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使用巨型风帆牵引前进的“海皇号”豪华游艇。(自《经济学人》 |
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帕拉卡斯游艇动力系统示意图。(自《经济学人》)
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现代豪华游艇都开始配备上了风帆,以在顺风的条件下减少燃料使用,而当在无风或港口航行时,引擎则仍需打开。一艘中等规模的豪华游艇每航行一个小时,需要燃烧数百升柴油,同时发动机还要为类似小型五星级酒店的游艇提供电力,因此消耗的燃料更多。热衷豪华游艇的金融家约翰·摩根(John Pierpont Morgan)曾表示,如果一个人要开口问大型游艇的成本,这本身就表示他根本负担不起。
为减少游艇燃油消耗,人们开始从“航行”着手,从风中采集能量。与旧式的帆船不同,新式绿色游艇配备的电池能将一部分能量储存起来备用,从而显著降低了运行成本。
帕拉卡斯游艇公司(Paracas Yachts)提出了一种利用传统风帆采集能量的设计。每个双层船的船体下部都安装了一个双重功能的水下管道。航行时,管道中涌动的水流能推动小型水轮发电机发电,为锂离子电池蓄电;当需要引擎工作时,电力驱动船桨产生水流从船体尾部喷射而出,推动游艇前进。
帕拉卡斯游艇公司目前最大的游艇是长约48米的三桅“帕拉卡斯158号”。该游艇能提供6个双人客舱和4个船员双人舱,基本船体的造价约2200万美元,但是游艇自身能够为船上所有的空调、灯具以及其他电子产品供电一周,而无需启动备用柴油发电机或靠岸充电。公司工程总监威廉·瑞(William Ray)表示,一旦电力即将耗尽,游艇在海上航行5到6小时便可将电池充满;而且如果天气晴朗,太阳能电池阵列还可以为电池补充电力。(1美元约合6.50元人民币)
然而,分流通过涡轮机的海水也会消耗游艇一定的动力,但航行时额外阻力仅使速度降低了3%-5%。威廉·瑞表示,除非是在比赛中,否则这点损耗微不足道。
游艇利用风能并非只有风帆这一种方式。印度尼西亚索特碳补偿设计公司(Sauter Carbon Offset Design)的理查德·索特(Richard Sauter)提出一个构想,利用类似调谐质量阻尼器的装置来采集风能。调谐质量阻尼器本质上是一个巨大的钟摆,常用于防止高层建筑楼体摇晃。依据索特公司的设计,当“钟摆”摇摆时,可利用其运动来产生电力,为锂离子电池组充电,而电池组还将作为“钟摆”的摆锤。
索特公司的“方舟天使号”已经使用了这种技术,“钟摆”可产生100千瓦的电力。不仅如此,游艇碳纤维结构上安装了太阳能电池板,可产生100千瓦的电力。另外,为进一步减少排放,“方舟天使号”和“海皇号”还使用巨型风帆来引导前进,在理想条件下,预计可减少一半的燃料消耗。
“方舟天使号”的引擎没有使用传统的螺旋桨轴,而由电动机驱动的反向旋转螺旋桨构成,位于船体下部,以便更好地利用顺畅的水流,提高航行效率。此外,如同混合动力车一样,该船也配备了内燃机,根据巡航需求,可启动柴油发动机来产生额外的电力。即使以每小时28海里的速度航行,“方舟天使号”的燃料消耗和温室气体排放也可以减少一半左右。(1海里约合1.85公里)。该游艇的费用超过1亿美元。
威廉·瑞认为,此类技术也可以减少普通船只的燃料消耗和废气排放。他建立了一家名为水文动力学设计公司(Hydro-Kinetic Designs)的企业,专门为工作船只提供帕拉卡斯动力系统。(薛亮)