风力辅助船舶:
更清洁航运的未来
航运业正在经历数十年来最大的变革之一,船东和运营商都在寻求切实可行的方法来降低燃油消耗和温室气体排放。风力辅助船舶推进系统(WASP 或 WAPS)利用风力作为常规发动机之外的辅助推进动力来源,已成为提升船舶能效最具前景的技术之一。
与传统帆船不同,现代风力辅助推进系统采用转筒帆(Flettner 转子)、硬翼帆、吸力帆和风筝系统等先进技术来产生额外推力。这些系统是对现有推进系统的补充而非替代,可在风况有利时帮助船舶降低发动机负荷。
日益严格的环保法规正在推动风力辅助推进技术的广泛应用,包括国际海事组织(IMO)的温室气体减排目标、碳强度指标(CII)、现有船舶能效指数(EEXI)以及欧盟海运燃料法规(FuelEU Maritime)。这些举措共同鼓励船东投资于既能提升运营效率、又能降低排放的技术。
精确的风测量充分释放风力辅助推进的潜力
为了优化风帆性能、验证节油效果并提供可靠的运营决策支持,船员和船载自动化系统需要精确测量船舶周围的风况——不仅是船舶本身所在位置的风况,还包括船舶前方未受干扰的风况数据。
由于船舶在恶劣多变的环境中运行,获取精确的风测量数据颇具挑战。盐雾、结冰、振动和船舶持续运动都会影响测量质量,而上层建筑、烟囱、起重机以及推进装置本身也会扭曲船舶周围的气流。除非传感器经过精心布置,且测量技术专门针对运行环境进行补偿设计,否则这些影响可能导致风观测数据出现偏差。
因此,现代风力辅助越来越多地将高品质超声风传感器与测风激光雷达结合使用。超声风传感器即使在严苛的海洋条件下,也能为船载风观测提供快速、可靠的风速和风向测量。测风激光雷达则通过远程观测船舶前方未受干扰的风场来补充上述测量,减少船舶自身引起的气流扭曲的影响,从而更具代表性地反映可利用的风能资源。
这些技术相结合,可支持更精确的推进控制、船舶性能优化以及基于气象信息的运营决策。
无论船舶配备的是转筒帆、翼帆、吸力帆还是其他风力辅助推进技术,可靠的风况信息都是最大化推进性能、验证节油效果,以及充分实现风力辅助航运运营和环境效益的基础。
风力辅助推进技术及维萨拉的支持方案
| Image | 风力推进技术 | 工作原理 | 精确风况测量的重要性 | 维萨拉解决方案推荐 |
| 转筒帆(Flettner 转子) | 旋转圆筒通过马格努斯效应产生推力。 | 最大化转筒性能,为控制系统提供可靠的风数据,验证节油效果并支持性能分析。 | WindCube® Nacelle 测风激光雷达,用于测量吹向转筒帆的未受干扰来风;超声风传感器,用于船载风观测。 |
| 硬翼帆 | 符合空气动力学的翼型帆,以类似飞机机翼的方式产生升力。 | 优化帆的调整角度,改进自动控帆,并验证推进性能。 | WindCube® Nacelle 测风激光雷达,用于测量翼帆前方的来风;超声风传感器,用于持续的船载风监测。
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| 吸力帆 | 风扇在空气动力学帆型上产生额外升力。 | 精确的风速和风向数据可改进自动控帆,并最大化推进效率。 | WindCube® Nacelle wind lidar 测风激光雷达,用于在气流到达风帆之前测量来流;超声风传感器,用于船舶风观测。 |
| 风筝推进系统 | 大型牵引风筝捕获船舶上方更强的风,以补充推进动力。 | 气象感知和可靠的风观测可支持安全释放、航次规划和运营决策。 | 超声风传感器,用于船载风观测。在适用情况下,WindCube® 海上垂直风廓线激光雷达可补充船舶层面的风测量,以支持运营态势感知和推进优化。 |
更好的风数据支持更好的决策
可靠的风观测在风力辅助推进项目的整个生命周期中都能创造价值——从技术评估和船舶设计,到日常运营和长期性能监测。
海上试航与性能验证
利用高质量的风观测数据,将实测船舶性能与预期节省进行对比。根据 ISO 15016:2025 海试规范,精确的测风激光雷达数据有助于对环境条件进行修正,并验证风力辅助推进的实际性能影响。
动态与自动化系统优化
根据不断变化的风况调整推进系统,以最大限度地节省燃油。
航线规划与导航
将风测量数据与天气预报相结合,确定更优的航线和更有利的运行条件。
决策支持
帮助船员了解不断变化的风况,在航行过程中做出明智的运营决策。
随着风力辅助推进技术的日益普及,精确可靠的风测量正成为船舶成功运营不可或缺的组成部分——不仅可以提升效率,还能增强业界对这些新兴技术的性能和经济价值的信心。
远程风监测如何优化风力辅助船舶技术
通过以下三种方式,充分发挥风力辅助船舶的潜力
完善系统开发
使用 WindCube Offshore 垂直风廓线激光雷达采集精确的风数据,最高测量高度达 300 米,可同时测量 20 个高度层。
评估性能
WindCube Nacelle 激光雷达可在最远 700 米范围内、同时在 20 个测量距离上提供精确且经过验证的风数据。
应对变化的条件
借助 WindCube 激光雷达,通过精确的安全警报和对风况变化的快速响应,采取主动应对策略。
资料
2024 年调查分析:风力辅助推进系统对船舶的风观测与优化
我们与国际风力船舶协会(IWSA)合作开展的 2024 年风力辅助推进系统调查,就优化风力辅助推进系统过程中不断变化的挑战与机遇提供了全新见解。
客户案例
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