全球首艘加装旋筒风帆的 40 万吨矿砂船靠泊，带你了解旋筒风帆工作原理

前沿电船“聚焦新能源船舶动力领域，为您带来前沿技术、行业动态、应用案例等深度内容，打造船舶新能源动力研究者、从业者与爱好者的知识之舟。”近日，一则航运业的重磅消息引发广泛关注：全球首艘加装旋筒风帆的 40 万吨矿砂船 “苏哈轮”，成功靠泊山东青岛港。这一事件为何如此引人注目？它对国际航运业又意味着什么？今天，就让我们一同深入探究。“苏哈轮” 的亮相，犹如一颗璀璨的新星出现在航运业的天空。它长 360 米，宽 65 米，载重达 40 万吨，堪称海上巨无霸。而其左舷安装的 5 个直径 5 米、总高 37.8 米的折叠式旋筒风帆，更是成为众人瞩目的焦点，这些风帆就像是为这艘巨轮插上的绿色翅膀，助力其在远洋航行中乘风破浪。那么，旋筒风帆究竟是如何工作的呢？这一技术源于欧洲，其理论基础是著名的 “马格努斯（Magnus）效应” 。早在 20 世纪初，德国工程师安东・福莱特纳（Anton Flettner）与普兰特尔（Prandtl）就提出该效应可应用于船舶推进。简单来说，当电机带动圆筒在风中旋转时，就如同足球运动员踢出的 “香蕉球” 在空中划出弧线一样，会产生垂直于风速方向的力，这个力能为船体提供前行的强大推力。形象地讲，旋筒风帆就像是一个巨大的旋转 “风筒”，当风从侧面垂直吹向它时，由于圆筒的旋转，在其前方会生成压力差，进而推动船舶破浪前行。而其前进所获得的推力，远远超过驱动圆筒旋转所消耗的能量，可谓是 “一本万利” 的能量转换。旋筒风帆在当今航运业中展现出诸多显著优势。在全球积极应对气候变化，努力减少碳排放的大背景下，它成为了航运业的 “绿色救星”。根据实际案例和数据显示，安装旋筒风帆的船舶，通常情况下可将油耗和 CO₂排放量降低至 5 - 25%。例如，为空中客车公司租用的全新低排放滚装船队配备每艘六桅风帆的项目，预计可节省高达 50% 的燃料。这对于每年在海洋上穿梭、消耗大量燃油的庞大商船队而言，节能减排效果极为可观，是助力航运业实现净零排放目标的有力武器。与传统布帆不同，旋筒风帆对风力条件的适应性更强。它可以随时根据风向调整转速，充分利用风力，即便在复杂多变的海况下，也能持续稳定地为船舶提供推进力。而且，旋筒风帆占用甲板空间小，受恶劣风况影响不大，特别对侧向风效果最为明显。这使得它几乎可以安装在各类具有空旷甲板面的船型上，如油轮、客轮、散货船、滚装船等，大大拓宽了其应用范围。经过多年的研发与实践，旋筒风帆技术如今已相当成熟。国际上，芬兰的挪世航力（Norsepower）公司在旋筒风帆商业化经营方面成绩斐然，拥有众多订单和丰富的实船应用经验。对于船东而言，使用旋筒风帆不仅能响应环保号召，还能降低燃料成本，在经济效益和环境效益上实现双赢。尤其是在欧盟 FuelEU Maritime 等严苛法规的推动下，清洁技术需求大增，旋筒风帆的商业价值愈发凸显。其实，在 “苏哈轮” 之前，旋筒风帆在国际航运舞台上早已 “大显身手”。2018 年，马士基油轮、挪世航力公司、英国能源技术研究所 (ETI) 和壳牌海运公司携手合作，在一艘 LR2 成品油船上安装了 2 个高 30 米 × 直径 5 米的旋筒风帆，成功降低了 7% - 10% 的燃料油消耗。2024 年，商船 “Koryu” 号安装了 Norsepower 旋筒风帆后，顺利开启从智利运载铜精矿到日本，并从日本运载硫酸回智利的航程。还有 “Chinook Oldendorff” 号，这艘能运载 10 万多吨货物的船只，安装了三桅 Norsepower 旋筒风帆后，在适宜条件下，风帆甚至可单独推动船舶前行。我国在旋筒风帆技术应用方面也不甘落后。2024 年 1 月，我国自主研发制造的亚洲首套船用风力旋筒助推系统在万吨级大型甲板运输船 “海洋石油 226” 上正式投入应用，实现了我国在商用船舶旋筒风帆领域零的突破。该旋筒风帆系统安装于 “海洋石油 226” 甲板前部两侧，由复合材料外筒、钢质内塔、电机、底座等构成，设计高度 18 米，直径 4 米，单体重 40 吨，最大转速为 200 转 / 分钟，可在 - 25℃环境下工作。据船长介绍，通过加装该系统，平均每年可节约燃料达 12%，减少二氧化碳排放量约 412 吨。此外，2023 年 11 月，安装叠风 (DEALFENG) 船用风力旋筒助推系统的 “骏百 56” 船在浙江台州顺利上水，该船艏部安装一台 4 米 * 16 米旋筒风帆，预计节油降碳效果达到 10% 以上 。未来，随着全球对环境保护和可持续发展的关注度不断提高，航运业作为碳排放的重要领域，绿色转型迫在眉睫。旋筒风帆作为一种成熟且有效的绿色技术，正迎来前所未有的发展机遇。从市场潜力来看，据估算，全球约有两万艘船舶具备安装旋筒风帆的潜力，这是一个潜在价值达 600 亿欧元的巨大产业。而且，旋筒风帆系统在与其他设备和燃料组合时具有良好的兼容性，可以进一步推动船舶、新能源等产业协同绿色发展。我国沿海航线风力资源丰富，近海航线平均风力达到 4 级，为旋筒风帆的广泛应用提供了得天独厚的自然条件。相信在不久的将来，会有越来越多的船舶像 “苏哈轮” 一样，加装旋筒风帆，借助风力这一清洁能源，在蓝色海洋上留下绿色航迹。旋筒风帆技术也将不断创新升级，为全球航运业的绿色低碳转型注入源源不断的动力，引领航运业驶向更加环保、可持续的未来。让我们共同期待航运业在绿色变革的道路上越走越远，早日实现净零排放的宏伟目标，为保护地球家园贡献力量。end前沿电船“聚焦新能源船舶动力领域，为您带来前沿技术、行业动态、应用案例等深度内容，打造船舶新能源动力研究者、从业者与爱好者的知识之舟。”193篇原创内容 公众号 ，