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世界首创!马士基8700TEU集装箱船将竖起35米旋筒风帆
全球集装箱航运巨头马士基正式将风力辅助推进技术引入其集装箱船队。
A.P.穆勒-马士基已经选择英国风力推进技术企业Anemoi Marine Technologies,为一艘8700TEU级“Maersk Lima”型集装箱船安装旋筒风帆。按照双方公布的计划,这套设备直径5米、高35米,将于2027年年中完成安装,并在该船正常商业运营期间进行试验,预计主要覆盖北大西洋和南大西洋航线。Anemoi称,这将是旋筒风帆首次安装在集装箱船上。
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这项试验的设备规模并不算大,却可能成为风力辅助推进技术进入集装箱船市场的重要一步。Anemoi通常会在一艘大型商船上安装3至5个旋筒风帆,而马士基此次选择安装一个固定式旋筒,更接近一项风险可控的商业验证项目。马士基将借此观察旋筒风帆能否与集装箱船既有系统、航线安排、航速要求和装卸作业顺利结合,并以长期实船数据评估其在更大范围船队中的应用价值。
旋筒风帆正式进入集装箱航运
此次项目中的旋筒风帆也被称为弗莱特纳旋筒风帆,其外观是一根高大的垂直圆柱体。设备通过电机驱动圆筒旋转,当海风流经旋转的圆柱体时,会产生被称为“马格努斯效应”的空气动力升力。通过调整旋转方向和速度,其中一部分升力可以转化为向前的辅助推力,从而降低船舶主机在合适风况下所需输出的功率,最终减少燃料消耗及相关排放。
这类设备与传统船帆存在明显区别。它不需要庞大的帆布、桅杆和复杂索具,可以通过自动控制系统根据风速、风向、船舶航向和航速调整运行状态。在不适合使用风力推进的情况下,船舶仍可以依靠主机正常航行。因此,旋筒风帆在现代商船上的角色是降低主机负荷,而非完全替代主推进系统。
Anemoi将负责这套固定式旋筒风帆的设计、制造和交付,并在工程设计、船舶系统集成及安装过程中为马士基提供支持。该设备将被整合至船舶现有系统中,因此项目需要同时处理船体结构强度、甲板布置、电力供应、自动控制、航行视线以及对集装箱装卸作业的潜在影响。
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马士基船队技术主管Ole Graa Jakobsen表示,风力辅助推进是多种具有提升船舶效率和减少排放潜力的解决方案之一。这项技术已经在其他航运领域接受测试,马士基希望通过与Anemoi的试点项目积累实践经验,评估其对公司船队以及整个集装箱航运领域的适用性。马士基在其官方社交媒体信息中也特别强调,试验的目标包括收集真实运营数据,而该船在试验期间将继续执行正常商业航次。
集装箱船一直是风力推进应用较少的领域
近年来,旋筒风帆、硬翼帆和吸力翼帆等风力辅助推进系统,已经陆续应用于散货船、油轮、杂货船和部分客船。其中,散货船和油轮通常拥有面积较大、相对开阔的甲板空间,设备安装位置更加灵活,航速和航线条件也较适合利用风能。
集装箱船的情况更加复杂。甲板需要布置大量集装箱,风帆设备可能占用装载空间或影响岸桥作业;集装箱堆垛还会扰乱设备周围的气流,降低风力推进效果。大型集装箱船通常拥有更高的服务航速和严格的班期要求,其不同航段、季节和装载状态也会对风帆的实际节油效果产生明显影响。
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DNV在《Maritime Forecast to 2050—2026 edition》中指出,截至2026年8月,全球约有90艘船舶已经安装风力辅助推进系统,另外约91艘处于订单或待安装阶段,主要集中在散货船、油轮和杂货船。集装箱船的应用当时仍“几乎不存在”,只有一艘支线集装箱船安装了相关设备。甲板空间不足以及集装箱对自由气流的影响,是集装箱船应用风力推进技术的主要限制。
在这一背景下,马士基选择一艘8700TEU船舶进行试验,使该项目的价值超过了单纯安装一件节能设备。8700TEU船舶已经属于典型的中大型远洋集装箱船,运行范围和货物类型具有较强代表性。如果一个35米高的固定旋筒能够在正常装载、靠港和大西洋航行条件下稳定工作,相关经验将帮助行业判断风力辅助推进能否从支线船和特殊示范项目进一步进入规模化班轮船队。
一根旋筒更像一次谨慎的商业试验
Anemoi通常在一艘船上安装3至5个最高可达35米的旋筒风帆。该公司给出的通用参考数据是,每个旋筒风帆平均每天可以节省约1吨燃料,并减少约3吨二氧化碳排放。按照这一口径计算,一个旋筒全年持续产生效果时,理论上可能节省数百吨燃料。
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不过,这些数字属于Anemoi针对其产品提供的一般性参考,不能直接当作此次马士基项目的承诺节油率。旋筒风帆的表现高度依赖实际航线、船舶航向、平均风速、季节变化、服务航速和主机运行模式。该船最终能够节省多少燃料,需要等待2027年安装完成后,根据较长时期的实船运营数据进行评估。
DNV同样强调,风力辅助推进系统应当被视为一种具有概率性和航线依赖性的能效措施。即使在同一条航线上,不同季节的推进贡献也可能出现数倍差异;同一航线不同年份的平均风况变化,也会影响长期经济回报。因此,船东不能只根据某一次航行中的峰值节油率评估投资,需要使用多年气象数据、具体航向和真实船舶运营状态进行模拟,并通过标准化测量方式验证实际效果。
北大西洋和南大西洋航线为马士基提供了具有差异性的试验环境。不同航区的盛行风、季节性天气系统和航向组合,将帮助马士基积累更完整的数据,判断这项技术在哪些航线和船舶上能够形成稳定的商业价值。持续正常运营也意味着这套设备必须经受班轮准班率、频繁靠港和集装箱装卸等现实条件的检验。
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能效设施正在获得更明确的经济价值
马士基此次试验与当前航运脱碳投资重心的变化高度一致。在低温室气体燃料供应不足、价格昂贵且全球监管机制存在不确定性的情况下,提高船舶能效已经成为船东能够立即采取的行动。每减少一吨燃料消耗,都可以同时减少燃料费用、碳排放和未来使用高价绿色燃料的成本。
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DNV测算,能效措施与降速航行到2030年可使全球船队能源消耗较基准情景下降最多16%,相当于每年节省约4000万吨燃料、减少约1.2亿吨二氧化碳当量排放。按照每吨燃料580美元计算,全球航运业潜在年度燃料成本节省可达到约230亿美元;到2050年,能源消耗降低潜力可能进一步扩大至25%—28%。
风力辅助推进只是这一能效组合的一部分。船体线型优化、螺旋桨和舵系统改造、低摩擦涂层、空气润滑、轴带发电机、废热回收、变频驱动、智能航线规划以及船体和螺旋桨清洁,都可以与风帆共同降低船舶能源需求。不同措施可以在新造船阶段完成集成,也可以在船舶坞修期间逐步加装,使现有船队在等待未来燃料路线明朗的过程中持续改善排放表现。
风力辅助推进还可能带来直接的监管收益。FuelEU Maritime设置了与风力推进有关的奖励系数,安装符合条件的风力辅助推进系统,可以改善船舶在法规计算中的温室气体强度表现。随着欧盟碳排放交易体系全面进入航运业、FuelEU Maritime要求逐步收紧,旋筒风帆产生的价值将同时来自燃料节省和合规成本下降。
马士基正在测试绿色燃料之外的第二条路径
马士基近年来已经在甲醇双燃料集装箱船领域进行了大规模投入,而此次旋筒风帆试验显示,其船队转型正在同时推进燃料替代与能效升级。低温室气体甲醇可以降低燃料全生命周期排放,风力辅助推进则能够减少船舶所需的燃料总量,两者未来可以在同一艘船上形成叠加效果。
这种组合对于绿色燃料经济性尤为重要。低温室气体甲醇、绿色氨和合成燃料的价格普遍高于传统燃油,船舶能效每提升一个百分点,都将降低满足航程需求所需购买的绿色燃料数量。能效技术由此承担了降低脱碳总成本的功能,也可以缓解未来低温室气体燃料产能有限带来的供应压力。
马士基此次只安装一个旋筒,表明公司仍处于验证阶段。项目需要回答的核心问题包括:设备在大西洋航线上能够提供多少平均推力;是否会影响集装箱装载和港口作业;结构和机械系统在长期运行中的可靠性如何;节省的燃料和碳成本能否覆盖设备投资、维护和潜在运营限制。
如果试验取得具有说服力的结果,后续选择可能包括在更多Lima型船舶上复制、增加单船旋筒数量、优化风帆位置,或者在新造船设计阶段预留风力推进设备。对于Anemoi而言,进入马士基集装箱船队也将为其打开一个远大于现有散货船和油轮项目的潜在市场。
一根35米高的旋筒不会独立完成集装箱航运脱碳,却可能为大型集装箱船证明一种新的节能路径。随着燃料费用、欧盟碳成本和绿色燃料价格逐步进入船舶全生命周期经济测算,曾经被视为辅助方案的风力推进技术,正在获得更清晰的商业逻辑。
马士基这次试验的长期影响,将取决于2027年之后积累的真实数据。如果旋筒风帆能够在不牺牲货运能力、正常港口作业和班期可靠性的前提下持续降低主机负荷,这项世界首创项目可能成为风力辅助推进技术进入全球集装箱船队的重要起点。
资料来源:A.P.穆勒-马士基、Anemoi Marine Technologies、DNV《Maritime Forecast to 2050—2026 edition》
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