Αν τα ανεμοβοηθούμενα φορτηγά πλοία επέλεγαν διαδρομές αποκλειστικά με βάση τα ευνοϊκά για αυτά ανέμου, η κατανάλωση καυσίμου θα μπορούσε να μειωθεί στο μισό ή ακόμη και να μηδενιστεί.
Το Canopée είναι ένα φορτηγό πλοίο με βοηθητικά ιστία.
Η ναυτιλία ευθύνεται για περίπου 3% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και οι εκπομπές αυξάνονται. Η προσθήκη προηγμένου εξοπλισμού ιστίων στα φορτηγά πλοία και η μεγαλύτερη χρήση διαδρομών με ευνοϊκούς ανέμους θα μπορούσαν να τις μειώσουν πάνω από 50%.
Το ενδιαφέρον των εταιρειών μεγαλώνει, καθώς η αξιοποίηση του ανέμου μειώνει το κόστος καυσίμων. Δοκιμάζονται πολλές προσεγγίσεις: από νέα πλοία με συμβατικά ιστία έως την προσθήκη αυτοματοποιημένων ιστίων σε υπάρχοντα σκάφη.
Στις τεχνολογίες περιλαμβάνονται άκαμπτα ιστία που θυμίζουν φτερά αεροσκαφών, ρότορες Flettner με περιστρεφόμενους κυλίνδρους, ιστία αναρρόφησης που ρουφούν αέρα για μέγιστη άντωση και ακόμη και γιγαντιαία kite παρόμοια με του kitesurf.
«Υπάρχει όλο το φάσμα των πλοίων με πρόωση από άνεμο», λέει ο Gavin Allwright του International Windship Association, «από σκάφη με περιορισμένη υποβοήθηση έως εκείνα που αντλούν πάνω από τη μισή ισχύ τους από τον άνεμο».
Ορισμένα ανεμοβοηθούμενα πλοία εξακολουθούν να λειτουργούν όπως τα συμβατικά, ακολουθώντας ευθεία διαδρομή με σταθερή ταχύτητα. Γι’ αυτό ο Thorben Schwedt στο German Aerospace Center και οι συνεργάτες του εξερεύνησαν τι μπορεί να επιτευχθεί αν διαδρομή και ταχύτητα προσαρμόζονται για μέγιστη «ώθηση» από τον άνεμο, χωρίς μεγάλη επιβάρυνση στον χρόνο ταξιδιού. «Αν δεν υπήρχαν χρονικοί περιορισμοί, θα ήταν απλό όλα τα ταξίδια να γίνονται πλήρως με τον άνεμο», λέει. «Αυτό όμως δεν είναι ρεαλιστικό — τα περισσότερα φορτία έχουν προθεσμίες και λιγότερες παραδόσεις σημαίνουν λιγότερα έσοδα για τους πλοιοκτήτες.»
Η ομάδα υπέθεσε επίσης ότι τα πλοία μπορούν να παράγουν και να αποθηκεύουν υδρογόνο, μια αναδυόμενη τεχνολογία που σήμερα χρησιμοποιείται μόνο σε λίγα σκάφη. Η ιδέα είναι ότι όταν πνέουν πολύ ισχυροί άνεμοι, μέρος της ενέργειας αξιοποιείται για παραγωγή υδρογόνου, για παράδειγμα μέσω γεννητριών κάτω από το σκάφος. Το υδρογόνο μπορεί στη συνέχεια να κινεί τις μηχανές όταν ο άνεμος πέφτει.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ανακατασκευασμένα ιστορικά δεδομένα καιρού («hindcast») για τον Ατλαντικό σε ορίζοντα ενός έτους και με υπολογιστικό μοντέλο εντόπισαν τις βέλτιστες διαδρομές και ταχύτητες. «Τα πλοία ακολουθούν εντελώς “άγριες” διαδρομές», λέει ο Schwedt. «Σκέφτεσαι, εντάξει, αυτό δεν μπορεί να είναι λογικό, αλλά φαίνεται πως είναι.»
Κατά μέσο όρο, η ενεργειακή κατανάλωση στις βέλτιστες διαδρομές θα ήταν 75% χαμηλότερη από ό,τι στις ευθείες, σύμφωνα με την ομάδα. Ο Schwedt παρουσίασε τα αποτελέσματα σε πρόσφατη συνάντηση της European Geosciences Union στη Βιέννη.
«Το πραγματικό πλεονέκτημα προκύπτει μόνο αν είσαι πλήρως ανοιχτός στη διαδρομή, κάνοντας μερικές φορές πολύ μεγάλες παρακάμψεις που δεν θα φανταζόσουν ότι δουλεύουν», λέει ο Schwedt. «Με αυτή την προσέγγιση, πετύχαμε εξοικονόμηση ενέργειας από 50 έως 100%.» Η ομάδα σχεδιάζει τώρα να δείξει ότι η βελτιστοποίηση διαδρομών λειτουργεί με προγνώσεις και όχι μόνο με hindcasts.
«Πιστεύω ότι οι προσδοκίες τους είναι δικαιολογημένες», λέει ο Guillaume Le Grand της TOWT, γαλλικής εταιρείας που κατασκευάζει στόλο ιστιοφόρων φορτηγών. «Αυτό ακριβώς έχουν κάνει τα ιστιοφόρα φορτηγά της TOWT.»
«Η ιδέα της βελτιστοποίησης διαδρομών προσαρμοσμένης στις επιδόσεις της ανεμοβοηθούμενης πρόωσης δεν είναι νέα και έχει πολύ νόημα», λέει ο Tristan Smith στο University College London. Οι ιστιοπλόοι αγώνων ακολουθούν συχνά φαινομενικά πολύπλοκες πορείες γι’ αυτό τον λόγο, σημειώνει.
«Το 75 έως 100% [εξοικονόμηση ενέργειας] είναι πράγματι θεωρητικά δυνατό, αλλά εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη μέση ταχύτητα ταξιδιού που στοχεύεις, η οποία καθορίζεται και από τα οικονομικά λειτουργίας του πλοίου και του φορτίου του», λέει ο Smith. «Με βάση την εμπειρία μας, για τα περισσότερα πλοία ανοικτής θαλάσσης οι εξοικονομήσεις είναι σημαντικά χαμηλότερες από αυτό.»
European Geosciences Union meeting DOI: 10.5194/egusphere-egu26-19969
