Как сократить вредные выбросы с судов и повысить энергоэффективность

Требования Международной морской организации (ИМО) включают снижение объема парниковых газов в судоходстве не менее чем на 50% к 2050 году. При этом главной целью становится достижение, по возможности, нулевых выбросов, над чем упорно работают ученые. 
 

По данным консалтинговой организации в области судоходства и морских технологий Великобритании UMAS, достигнуть поставленных целей можно за счет полного перехода на возобновляемые источники энергии или био-топливо. 
 

Единого решения, подходящего для всех типов судов, не существует. Каждое судно требует индивидуальной проработки. Однако UMAS рассматривает несколько способов снижения выбросов, которые можно внедрить уже сейчас, получив положительный результат.
 

Способы снижения вредных выбросов в атмосферу с судов, Umas, Sudostroenie.info

Из диаграммы видно, что наилучший результат можно достигнуть за счет 1. Оптимизации обводов корпуса – до 13%, 2. Оптимизации грузового пространства – до 24%. 3. Использования энергии ветра – до 30%, 4. Снижения скорости хода – до 34%. 

Оптимизация обводов корпуса

 

Работа в области оптимизации обводов корпуса ведется постоянно. За относительно короткое время в мире было представлено сразу несколько новых корпусных конструкций.

Отдельно можно отметить X-Bow от Ulstein (Норвегия), Axe Bow от Damen (Нидерланды) и Enduro Bow от Nautic (Исландия). 
 

Экспедиционное судно Greg Mortimer, Ulstein

Суда компании Ulstein имеют форму корпуса с перераспределением объема носовой части и существенно уменьшенным развалом бортов. Носовая часть приподнята и обычно включает жилые помещения. К преимуществам данной конструкции относятся: более высокая скорость на маршруте, сниженные вредные выбросы в атмосферу, устранение ударного воздействия при слеминге и ударов волн о носовую оконечность судна, низкие уровни ускорения при качке, увеличенный срок эксплуатации. 
 

Изначально форму носовой части X-Bow имели суда снабжения нефтяных платформ, научно-исследовательские суда. Однако постепенно она приобрела популярность, и недавно компания Ulstein представила на рынок линейку круизных, рыбопромысловых судов и автомобилевозов с формой носа X-Bow.

Четыре экспедиционных судна заказала компания SunStone Ships. Первое экспедиционное судно Greg Mortimer спустили на воду в Китае в марте 2019 года, еще два заказаны для National Geographic. 

 

Конструкция носовой части судна от Damen Axe Bow, характерная для многих проектов компании, буквально прорезает волну. Она отличается вертикальным форштевнем и относительно длинной и продолговатой носовой частью корпуса. Нижняя часть форштевня заглублена, а надводный борт является относительно высоким с небольшим развалом, так что профиль носовой части напоминает топор. Судно с таким носом менее подвержено воздействию волн, чем при носовой части с большим развалом. Благодаря заглублению нижней части форштевня, он не поднимается над уровнем воды, и судно не подвержено слемингу. 
 

Одним из последних примеров судна с носовой частью Axe Bow является экспедиционная яхта La Datcha, построенная для проекта российского предпринимателя Олега Тинькова. 
 

Экспедиционная яхта La Datcha, Amels (Damen)
 

Также недавно Damen заложила киль судна для транспортировки персонала с Axe Bow. 

 

Ведется работа в области разработки безбалластных судов. Это существенным образом отражается на корпусной конструкции судна. Одним из ярких проектов является концепт сверхкрупного танкера, разработанного классификационным обществом DNV GL, Triality VLCC. 

Концепт безбалластного танкера Triality VLCC, DNV GL
 

Корпус в виде буквы V исключает процесс закачивания балластной воды, так как эта форма позволяет обеспечить достаточную осадку на нос как в загруженном, так и в пустом судне. 
 

Концепт пока не получил воплощение, но компания DNV GL также разработала проекты безбалластных балкера и автомобилевоза. 

Благодаря особой конструкции корпуса в балласте не нуждается газовоз, проект которого разработан конструкторским бюро из Швеции FKAB. 

Проект безбалластного газовоза вместимостью 7,5 тыс. куб. м СПГ, FKAB

Использование энергии ветра является одной и "трендовых" тем в настоящий момент. 
 

Появляется все больше проектов судов, использующих энергию ветра тем или иным образом. 
 

Новый балкер, разработанный европейскими компаниями совместно с японской верфью Oshima Shipbuilding, будет оборудован жестким парусом. Данное судно разработано с целью снижения вредных выбросов в атмосферу и повышения эффективности. 

Проект балкера, оборудованного карбоновым парусом, Wartsila

В начале 2019 года компания Becker представила проект ролкера с жесткими парусами (иллюстрация к данной статье). Судно разрабатывается совместно с судоходной компанией Wallenius Marine. Представители Becker заявляют, что использование парусов позволит значительно увеличить показатели энергоэффективности, хотя цифры не называются. 

Паруса также будут установлены на новые ролкеры для производителя автомобилей Renault.

Популярным становится оборудование судов роторами Флеттнера. 

Одним из ярких примеров является судно класса Ro-Lo E-Ship 1. Оно оборудовано четырьмя вертикально установленными цилиндрами, которые приводятся в движение от основного гребного вала. Их вращение помогает судну идти за счёт эффекта Магнуса - при обтекании вращающегося цилиндра потоком воздуха образуется сила, воздействующая на цилиндр и направленная перпендикулярно движению потока.

В 2018 году ротором Флеттнера оборудовали круизное судно Viking Grace и танкер Maersk Pelican.

Круизное судно Viking Grace, оборудованное ротором Флеттнера, Viking Line

Японская транспортная компания Kawasaki Kisen Kaisha устанавливает автоматизированную систему воздушного змея на крупнотоннажный балкер. По предварительным расчетам, выбросы углекислого газа снизятся на 20% в год (5,2 тыс. т).

Снижение скорости хода 

По данным независимого исследовательского центра CE Delft, выбросы парникового газа с трех типов судов (контейнеровозы, балкеры и танкеры) могут сократиться на треть за счет снижения скорости их хода.

При снижении скорости судов на 30% объем выбросов в период с 2018 по 2030 гг. сократится на 2,5 гигатонн. 
 

По данным оператора контейнеровозов Maersk Line, большие суда на полном ходу используют ежедневно порядка 320 т топлива, в случае перехода на медленный ход расход падает до 40 т, и получается ежегодная экономия - 27 млн. долл. ежегодно. 
 

В мае 2019 года более 100 компаний, задействованных в морском бизнесе, отправили письменный запрос в Международную морскую организацию об ограничении скорости судов, поскольку "это самый простой способ сократить объем выбросов". 

Разумеется, здесь рассмотрены далеко не все способы снижения вредных выбросов. О других способах и решениях продолжайте читать на портале Sudostroenie.info.

Текст: Анна Красавцева
Иллюстрация: becker-marine-systems.com