“能源漁船”將在航行時(shí)制造氫氣

雅格布·普里斯科

CNN記者雅格布·普里斯科報(bào)道

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美國(guó)東部時(shí)間2025年2月26日星期三上午5:32更新

英國(guó)初創(chuàng)公司Drift Energy希望建造配備水下渦輪機(jī)的船只，他們稱(chēng)這將是“有史以來(lái)第一種移動(dòng)可再生能源”。

漂移能量

這艘船，在藝術(shù)家的印象中看到，目前正在開(kāi)發(fā)中，將配備一個(gè)裝置，將水下渦輪機(jī)產(chǎn)生的電力轉(zhuǎn)化為氫氣。

“風(fēng)樹(shù)”系統(tǒng)的原型，由法國(guó)新世界風(fēng)力公司生產(chǎn)的多個(gè)葉狀渦輪發(fā)電。

利用風(fēng)力為船只提供動(dòng)力并不是什么新想法，但風(fēng)力正越來(lái)越多地被用于為大型貨船提供動(dòng)力。嘉吉公司租賃的Pyxis Ocean于2023年8月開(kāi)始首航。這艘船安裝了由英國(guó)公司BAR Technologies設(shè)計(jì)的兩個(gè)風(fēng)翼和大型鋼帆，可以減少高達(dá)30%的排放。

法國(guó)公司Airseas開(kāi)發(fā)了海翼魔，據(jù)說(shuō)可以幫助船只平均減少20%的碳排放。Airseas后來(lái)被日本航運(yùn)公司K Line收購(gòu)。圖為海翼魔號(hào)正在“波爾多城”號(hào)貨船上接受測(cè)試。

2021年，輪胎制造商米其林(Michelin)發(fā)布了一種巨型充氣帆的設(shè)計(jì)，如圖所示，可以安裝在現(xiàn)有的貨船上，只需按一下按鈕就可以充氣或放氣，使船只可以輕松進(jìn)入港口或通過(guò)橋梁。

旋翼——隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生向前運(yùn)動(dòng)的垂直圓柱體——是貨船上部署的另一種風(fēng)力推進(jìn)技術(shù)。2018年，芬蘭公司Norsepower在800英尺長(zhǎng)的Timberwolf(原馬士基鵜鶘)油輪上安裝了兩個(gè)轉(zhuǎn)子。在運(yùn)行的第一年，記錄了8%的燃料節(jié)省。

浮動(dòng)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)能夠比太陽(yáng)能電池板或陸上風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生更多的能量。WindFloat Atlantic被描述為“世界上第一個(gè)半潛式浮動(dòng)海上風(fēng)電場(chǎng)”，位于葡萄牙北部Viana do Castelo海岸，于2020年投入使用。

米格爾·里奧帕/法新社

indCORES在德國(guó)西部的風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)中心，它說(shuō)這使得這些中心幾乎是碳中和的。

利用風(fēng)力發(fā)電的創(chuàng)新

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美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)

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近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電一直在顯著增長(zhǎng)，目前約占世界能源產(chǎn)量的8%。據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)稱(chēng)，到2020年，它將超過(guò)水力發(fā)電，成為僅次于太陽(yáng)能的第二大可再生能源。

風(fēng)力渦輪機(jī)比太陽(yáng)能電池板更有效率——它們平均利用大約50%的能量，相比之下太陽(yáng)能只利用大約20%——但是更依賴(lài)于位置。海上渦輪機(jī)受益于更強(qiáng)的風(fēng)力，比陸地上的渦輪機(jī)效率更高，但建造和維護(hù)成本也更高。

在英國(guó)，風(fēng)力發(fā)電在2024年首次成為最大的能源來(lái)源，一家名為Drift的初創(chuàng)公司正在尋求通過(guò)有效地追逐海上風(fēng)力來(lái)提取更多的電力——在一艘比賽游艇上。

“我們使用帆船在海洋中制造可再生能源，并將這些能源輸送到全球各地的港口，”Drift的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Ben Medland說(shuō)。Drift已經(jīng)建造了兩個(gè)原型，長(zhǎng)度略超過(guò)17英尺(5米)，并于2022年在英國(guó)普利茅斯港的Sail GP帆船聯(lián)賽上首次展示。

在2022年的帆船大獎(jiǎng)賽上，Drift公布了其原型“飛行游艇”，名為“Whispers”，長(zhǎng)17英尺(5.4米)。漂移能量

這種高性能的雙體船配備了能夠?qū)⑺鼈兺谐鏊娴乃恚约耙粋€(gè)水下渦輪機(jī)，它看起來(lái)像一個(gè)螺旋槳，但工作方式相反，通過(guò)在船只航行時(shí)獲取能量。這種可再生能源被輸送到一種叫做電解器的裝置中，電解器將海水轉(zhuǎn)化為氫氣并儲(chǔ)存在船上，以備卸載。然后，它可以被用作清潔燃料，為工業(yè)過(guò)程或汽車(chē)、飛機(jī)和輪船提供動(dòng)力。

“這是有史以來(lái)第一種移動(dòng)可再生能源，”Medland繼續(xù)說(shuō)道。“它不需要網(wǎng)格基礎(chǔ)設(shè)施。它不需要海底電纜。它不需要基礎(chǔ)或錨之類(lèi)的東西。如果你愿意，這些是'自由范圍’風(fēng)力渦輪機(jī)。”

一艘價(jià)值2400萬(wàn)美元的游艇

人類(lèi)利用風(fēng)力推動(dòng)船只已經(jīng)有幾千年的歷史，風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的船只正在復(fù)興，成為全球航運(yùn)脫碳的一種方法。Drift的目標(biāo)是更進(jìn)一步:“我們公司的理念非常簡(jiǎn)單——為什么一艘船不能產(chǎn)生可再生能源，而要使用能源在水中移動(dòng)？”

Drift技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵組成部分是一種算法，該算法尋找Medland所謂的“金發(fā)條件”(Goldilock conditions)，即足以產(chǎn)生能量而不會(huì)造成危險(xiǎn)的風(fēng):“金發(fā)算法在0.02秒內(nèi)航行600萬(wàn)虛擬英里，以選擇下一英里的優(yōu)化路線——這種數(shù)據(jù)在10、15年前還不存在，”他說(shuō)?！爱?dāng)你把所有這些加在一起(加上船上技術(shù))，你就有了一艘有效的能源漁船。”

一位藝術(shù)家展示了Drift的第一艘商業(yè)船只的樣子。漂移能量

目前，原型只能產(chǎn)生幾千瓦的電力，相當(dāng)于一個(gè)小型的城市風(fēng)力渦輪機(jī)。Drift正在研究一種1.5兆瓦范圍的新設(shè)計(jì)，可與一種大約300英尺(91米)高的更大的風(fēng)力渦輪機(jī)相媲美，這種風(fēng)力渦輪機(jī)將在“未來(lái)兩年”下水，并將從中衍生出商業(yè)模型。這些船將有190英尺(58米)長(zhǎng)，每年生產(chǎn)高達(dá)33萬(wàn)磅(15萬(wàn)公斤)的氫氣。

這一產(chǎn)能仍將低于新安裝渦輪機(jī)的平均水平，美國(guó)2022年的平均水平為3.2兆瓦。但Medland表示，與風(fēng)力渦輪機(jī)相比，這些船只將具有更高的效率，這意味著它們的潛力將“更相當(dāng)于一個(gè)3或4兆瓦的渦輪機(jī)或7兆瓦的太陽(yáng)能公園?！?/span>

第一艘船的成本將非常高，約為2000萬(wàn)英鎊(約2400萬(wàn)美元)，因?yàn)閷⑼度氪罅康难邪l(fā)工作。Medland說(shuō)，在規(guī)模上，這將減少到“個(gè)位數(shù)百萬(wàn)”，并補(bǔ)充說(shuō)，他估計(jì)Drift可以獲得40多艘船的初始訂單。

一個(gè)漂流在海上的船只，顯示在一個(gè)藝術(shù)家的印象。漂移能量

漂流將在國(guó)際水域航行，地點(diǎn)如北大西洋和加勒比海。這些船只將懸掛國(guó)旗，并符合海事標(biāo)準(zhǔn)。最初，它們將被載人，但目標(biāo)是讓它們自主。這些船只將有六名船員，平均每周需要在港口卸載一次氫氣，如果最佳天氣遠(yuǎn)離海岸，則需要每10天卸載一次。

它們將代表Drift的客戶運(yùn)營(yíng)，Medland表示，這些客戶可能主要是重工業(yè)、希望增加電力輸出的島國(guó)以及海上運(yùn)輸公司，包括尋找替代燃料的貨運(yùn)或郵輪運(yùn)營(yíng)商。他說(shuō)，第一個(gè)商業(yè)船隊(duì)將比“如果你將一個(gè)電解裝置連接到英國(guó)的電網(wǎng)上”更便宜地制造氫氣，并且到2030年將與最便宜的由化石燃料制成的氫氣平價(jià)。

Drift說(shuō)，這種容器不僅限于制造氫氣，還可以改造成生產(chǎn)綠色氨或綠色甲醇。它們還可以為船上數(shù)據(jù)中心或碳捕獲提供動(dòng)力，甚至有助于海洋探索:“我們的船就像花園里的蝴蝶一樣動(dòng)來(lái)動(dòng)去，”梅丹說(shuō)。“它看起來(lái)隨機(jī)，但實(shí)際上非常有效，”這意味著他們也可以從很少被訪問(wèn)的海洋部分生成和收集數(shù)據(jù)，幫助建立天氣模型和繪制海洋生物圖。

橫向思維

當(dāng)美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)(CNN)聯(lián)系可再生能源和交通領(lǐng)域的學(xué)者進(jìn)行評(píng)論時(shí)，他們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)表示了謹(jǐn)慎的樂(lè)觀。

“我們的船只像花園里的蝴蝶一樣四處移動(dòng)。Drift首席執(zhí)行官本·米德蘭說(shuō):“這看起來(lái)很隨意，但實(shí)際上非常有效?！?。查爾斯·斯特奇

倫敦大學(xué)學(xué)院(University College London)能源和交通教授特里斯坦·史密斯(Tristan Smith)表示，讓氫發(fā)電移動(dòng)而不是靜止是“令人印象深刻的橫向思維”，他說(shuō)，這種新能源商品的缺乏是一個(gè)真正的問(wèn)題，需要?jiǎng)?chuàng)造性和創(chuàng)新的解決方案。

史密斯補(bǔ)充說(shuō)，挑戰(zhàn)和關(guān)鍵問(wèn)題是，相對(duì)于其他生產(chǎn)和運(yùn)輸氫氣或其他燃料(如氨)的方式，Drift的解決方案在消費(fèi)點(diǎn)的成本方面是否具有競(jìng)爭(zhēng)力。

蘇格蘭愛(ài)丁堡大學(xué)工程學(xué)院的教授Alasdair McDonald說(shuō)，過(guò)去有人提出過(guò)自主能源采集船。他提到了蘇格蘭工程師斯蒂芬·索爾特(Stephen Salter)過(guò)去提出的設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)旨在從海上獲取能量，人工增亮云層，應(yīng)對(duì)氣候變化；或者是法國(guó)公司Farwind目前提出的設(shè)計(jì)，該公司制造轉(zhuǎn)子帆，為貨船增加風(fēng)力推進(jìn)，但也開(kāi)發(fā)了一種設(shè)計(jì)，旨在將風(fēng)能儲(chǔ)存在船上作為氫氣。

麥克唐納說(shuō)，從遠(yuǎn)離海岸的地方提取風(fēng)能的一般原則是合理的:“離海岸越遠(yuǎn)，風(fēng)速越大，但水深對(duì)現(xiàn)有的風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)變得越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性，電纜的距離意味著成本和損失。因此，自主能源采集船成為獲取這種能源的途徑?！?/span>

然而，根據(jù)英國(guó)杜倫大學(xué)工程系教授西蒙·霍格(Simon Hogg)的說(shuō)法，任何此類(lèi)新技術(shù)都需要憑借其相對(duì)于其他海上可再生能源技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行銷(xiāo)售，這可能會(huì)被證明具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)楝F(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)由數(shù)百臺(tái)8至15兆瓦范圍內(nèi)的渦輪機(jī)組成，效率不斷提高。他補(bǔ)充說(shuō)，漂移的價(jià)值還取決于氫成為主要能源，這還不確定。

他說(shuō)，圍繞擴(kuò)大技術(shù)規(guī)模以及與航運(yùn)和其他海洋用戶整合的挑戰(zhàn)意味著它最適合“非常專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用，如偏遠(yuǎn)地區(qū)的氫氣生產(chǎn)?！?/span>