استفاده از گاز مایع به عنوان سوخت، موتورهای دوگانه سوز و تغییرات در طراحی سازه کشتی همگی بمنظور کاهش هزینه‎های عملیاتی کشتی و رسیدن به کشتی‎هایی سازگار و دوستدار محیط زیست بوده است. در این بحث نگاهی خواهیم داشت به روش‎های رایج و فناوری‎های جدید که امروزه در صنعت کشتیرانی مورد استفاده قرار می‎گیرد.

روانسازی هوایی[1]

سامانه روانسازی هوایی روشی است بمنظور کاهش مقاومت بین بدنه کشتی و آب دریا با استفاده از تولید حباب های هوا. اصل اولیه این شیوه که به فناوری حبابی نیز معروف است، تزریق هوا به زیر بدنه کشتی و بوجود آوردن یک لایه نازک از حباب است که موجب کاهش اصطکاک بین بدنه کشتی و آب دریا خواهد شد.

استفاده از لایه حباب در سراسر بدنه کشتی موجب کاهش مقاومت بدنه کشتی و در نتیجه کاهش مصرف سوخت خواهد شد. در یک کشتی که از سامانه روانساز حبابی استفاده می‎شود تولید گازهای گلخانه ای و دی اکسید کربن همراه با کاهش مصرف سوخت کشتی کاهشی حدود 10 تا 15 درصد خواهد داشت.

شرکت فناوری های سیلور استریم[2] سامانه‎ای به نام روانساز هوایی سیلور استریم بر روی کشتی‎های یک شرکت مسافربری نروژی نصب کرد. این اولین استفاده از این سامانه در مقیاس صنعتی بود و هدف آن افزایش بازدهی عملیاتی کشتی‎ها، کاهش آلاینده‎های جوی، کاهش هزینه سوخت کشتی‎ها در عین حال افزایش کارآمدی آنها در رقابت با سایر رقبا بود. سامانه‎های تولیدی این شرکت با تولید میکرو حباب و ایجاد یک لایه هوایی در زیر بدنه کشتی موجب کاهش مقاومت بدنه، کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش تولید و انتشار آلاینده های جوی و افزایش بازدهی عملیاتی کشتی ها شد. فناوری کنونی قابلیت گنجانده شدن در طرح های جدید کشتی‎سازی را داشته و همچنین قابلیت نصب در کشتی‎های قدیمی تر را دارد.

اضافه کردن یک قطعه اضافه به پروانه کشتی به منظور کاهش مصرف انرژی

شرکت هیوندای از ابزاری برای کاهش مصرف سوخت در کشتی‎ها استفاده کرد که های فین[3] نام دارد. این قطعه در انتهای توپی شکل پروانه کشتی نصب شده و با تولید جریانهای چرخشی بر خلاف حرکات گردابی تولید شده توسط پروانه کشتی باعث افزایش کارایی سیستم پیشران و پروانه کشتی و در نتیجه کاهش مصرف سوخت می شود.

در یک طرح آزمایشی قطعه مورد نظر بر روی یک کشتی گازبر با حجم جابجایی 162.000 متر مکعب نصب شد. کشتی مورد نظر در مقایسه با سایر کشتی های مشابه که از فناوری های فین استفاده نکرده بودند حدود 2.5 درصد مصرف سوخت کمتری را به ثبت رساند. اگر این مقدار صرفه جویی در مصرف انرژی را با یک کشتی کانتینری که قابلیت حمل 8.600 کانتینر را دارد مقایسه کنیم این فناوری صرفه جویی معادل 750.000 دلار در سال را برای مالک و یا مدیریت کشتی خواهد داشت و در صورتی که عمر متوسط هر کشتی را 25 سال در نظر بگیریم این مقدار صرفه جویی به 19 میلیون دلار در طی عمر کشتی خواهد رسید.

در حال حاظر شرکت هیوندای ثبت سفارش نصب این فناوری را برای 30 کشتی به انجام رسانده و پیش بینی می‎شود این مقدار نیز افزایش پیدا کند. این فناوری نه تنها قابل نصب بر روی کشتی‎های حمل گاز مایع بوده بلکه قابلیت نصب بر روی سایر کشتی‎ها از جمله ابر نفتکش‎ها و کشتی‎های کانتینربر را نیز دارد.

سامانه شبکه ای DC

شبکه الکترونیکی ساخته شده توسط ABB موجب کاهش مصرف سوخت در کشتی‎ها، کاهش صدا و نویز ناشی از ماشین آلات و در نتیجه کاهش تاثیرات منفی محیطی کشتی خواهد شد. این سامانه به موتور کشتی این امکان را می‎دهد تا با توجه به شرایط و نوع بارگیری کشتی در سرعت‎های متفاوتی که از پیش محاسبه شده و در اختیار سامانه هوشمند قرار گرفته طی مسیر کند.

سامانه ذکر شده در آزمایشهای انجام شده علاوه بر کاهش 30 درصدی در مقدار مصرف سوخت، به دلیل کاهش نویز و صدای ناشی از ماشین آلات موجب فراهم آوردن محیط کاری مساعدتری برای خدمه کشتی شده است.

استفاده از فناوری هیبرید

استفاده از فناوری هیبرید با اتلاف انرژی پایین[4]، از جمله نوآوری های شرکت وارتسیلا[5] در صنعت دریایی بود. این سامانه با استفاده از منابع مختلف انرژی و همچنین قسمت ذخیره کننده (باتری) باعث میشود که سامانه پیشران اولیه در شرایط ایده آل خود فعالیت کنند. ویژگی کلیدی این سامانه کاهش نیروهای انتقالی در موتور است که باعث کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش انتشار آلاینده ها خواهد بود. این سامانه به یک واحد مبدل متصل بوده و در عین حال با یک سامانه متداول مدیریت نیرو[6] در ارتباط است.

علاوه بر این با افزایش نیرو، سامانه این امکان را برای موتور فراهم می‎کند که در نقطه بهینه طراحی شده برای آن عمل کرده و حداکثر بازدهی و کمترین انتشار آلاینده ها را در این حالت داشته باشد. تعمیر و نگهداری کمتر و بالا بودن کارایی سامانه بدلیل پاسخ سریع از قسمت ضخیره کننده انرژی از مزایای این فناوری است. این شناور ها در حالت آماده‎باش و هنگامی که در کنار اسکله هستند از انرژی ضخیره شده در باتری‎ها استفاده میکنند.

علاوه بر این با توجه به نوع موتور و کاربرد شناور، با صرفه جویی مصرف سوخت حدود 15 درصد در سال استفاده از این فناوری از روش‎های مناسب برای کاهش مصرف سوخت و کاهش آلاینده‎های جوی خواهد بود.استفاده از فناوری هیبرید در کشتی‎ها کاهش بالای 40 درصد در تولید اکسیدهای نیتروژن، مونواکسید کربن و همچنین هیدرو کربن ها و علاوه بر این کاهشی بیش از 30 درصد در تولید ذرات معلق، دی اکسید کربن و اکسیدهای گوگرد را در مقایسه با یک شناور استاندارد دیگر به همراه داشته.

تغییرات در طراحی دماغه کشتی ها

یکی از راه‎های موثر برای کاهش مصرف سوخت در کشتی‎ها تغییر در شکل و طراحی دماغه کشتی‎هاست. شرکتهایی مانند NYK و Maersk از این شیوه بطور موثری برای کاهش مصرف انرژی در ناوگان کشتیرانی خود بهره گرفته اند.

گروه کشتیرانی NYKبا تغییر در شکل دماغه کشتی‎های کانتینری کاهشی حدود 23 درصد در انتشار گاز دی اکسید کربن در طی شش ماه داشته و کشتیرانی Maersk نیز با استفاده از این فناوری صرفه‎جویی  هشت درصدی در مصرف سوخت را به ثبت رسانده است . گروه کشتیرانی Clipper نیز با استفاده از این روش مصرف سوخت کشتی های خود را به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش داده است.

موسسه رده بندی DNV نیز مطالعاتی برای رسیدن به بهترین شکل دماغه کشتی و بهینه سازی شده با توجه به شرایط بازار داشته است. بعد از تغییر در شکل دماغه کشتی‎ها طی تعمیرات حوض خشک محاسبات میدانی بر روی کشتی کاهش مصرف سوختی حدود 1000 تن در طی یک سال را برای کشتی‎ها به ثبت رساند.

فناوری امولسیون سوخت

در فناوری امولسیون سوخت، با اضافه کردن مکمل‎های سوختی احتراق بهتر و در نتیجه کاهش مصرف یک سوخت نسبت به سوخت مشابهی که از این مواد استفاده نمی‎کند، ایجاد خواهد شد. انتشار آلاینده‎های جوی کاهش پیدا کرده و با کاهش نقطه احتراق، موتور کشتی در دمای پایین تری کار می کند که نتیجه آن تعمیر و نگهداری کمتر خواهد بود. این شیوه علاوه بر کاهش میزان مصرف سوخت و تولید آلاینده ها صرفه جویی مالی قابل توجهی برای مالکان کشتی ها خواهد داشت. آزمایشات انجام شده بر روی این مکمل ها کاهش میزان مصرف سوخت و تولید گازهای گلخانه ای را نشان می‎دهد.

استفاده از انرژی خورشیدی و باد

به نظر می‎رسد قابل اعتمادترین انرژی کمکی برای به حرکت در آوردن کشتی‎ها در دریا انرژی باد باشد. مطالعات بسیاری برای استفاده بهینه از انرژی باد انجام گرفته. آزمایشات دریایی بر روی سامانه های پیشران بادی توسط شرکتNorsepower که تنها از یک دینام بادی کوچک بهره می‎گرفت صرفه جویی 2.7 درصدی در مصرف انرژی را تایید می‎کند.

بادبان‎های کمکی فناوری دیگری است که توسط شرکت Windship Technology مورد استفاده قرار گرفت. در این سامانه دو دکل بلند 35 متری بر روی عرشه کشتی نصب میشود که هر یک از آنها به سه باله ایرودینامیکی متصل میباشد. این بادبانها این قابلیت را دارند که در صورت تغییر در جهت و سرعت باد بطور خودکار گردش کرده و استفاده بهینه را از این انرژی ببرد. این فناوری با تولید انرژی بیشتر موجب می‎شود که موتور کشتی با دور پایین و فشار کمتری کار کرده و درنتیجه با وجود ایجاد سرعت مناسب برای کشتی صرفه جویی قابل ملاحظه ای نیز در مصرف سوخت شود.

انرژی خورشیدی نیز مانند انرژی باد می‎تواند یکی از انرژی های کمکی و یا جایگزین باشد. تحقیقات در مورد استفاده از این انرژی به پایان رسیده و برای استفاده صنعتی در اختیار صنعت دریایی جهان قرار گرفته است .

علاوه بر موارد ذکر شده تحقیقاتی نیز در مورد رنگهای ضد خزه و یا طراحی موتورهای دریایی کم مصرف صورت گرفته و ما در اینجا به رایج ترین روشهای مورد استفاده در صنعت دریایی پرداختیم. امید است همانطور که پیشرفت فناوری در دنیایی امروزی صنعت را به جلو میراند در کنار آن روشهای متناسب برای صرفه جویی در مصرف انرژی برای رسیدن به کشتیرانی کاراتر و دوستدار محیط زیست در اختیار این صنعت قرار گیرد.