全球航運業正面臨著嚴重的燃料危機。大型貨船、散貨船及油輪大約產生海運行業 90%的碳排放。真正的零排放替代方案，如氫氣、氨或純電氣化，仍需數年才能實現規模化。在日益嚴格的氣候法規下，船東們轉向世界上最古老的推進方式：風能。當今的商業艦隊正在部署高科技的空氣動力學結構，稱為風助推進系統（Wind-Assisted Propulsion Systems，簡稱 WAPS）。
這些系統包括利用馬格努斯效應的旋轉旋翼帆、垂直翼帆以及利用內部風扇拉動空氣穿過其表面的先進吸力帆。這一採用曲線相當陡峭。在 2020 年，僅有九艘主要船隻使用這些現代帆船。如今，這一數字已增至 64 艘，還有數十艘正在進行改裝。
風助推進系統的實施面臨挑戰
然而，一個主要問題已經出現。理論上，這些帆應該能顯著降低燃料成本，但實際結果卻令人困惑，燃料節省的幅度在 2%至 25%之間波動不定。為了揭示原因，歐洲研究機構 SINTEF 啟動了 reSail 項目。研究結果顯示，航運業依賴的風模型過於簡化，無法捕捉現實海洋條件。“我們更現實地考慮了風的條件，而這些條件與風理論有顯著偏差，”SINTEF 研究員 Yannick Jooss 表示。
“如果只是使用標準風型，像今天常見的那樣，你的測量將是不準確的。簡化的假設和模擬是不夠的，因為它們沒有考慮到風的複雜性和變化。”
根據項目負責人 Jooss 所言，依賴這些過於簡化的模擬會導致數據不準確。相反，最大限度地減少排放需要對風行為和帆的位置有精確的現實知識，並進行自動調整以優化整體船舶運營。主要的複雜性在於結構。當一個 22 米高的剛性帆安裝在一個龐大的金屬船體上時，船隻本身會改變環境。該艦船彎曲、阻擋並將風變成複雜的微流，這些風在抵達帆之前就已經發生了變化。為了映射這種看不見的混亂，reSail 團隊為 Odfjell 運營的化學油輪 Bow Olympus 配備了高頻 LiDAR（光探測與測距）系統。
通過這一技術，團隊成功追蹤了相對於移動船隻的高精度風速和角度。
從 Bow Olympus 收集的數據正在將研究轉向實驗室優化階段，重點集中在三個關鍵領域。該團隊旨在通過在挪威科技大學的風洞中確定帆位置的氣動力學最佳點、開發預測系統以在風陣來臨之前自動調整帆，以及將實時風預報整合到導航計算機中，以全面優化船舶運營。“我們的目標是使在船上使用現代帆更具吸引力，從而為海運行業所需的減排作出貢獻，”Jooss 補充道。根據 FuelEU Maritime 等法規，要求到 2050 年減少 80%的航運排放。
如果 reSail 項目能成功縮小理論與現實之間的差距，則可能使燃料節省穩定超過 25%。
