На долю судоходной отрасли приходится около 3% мировых выбросов углекислого газа, и этот показатель продолжает расти. Однако комбинация решений — внедрение высокотехнологичного парусного оборудования на грузовые суда и активное использование благоприятных для ветра маршрутов — может сократить выбросы более чем вдвое.
На фоне повышения стоимости топлива судоходные компании все чаще рассматривают энергию ветра как способ снижения расходов. Применяются разные подходы: одни строят суда с традиционными парусами с нуля, другие устанавливают автоматизированные парусные системы на уже существующие суда.
Среди технологий — жесткие паруса, напоминающие крылья самолетов, роторы Флеттнера (вращающиеся цилиндры), всасывающие паруса, которые затягивают воздух для максимальной подъемной силы, а также гигантские кайты по типу используемых в кайтсерфинге. Диапазон судов широк: от тех, где ветер дает ограниченную поддержку, до судов, получающих более половины энергии от ветра.
В одном из исследований ученые решили проверить, чего можно достичь, если изменять маршрут и скорость для оптимизации ветрового воздействия, но без увеличения общего времени в пути. При полном отсутствии временных ограничений все рейсы можно сделать полностью ветроэнергетическими, но на практике грузы необходимо доставлять в срок, а меньшее количество рейсов означает меньший доход для владельцев судов.
В модели также предполагалось, что корабли могут производить и хранить водород. Идея в том, чтобы при очень сильном ветре часть его энергии направлять, например, через подводные турбины-генераторы, на производство водорода. Затем этот водород мог бы питать двигатели в периоды слабого ветра.
Исследователи взяли данные о реконструированной исторической погоде в Атлантическом океане за один год и с помощью компьютерной модели рассчитали оптимальные маршруты и скорости. Полученные маршруты выглядят нестандартно, почти нелогично, но, как показали расчеты, именно они наиболее эффективны. В среднем потребление энергии на оптимальных маршрутах оказалось на 75% ниже, чем на прямых.
Эффект достигается лишь при полной готовности отклоняться от привычных путей, иногда совершая большие обходы, которые кажутся невозможными. Такой подход позволяет экономить от 50% до 100% энергии. В планах ученых — доказать работоспособность метода с использованием прогнозов погоды.
Представители некоторых компаний, строящих флот парусных грузовых судов, считают такие ожидания оправданными и заявляют, что уже следуют аналогичной логике.
Сама идея оптимизации маршрута с учетом попутного ветра не нова и широко применяется, например, в яхтенном спорте, где выбираются на первый взгляд окольные пути. Теоретически экономия в 75–100% возможна, однако на практике она сильно зависит от целевой средней скорости рейса, которая, в свою очередь, определяется экономикой эксплуатации и грузооборотом.
Читайте также: «Уникальный радиоастрономический прибор создан в МИФИ».