоже, что погоня за кликами теперь является проигрышной стратегией, так как вовлеченность пользователей на крупнейших онлайн площадках продолжает снижаться. Интернет изменил нашу жизнь навсегда,...

Первый взгляд на SMR-винчестер с трансляцией адресов WD Blue 60EZAZ емкостью 6 ТБ - немного результатов тестов и много скучной общей теории

Превью
Несмотря на экспансию твердотельных накопителей, «традиционные» жесткие диски остаются на первом месте по объему хранимой информации. В чем нет ничего удивительного, если посмотреть на такую...

Обзор осветительной палки RGB Light Stick: в помощь фотографу, оператору и тиктокеру

Обзор
Недавно я купил себе осветительных палок для подсветки предметов, чтобы улучшить качество фотографий для обзоров. Выбор пал на эту форму, так как на мой взгляд она более интересна и удобна чем...

Обзор Onyx Boox Tab Ultra: планшет с экраном E-Ink и стилусом

Обзор
Электронные ридеры прочно вошли в жизнь многих людей, сделав чтение действительно комфортным: текст выглядит так, словно напечатан на бумаге, есть встроенная подсветка, автономности хватает на...

Перспективный поисковик Presearch вознаграждает своих пользователей и может стать альтернативой Google

Рассуждения
Введение В этой публикации я хотел бы поделиться с вами информацией о децентрализованной поисковой системе Presearch, которая не только выполняет ваши поисковые запросы как Google, но ещё и...

Обзор Silicon Power Xpower Turbine RGB SP008GXLZU360BSB: одиночный модуль DDR4 с подсветкой на 8 ГБ

Обзор
В ассортименте Silicon Power есть оперативная память как с подсветкой, так и без нее. Последняя неоднократно была в моих обзорах, были модули с радиатором и без. Сегодня серия Xpower Turbine...