“Cape Hayate”號是川崎汽船旗下船隊首艘配備以LNG為主要燃料的雙燃料柴油發動機的好望角型散貨船，船舶全長近300米，寬50米，吃水18米，載重量為210000噸，入級日本船級社（NK），懸掛日本國旗。

川崎汽船預計，使用LNG燃料將減少25%至30%的溫室氣體二氧化碳排放，減少近100%的造成空氣污染的硫氧化物（SOx）排放，減少75%的氮氧化物（NOx）排放，旨在達到國際海事組織（IMO）規定的Tier III NOx標準。該船配備WinGD 7X62DF-2.1 iCER型雙燃料發動機，在使用LNG燃料時可減少甲烷泄漏。

此外，川崎汽船還將風力推進技術公司Airseas自主研發的Seawing風箏系統應用于“Cape Hayate”號，以進一步減少碳排放。Airseas已于今年2月被川崎汽船收購。

Seawing系統滿足航空安全(SAE-ARP-4761) 和海事標準（IMO MSC 1455）等要求。可以在駕駛臺上一鍵操作和回收，并可以在兩天內完成船上改裝工作。全尺寸Seawing系統面積達到1000平方米，可以在300米的高度飛行助推船舶航行。基于陸上建模及初步測試，Airseas預計，Seawing系統平均可以降低20%的燃油消耗和溫室氣體排放。

據了解，川崎汽船已在《K LINE環境愿景2050-未來藍海（K LINE Environmental Vision 2050 -Blue Seas for the Future）》中設定2030年中期目標，即二氧化碳排放效率比2008年提高50%，超過國際海事組織設定的提高40%的目標。同時，該公司已設定在2050年實現溫室氣體凈零排放的目標。

此次發布的5M級尺寸大型風力助推轉子屬于國內首套自主研發產品，直徑5米、高25米，主要解決8萬噸及以上運輸船的節能減排和碳強度指標（CII）評級提升問題。該裝置視船舶甲板空間最多可安裝5臺，最高節能效果可達20%以上。以8.2萬噸散貨船安裝3臺設備為例，一年可節省燃油600余噸，減少碳排放約2000噸，節能減排效果顯著。

該裝置具有三個方面優勢：一是可持續推力超群。最大可持續推力能達到260kN以上，在驅動系統、傳動系統、外筒輕量化上完成創新優化，系統能效明顯提升。二是長期穩定好用。在最大可持續工作轉速每分180轉下完成了耐久性測試，裝置總體運行平穩可靠，振動、噪聲、熱表現、各系統的耐久性、臺風惡劣天氣等條件下性能測試數值優異。三是后期檢查維護便捷。內部多系統清晰分工布置，為日常檢查維護留足了安全、便捷的環境。

近年來，隨著國際海事組織（IMO）船舶溫室氣體減排戰略加快推進，幾近苛刻的現有船舶能效指數（EEXI）和CII倒逼全球航運船舶必須盡快安裝使用節能減排新技術裝置，而利用風力助推船舶航行已成為一種理想的船舶節能減排措施。風力助推轉子是基于馬格努斯效應（Magnus Effect）來工作，在日常生活中，足球比賽中的“香蕉球”、乒乓球比賽中的弧線球都是馬格努斯效應。

在此背景下，中船（上海）節能瞄準市場需求，挑戰攻關“風力助推轉子”課題。利用理論分析研究、模型試驗研究及樣機測試與試驗等手段，解決了轉子氣動力學特性、機械構造與工作機理、轉子節能效果預報方法、結構設計與分析方法等6項關鍵技術。歷經12年不懈努力，科研團隊從原理研究到試驗室驗證，再到實船安裝；從百噸小尺度船開始，到完成國內唯一散貨船風力助推轉子實船應用，再到如今5M大尺寸風力助推轉子正式亮相，不僅促進了風力助推轉子的廣闊應用，也標志著中船（上海）節能整體競爭力躍升到了新的高度。

1926 年，一艘非同尋常的船只橫渡大西洋抵達紐約。這是一艘經過改裝的帆船，更名為“巴登-巴登“號（Baden-Baden）。船上的兩根桅桿已被拆除，取而代之的是甲板上安裝的一對15米高的旋轉圓筒。這對轉筒被稱為“Flettner轉子”，以首次提出這一想法的德國發明家Anton Flettner命名。它們不僅效率極高，且帶動下船只的燃料消耗不到同等大小的燃油動力船的一半，還能讓船只相較于帆布索具，更靠近迎面而來的風。

• 一個全新的風帆時代已經來臨

當時，轉筒的誕生一度被人們贊譽為”偉大的成就“，直到愈發廉價的石油價格從根本上削弱了人們對此的興趣。現如今，石油成本逐步上升，囊括了經濟之外的因素。船舶運輸承載著全球80%以上的貨物，取而代之的是，其溫室氣體排放量也占據著人類總排量的3%左右，與航空排放量接近。因此，各大港口開始著手對船舶的排放量進行限制。IMO國際海事組織已經制定了”到2050年左右‘船舶排放量減少到凈零’“的目標。之所以不能精確到具體年份，是因為目前還沒有完全簡單可行的方法來實現這一目標。

使用風帆一度被視為減少污染的不錯方式。近些年來，行業對Flettner轉子以及一些風力輔助推進技術（包括硬帆、巨型風箏和高大的吸力帆）重拾濃厚的興趣。然而，與其他行業一樣，船舶業同樣需要很長時間才能完全扭轉“航向”。在過去了一段僅限于構想草圖和小規模試驗的時期之后，船東們開始紛紛下單，對現有貨輪進行改造，并建造全新的風力輔助船舶。一個全新的風帆時代已經來臨！

風能尤其適合作為大型深海船只的輔助推進動力。目前看來，電池技術還不能為短途航行的小型船只以外的船舶提供更多的動力。此外，生物燃料、氫氣和氨氣等通過綠色工藝制造的替代燃料雖能提供必要的動力，但制造和分配這些燃料的基礎設施卻很少，且在最初階段，它們的價格相對昂貴。因此，即便是替代燃料船舶，利用風能同樣有助于進一步降低成本和排放。

• 如何利用風推動船舶前進

現如今，Flettner轉子仍然是一種極具吸引力的解決方案。當風圍繞旋轉的圓筒，將在一側產生較高氣壓的區域，另一側產生氣壓較低的區域。疊加馬格努斯現象（Magnus effect）（一種讓旋轉球體在空氣中劃出彎曲軌跡的效應），形成的壓力差將產生一種與風向成直角的力。

轉筒能根據當下的風力條件進行“修正”，實現以不同的速度向不同的方向轉動，而所有這些都是全自動的，不需要額外的人力輔助。

• Norsepower旋筒風帆的經濟效益

芬蘭的Norsepower（挪世航力）公司是現代化Flettner轉子供應商。今年初，Norsepower贏得了有史以來最大的風力輔助推進交易：為法國船東Louis Dreyfus Armateurs新造的三艘貨輪各安裝六桅35米長的轉筒，這些船舶將租賃給歐洲航空航天集團的Airbus（空中客車）公司。每艘貨輪將運載由機身、機翼和機尾組成的半成品飛機，運送至空中客車公司位于美國的工廠，用于組裝成六架A320客機。

Norsepower公司已經在八艘船舶上安裝了Norsepower Rotor Sails（挪世航力旋筒風帆），并積壓了價值3000萬歐元的訂單。公司前首席執行官Tuomas Riski先生表示：這些投入使用的船舶顯示，油耗降低了5%至25%，排放量也同樣減少了5%至25%。每個轉筒的成本約為100萬歐元，但這筆錢可以在3-10年內通過節省的燃料償還。

其他風力輔助推進系統也能節省費用，不過很難進行精確的比較，因為這在很大程度上取決于風力條件、船舶類型、航速和航向等因素。Riski先生認為，船長可以在大部分時間內實現引擎空轉。航程則沿著風向最有利的路線規劃，而不是拘泥于固定航程，與過去風帆時代的做法非常相似。打個比方，在新的規劃下，不易腐爛的貨物可能需要稍久的運達時間，但運輸方將因此獲得更低的碳足跡回報。

作為首批折疊式轉子帆，與此前交付的行走式、固定式轉子帆相比，該產品內部結構更復雜、底座建造周期更長，建造要求極為嚴苛。在邊設計、邊生產、邊修改的過程中，設計工藝方案數易其稿，此外，現場設備安裝、試驗無經驗可循等等，這些都大大增加了生產組織的難度。

中船澄西項目組積極總結首批行走式、固定式轉子帆建造經驗，與客戶團隊保持高效溝通，將重點項目落實、重要節點管控、重要工藝文件編制等形成責任清單，從生產設計、生產策劃、過程管控、結果驗證等方面，進行了全流程策劃與管控，攻克了建造工藝難點，實現了關鍵質量點可控，完成了多個實用工裝研發，進一步夯實了中船澄西在轉子帆建造領域的生產、技術、質量管理基礎。

此次建造交付的4套項目是為Anemoi量身定制的首批折疊式船用轉子帆，將安裝在一艘388000載重噸Valemax型礦砂船上，可以從垂直方向降低可折疊旋筒風帆，以減輕對氣流和貨物裝卸操作的影響。

該轉子帆包含玻璃鋼筒、鋼質塔筒、底座等結構，具有先進的液壓折疊、自動調節系統，產品整體高度達38米、外筒直徑5米、頂部圓盤直徑為10米，總噸位達165噸，最高設計轉速達200轉/分鐘，底座下配置4個液壓油缸，可通過油缸推出結構進行筒體傾倒，傾倒角度達到89°，接近水平。

據Anemoi測算，該轉子帆項目預計年節能效果達到10.7%，相當于減少1200-1500噸燃油使用、6000噸二氧化碳排放，節能減排效果顯著。

中船澄西已實現了目前市場主流的固定式、行走式、折疊式轉子帆類型產品的全覆蓋、建造能力以及技術全覆蓋，進一步奠定了該公司在船用轉子帆建造領域的領先地位，為該公司持續推進產業轉型升級、提升企業核心競爭力叩響了成功之門。目前，中船澄西還有多套優化改進新型轉子帆項目正在緊鑼密鼓地安裝調試中。

據悉，Rotor Sail推進系統的旋筒風帆，作為新型推進裝置不同于傳統風帆的造型， 它通過驅動圓筒在風中旋轉產生垂直于風速方向的力，為船舶前行提供輔助推力，是一種清潔的風能利用技術。該技術幫助船舶更好航行，從而節省了大量的燃料，減少碳排放達20%，有效推動了船舶航行向更清潔的方向發展，具有較為廣闊的市場前景。據報道，為確保實現航運業減少碳排放的目標，全球油輪、散貨船、氣體運輸船、滾裝船等在內的近30000艘商船，將有望受益于這項技術。

“亞克安娜”輪就是這項技術的受益者。2024年2月25日，“亞克安娜”輪進華潤大東安裝兩套高35米、直徑5米的圓柱形旋筒風帆，這也是華潤大東承接的首艘整套旋筒帆系統加裝船舶。

據了解，華潤大東2023年完成了挪威船東83500載重噸散貨船“巴拉德”號空氣潤滑系統改裝、長榮海運脫硫脫碳“長頂”號等項目，施工質量獲得了船東的贊譽。這次Rotor Sail推進系統項目的順利完成，標志著華潤大東在推進船舶應用綠色環保技術領域的加改裝實力，繼續保持了先進的地位。

該創新基金由英國創新署（Innovate UK）按照英國交通部清潔海事示范競賽（Cleaner Maritime Demonstration Competition）提供，用于進一步開發WingTek Wingsail系統。該項目將提供兩個全尺寸原型風帆，一個用于在岸上進行長期測試和開發，另一個應用于一艘英國商船進行海上試驗，項目計劃于2025年3月完成。

布里斯托爾大學負責提供二維（2D）和三維（3D）空氣動力學計算流體建模、用于物理模型試驗的風洞設施以及能源系統建模相關領域知識；國家復合材料中心將在兩個示范原型的開發過程中貢獻其在復合材料設計和結構分析方面的知識和專長。

據介紹，WingTek的新型風力輔助推進系統既可以改裝到現有船舶，也適用于新造船，并可在船舶退役時拆除或重新安裝到另一艘船，實現重復利用。

當前，全球約有55000艘5000噸以上的商船，每年的化石燃料消耗量估計達到2.5億噸。WingTek指出，在北大西洋和北海等航線上，WingTek Wingsail系統通過與天氣航線結合使用可節省大量燃油，且節省燃油量還會大幅增加。

WingTek相關人員表示：“我們可以為船舶運營商節省燃料成本和降低溫室氣體排放，無論是使用化石燃料的傳統船用發動機，還是使用更清潔但成本更高的替代燃料發動機，減少這種巨大的燃料消耗都可以帶來立竿見影的效果。”

兩艘船目前正在中國船舶集團旗下上海外高橋造船建造，預計將于2025年7月和11月交付，每艘船都將配備WindWings?風帆。這是繼2023年下半年應用于兩艘散貨船“Pyxis Ocean”號和“Berge Olympus”號后，WindWings?風帆的最新應用。其中，“Pyxis Ocean”號由上海中遠海運重工改裝；“Berge Olympus”號由浙江友聯修造船有限公司改裝。

WindWings?風帆高度可達50米，通過與航線優化系統相結合，在不影響航速的情況下，可根據風況、航速和航向等因素及時調整剛性風帆，在提高燃油效率的同時減少高達30%的二氧化碳排放。該技術于2021年獲得挪威船級社（DNV）的原則性批準（AiP），在減少燃料消耗和二氧化碳排放方面的有效性已得到驗證：數據顯示，在典型的全球航線上，單個風帆每天可節省高達1.5噸燃料和減少約5噸二氧化碳排放。

BAR Tech相關人員表示：“此次與Union Maritime的合作表明了市場對WindWings?技術的需求不斷增長，且該技術能為海運業帶來諸多益處。”

作為BAR Tech的制造合作伙伴，華商能源也已經與Union Maritime簽訂上述兩艘新船的風帆銷售合同。該項目是華商能源與BAR Tech就風帆產品合作以來的首次接單，具有重要的里程碑意義。雙方于2023年12月初就剛性風帆簽署合作協議，旨在共同向市場推出WindWings?技術，以期為全球海上航運船舶實現降低船舶EEDI、EEXI指數，降低CII碳排放強度等行業共同關注的指標提供解決方案的同時，幫助降低船舶運營成本，為船舶運營商帶來良好的經濟價值。

該項目是華商能源與英國BAR Technologies公司就風帆產品合作以來的首次接單，將為UML在上海外高橋造船新建的一艘11.4萬噸油輪上配置由BAR設計、華商能源制造的WindWings?產品，具有重要的里程碑意義。

UML是全球領先的船東和運營商，擁有多樣化的船舶資產。WindWings?是BAR Technologies開發的尖端風力推進技術，2023年下半年已成功交付6套風帆，并取得了良好的性能效果。UML此次一艘新型LR2油輪是當前最新采用WindWings?解決方案的船舶。

現階段，航運業采用風力推進技術的趨勢已日益明顯，不僅有效提高了船舶燃料效率，更為航運減碳帶來了新的希望。目前，WindWings?在減少燃料消耗和二氧化碳排放方面的有效性已得到驗證；數據統計，在典型的全球航線上，每個翼每天可節省高達1.5噸的燃料、減少約5噸的二氧化碳排放。WindWings?可與航線優化系統協同，在不影響船速的情況下，根據風力條件、船速和航向等及時調整剛性風帆。

據了解，在此背景下，華商能源2023年12月初已與BAR Technologies就剛性風帆簽署合作協議，雙方強強聯合，共同向市場推出的WindWings?產品，以期為全球海上航運船舶實現降低船舶EEDI、EEXI指數，降低CII碳排放強度等行業共同關注的指標提供解決方案的同時，也極大有助于降低船舶運營成本，為船舶運營商帶來良好的經濟價值。

Anemoi旋筒風帆，一般稱為“Flettner Rotors”，是一種垂直圓筒，可利用風的可再生動力提供額外的前進推力，提高船舶的能源效率，并顯著減少碳排放。

Anemoi首席執行官Kim Diederichsen認為，WASP技術（即風力輔助船舶推進）現在已經成熟，很可能會在現有船舶改裝時被廣泛采用，并且成為未來船舶設計的標準特性。

• 行業應用案例

巴西采礦巨頭淡水河谷（Vale）與Anemoi簽署的協議包含在40萬載重噸礦砂船“Sohar Max”輪上安裝高35米、直徑5米的圓柱形旋筒風帆，該船舶的船東為阿曼航運公司(Asyad Shipping)，通過長期租約委托至淡水河谷運營。

新加坡船東Berge Bulk目前正在其兩艘船舶上安裝Anemoi風帆。第一艘船是Valemax型礦砂船 “Berge Neblina”，這艘船已做好了“風力預留”，同時將安裝4個Anemoi公司研發的大型折疊式部署旋筒風帆，會在2024年第一季度完成安裝，而另一艘Berge Bulk船舶會在2025年進行安裝。

2023年6月，入級勞氏船級社的82,048載重噸Kamsarmax型散貨船“TR Lady”上安裝了Anemoi風帆，該船舶的船東為塔夫頓投資管理公司(Tufton Investment Management Ltd)旗下公司，通過定期租約委托至嘉吉運營。該船改裝的是3個5×24m的旋筒風帆，由中國中船澄西制作安裝。這些旋筒風帆是安裝在Anemoi公司具有專利的橫向導軌部署系統上。在航行時，這些帆被固定在船舶的中心線上。當船舶進行停泊裝卸貨物時，軌道系統可使風帆移動至左舷或者右舷，從而使貨物處理作業沒有任何障礙。

• 日益嚴格的監管

Diederichsen表示，就目前來說，公司約80-85%的訂單針對的是散貨船，主要需求是船舶改裝。他認為，這一市場會至少持續10年。Diederichsen指出，IMO的規章會影響所有船型，具有深遠的商業影響。許多船東都打算探索提升其船舶碳強度評級的方法。

Diederichsen表示，“船東一直在想辦法確保其船舶至少保留在C級。”在未來五年內，此類要求會日益嚴格。盡管公司的燃料節約評估模型可以針對特定燃料價格場景的回報期為船東提供指導意見，但這種回報并不是推進WASP技術的主要因素。

• 更宏遠的目標

Diederichsen 表示：“船東需要采取措施，不僅是為了其未來的利益，更是為了向其股東、租船人及投資人證明其長遠戰略規劃的可行性。我們的系統能夠實現10%-20%的船舶燃料節約，具體取決于船型和航線。”

來源： LR勞氏船級社

東太平洋航運希望通過安裝eSAIL風力輔助推進系統，實現船舶總體能耗降低約10%的目標，具體取決于具體航線。

根據合同，bound4blue將為“Pacific Sentinel”號加裝3套22米長的eSAIL系統。該系統將與該船現有的推進系統產生協同效應，使用自主控制系統優化動力，降低發動機負荷和油耗，且無需船員操作、維護要求低。

改裝完成后，“Pacific Sentinel”號將獲得美國船級社（ABS）授予的“風力輔助”證書。該技術有望幫助船舶遵守現有和即將出臺的法規，如改善EEDI和EEXI，提高CII評級，以及為歐盟排放交易計劃節省配額。

bound4blue相關人員表示：“此次合作不僅凸顯了風力輔助推進系統作為實現環境和商業利益最大化的重要解決方案日益得到認可，同時彰顯了行業領導者對這一成熟技術的信心。這是公司在新加坡獲得的首份合同。”

東太平洋航運相關人員表示：“EPS致力于探索和實施創新解決方案，以提高旗下船隊的能源效率并減少排放。過去六年來，公司在雙燃料船、碳捕獲、生物燃料、航程優化技術等項目的投資使公司的排放強度降低了30%，并在2023年實現了3.6 CO2g/DWT-mile的年能效比（AER），提前完成排放強度目標。通過安裝bound4blue開創性的風力輔助推進系統，將進一步推進公司的脫碳進程。此次合作將幫助公司更好地評估風力輔助推進系統對于船隊的長期溫室氣體減排潛力。”

據了解，eSAIL系統基于被稱為吸力帆（suction sail）的風力輔助推進技術，專為改裝和新造船而設計，能夠有效降低油耗和污染物排放。該系統通過利用空氣動力學原理和具備智能吸力技術的自主垂直帆（autonomous vertical sail）來提高推進效率，其提升力是飛機機翼的6～7倍，能夠顯著降低主發動機負荷，從而實現節能減排。

eSAIL吸力帆結合了傳統剛性翼帆和旋翼帆（旋筒風帆）的優點，風帆更小更輕，不影響船舶的裝載能力。該系統尺寸在12米至36米之間，適用于油輪、散貨船、滾裝船、游輪、渡輪和雜貨船等各種船型。

當前，bound4blue完全自研發的eSAIL系統已經在業內獲得極大認可，并已經獲得多份訂單。該系統既適用于新造船，也可用于現有船舶改裝。

2023年，挪威船東Odfjell宣布將在一艘化學品船上加裝eSAIL系統，使其成為世界上第一艘應用該技術的化學品船，計劃于2024年完成安裝。

今年2月初，bound4blue宣布獲得SNA TUHA’A PAE（SNA）的供貨合同，將為其投建的多用途貨船“NA PAE E HIRO”號提供22米的eSAIL風力輔助推進系統。該訂單標志著eSAIL系統首次應用于新造船項目。