风能在航行历史上起过很大的作用。大型帆船曾在19世纪的世界海洋上称霸。当西班牙的无敌舰队横行于海上时,当英法联军的坚舰利炮来敲开中国的门户时,他们无一不是依靠风帆来提供动力。也许人们不会想到:随着科学技术的进步,新动力装置的发明,人类已能在一夜之间飞越太平洋的今天,已被逐渐遗弃的古老风帆又再次引起了能源界对它的重视。
自20世纪80年代初以来,世界各国都相继进行了现代风帆对航船节能效果的研究。蓬帆借助风能作为动力推进船舶航行,所以就不必消耗太多燃油了。对现代风帆推进收益研究表明,每平方米帆面积可获得的功率约为221~294瓦。根据统计计算,风帆在运输时间上要增加20%,但燃料却可以节约50%。
现代风帆采用刚性硬帆,帆型优良,航行中风速、风向和帆的折叠、伸展的最佳配合都由计算机按最优化组合的程序控制。日本于1980年9月建成世界上第一艘现代商用风帆船“新爱德丸”号,开始在沿海水域航行。这艘船排水量为2400吨,安装有两面卷折式纤维增强型巨帆,面积为194平方米,航速13海里。同时装有一台带大型螺旋桨挺进器的柴油发动机,功率为1176.8千瓦。“新爱德丸”号的风帆操纵、主机运转、营运管理均由计算机控制,与同吨位的一般机动船相比可节省50%的燃油,显示了风能的巨大利用价值。
由于“新爱德丸”号的成功,使人们利用海上风能方面打开了一条新路。荷兰也建造了世界上第一艘500个客位的现代豪华风帆游船“美洲之歌”号,并投入运营。(www.daowen.com)
目前世界各国在总结千吨级风帆船的经验基础上,正在建造万吨级的风帆船。日本在对风帆船进行各种试验后,得出的结论是1~3.5万吨帆船在技术上、经济上都是切实可行的。英国提出在1.2万吨载重量的船上安装6700平方米的风帆;前苏联也曾计划改装5万吨级的“卓尔一共青团”号货船,装帆1.4万平方米,但因为苏联的解体而不了了之。
在我国沿海的部分渔船,装上传统的风帆,机帆并用,利用风能作动力,既节约了燃油,又促进了生产。经试验,在50千瓦以下的小型渔船上安装24~35平方米的单帆,在提高航速、节约能源方面效果显著。机帆并用,当4级风时,航速比单纯柴油机提高10%~20%,节油15%左右;当5~6级风时,航速可提高30%~40%,节油30%左右。机动渔船加帆还可延长柴油机的寿命,降低捕捞成本,而且这种帆容易改装,造价低,操作也方便。目前,我国还对450~1000吨级的沿海货轮进行了风帆助航的节能试验研究,理论水平接近世界水平,但在建船实践和航行实验方面还有一定差距。
据计算,如果全世界的货船有20%加装风帆助航,一年即可节约燃料价值达几十亿美元,我国现有的货船中,若也有20%利用风能,其节约燃料也是很可观的。
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