Αν τα πλοία μεταφοράς φορτίων με υποστήριξη ανέμου επέλεγαν διαδρομές αποκλειστικά με βάση το πού πνέουν οι καλύτεροι άνεμοι, η κατανάλωση καυσίμων τους θα μπορούσε να μειωθεί στο μισό ή και να μηδενιστεί.
Η ναυτιλία ευθύνεται για περίπου το 3% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και αυτές αυξάνονται. Ωστόσο, η προσθήκη εξελιγμένου ιστιοπλοϊκού εξοπλισμού στα φορτηγά πλοία και η μεγαλύτερη χρήση διαδρομών που ευνοούνται από τον άνεμο θα μπορούσαν να μειώσουν τις εκπομπές περισσότερο από το μισό.
Το ενδιαφέρον των ναυτιλιακών εταιρειών για την αξιοποίηση της αιολικής ενέργειας αυξάνεται, καθώς μπορεί να συμβάλει στη μείωση του κόστους καυσίμων. Διερευνώνται πολλές διαφορετικές προσεγγίσεις. Ορισμένες εταιρείες κατασκευάζουν από την αρχή πλοία με συμβατικά πανιά. Άλλες προσθέτουν διάφορους τύπους αυτοματοποιημένων πανιών σε υπάρχοντα σκάφη.
Οι τεχνολογίες περιλαμβάνουν άκαμπτα πανιά που θυμίζουν φτερά αεροσκάφους, ρότορες Flettner που αποτελούνται από περιστρεφόμενους κυλίνδρους, πανιά αναρρόφησης που απορροφούν αέρα για να μεγιστοποιήσουν την άντωση και ακόμη και γιγαντιαίους χαρταετούς, αντίστοιχους με εκείνους που χρησιμοποιούνται στο kitesurfing.
«Υπάρχει ένα ολόκληρο φάσμα πλοίων με αιολική πρόωση», λέει ο Gavin Allwright από τη Διεθνή Ένωση Windship, από πλοία με περιορισμένη υποστήριξη ανέμου έως εκείνα που αντλούν περισσότερο από το μισό της ισχύος τους από τον άνεμο.
Ορισμένα πλοία με υποστήριξη ανέμου εξακολουθούν να λειτουργούν όπως τα συμβατικά πλοία, ακολουθώντας ευθεία διαδρομή με προκαθορισμένη ταχύτητα. Γι’ αυτό ο Thorben Schwedt από το Γερμανικό Κέντρο Αεροδιαστημικής και οι συνεργάτες του θέλησαν να εξετάσουν τι θα μπορούσε να επιτευχθεί αν η διαδρομή και η ταχύτητα μεταβάλλονταν ώστε να αξιοποιείται καλύτερα η ώθηση του ανέμου, χωρίς όμως το ταξίδι να παρατείνεται υπερβολικά. Αν δεν υπήρχαν χρονικοί περιορισμοί, θα ήταν απλό να γίνουν όλα τα ταξίδια πλήρως με τη δύναμη του ανέμου, λέει. Όμως αυτό δεν θα ήταν ρεαλιστικό, καθώς τα περισσότερα φορτία πρέπει να παραδίδονται σε συγκεκριμένο χρόνο και οι λιγότερες παραδόσεις σημαίνουν μικρότερα έσοδα για τους πλοιοκτήτες.
Η ομάδα υπέθεσε επίσης ότι τα πλοία θα μπορούσαν να παράγουν και να αποθηκεύουν υδρογόνο, μια αναδυόμενη τεχνολογία που χρησιμοποιείται σήμερα μόνο σε λίγα πλοία. Η ιδέα είναι ότι όταν οι άνεμοι είναι πολύ ισχυροί, μέρος της ενέργειας αξιοποιείται για την παραγωγή υδρογόνου, για παράδειγμα μέσω στροβίλων που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια κάτω από το πλοίο. Στη συνέχεια, το υδρογόνο αυτό μπορεί να κινεί τους κινητήρες όταν οι άνεμοι εξασθενούν.
Οι ερευνητές πήραν στη συνέχεια δεδομένα ανακατασκευασμένων ιστορικών καιρικών συνθηκών, ένα λεγόμενο hindcast, στον Ατλαντικό Ωκεανό για ένα έτος και χρησιμοποίησαν ένα υπολογιστικό μοντέλο για να βρουν τις βέλτιστες διαδρομές και ταχύτητες με βάση αυτά τα δεδομένα. «Τα πλοία ακολουθούν εντελώς παράξενες διαδρομές», λέει ο Schwedt. «Σκέφτεσαι, εντάξει, αυτό δεν μπορεί να είναι λογικό, αλλά φαίνεται πως είναι».
Κατά μέσο όρο, η κατανάλωση ενέργειας των πλοίων που ακολουθούσαν τις βέλτιστες διαδρομές ήταν 75% χαμηλότερη από εκείνη των πλοίων που ακολουθούσαν ευθείες διαδρομές, 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 απόλυτα ευέλικτος στη διαδρομή σου, παίρνοντας κάποιες φορές πολύ μεγάλες παρακάμψεις που δεν θα φανταζόσουν ότι λειτουργούν», λέει ο Schwedt. «Με αυτή την προσέγγιση, καταφέραμε να πετύχουμε εξοικονόμηση ενέργειας από 50 έως 100%». Η ομάδα σχεδιάζει τώρα να δείξει ότι αυτή η βελτιστοποίηση διαδρομής λειτουργεί και με προβλέψεις, όχι μόνο με hindcasts.
«Πιστεύω ότι οι προσδοκίες τους είναι δικαιολογημένες», λέει ο Guillaume Le Grand της TOWT, μιας γαλλικής εταιρείας που κατασκευάζει στόλο ιστιοφόρων φορτηγών πλοίων. «Αυτό ακριβώς έχουν κάνει τα ιστιοφόρα φορτηγά πλοία της TOWT».
«Η ιδέα της βελτιστοποίησης των διαδρομών με βάση την απόδοση της αιολικής πρόωσης στη ναυτιλία δεν είναι νέα και έχει πολύ νόημα», λέει ο Tristan Smith από το University College London. Οι αγώνες ιστιοπλοΐας κάνουν συχνά διαδρομές που μοιάζουν αρκετά περίπλοκες για ακριβώς αυτόν τον λόγο, προσθέτει.
«Η εξοικονόμηση 75% έως 100% είναι σίγουρα θεωρητικά εφικτή, αλλά αυτό εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη μέση ταχύτητα ταξιδιού που στοχεύεις, κάτι που καθορίζεται επίσης από τα οικονομικά της λειτουργίας ενός πλοίου και από το φορτίο του», λέει ο Smith. «Από την εμπειρία μας, οι εξοικονομήσεις είναι σημαντικά χαμηλότερες από αυτό, για τα περισσότερα πλοία που ταξιδεύουν στη θάλασσα».
European Geosciences Union meeting DOI: 10.5194/egusphere-egu26-19969
