驱动绿舟的能源选择

1807年，美国工程师R·富尔顿以蒸汽机推动“克莱蒙脱”号的两个大叶轮，在哈得逊河上往返，大获成功。1838年，爱尔兰的小型蒸汽邮船“天狼星”号用18天横穿大西洋，引起轰动。这标志着人类终于开始忍痛割舍风能。不过，“天狼星”号依然保留了两桅自帆，表达了人类对风的眷恋。

　　1896年，英国人c·帕森发明船用汽轮机；1912年，丹麦人把船用柴油机用于“锡兰迪亚”号；20世纪50年代，燃气轮机成功应用于船舶。从此以后，使用化石燃料的船舶逐渐成为航运市场的主角。帆船渐渐从海面上消失了。

　　凡事有利就有弊。半个世纪以后，人们发现，化石能源给地球环境和大气层带来了灾难性破坏。据国际海事组织2008年的估算，全球仅商船的二氧化碳排放量就已经达到每年11亿吨，大约占世界碳排放的4.5％。估计2020年还将再上升30％。

　　于是，寻找洁净、可再生的替代能源已成当务之急。

　　

　　卷土重来的风

　　

　　据德国风力专家的估算，如果科学利用现代风力装置辅助船只航行，应该能节约30％～40％的燃料。为此，克虏伯公司的专家们已经设计了一种全新的涡轮机。陆地试验成功证实，它可以把任何方向的风都转变为推动船只前进的动力。

　　与此同时，14艘以风为辅助动力的日本船只，已经航行在海上。它们的耗油量较常规船只低25％。这是些混合动力的“怪物”船。

　　其实，这种混合动力的“隆物”并不是什么新事物，它们早在19世纪初即已诞生。

　　1834年，英国工程师就设计了这样一个大“怪物”。那是一条庞大无比的钢壳帆船，长211米，宽36米，排水量为2万吨，同时配备有六桅5950平方米的风帆、两个巨大的叶轮和一套螺旋桨推进系统。动力兼而来自风和燃煤蒸汽锅炉，载客4000人。这就是“大不列颠”号。它曾经是英国最大、最豪华的船只。

　　1869年，法国建造了它的第一艘装甲战舰“光荣”号。“光荣”号也是一艘双动力“陉物”船：具有三桅风帆和4200马力的引擎。船体为木制，覆以4.7英寸(120毫米)厚的铁甲。

　　一个半世纪后的2006年，更加怪异的“白鲸天帆”号由德国不来梅港驶向委内瑞拉。那是一条万吨“风筝”货轮，长141米。一个有史以来世上最大的风筝，高高飘扬在船头上方。大风筝由电脑控制。面积达160平方米。只要顺风风速超过13千米／小时，货轮就可以完全由风筝牵引航行。如果风小了，货轮可以再启用常规燃料发动机。

　　建造该货轮的公司认为，全球9万艘货轮中，60％可以挂上这种风筝。到那时，船运导致的碳排放会降低18％、减少1.5亿吨。该公司雄心勃勃，计划2015年前再制造1500艘类似船只。

　　往日的成功和今日技术的结合，预示了风的卷土重来。无论是作为辅助动力还是作为主动力，人们预计以风为动力的船只必将再度辉煌。

　　

　　取之不尽的阳光

　　

　　打从地球诞生以来，阳光就源源不断地普照大地。在太阳尚未转变为红巨星的未来50亿年内，阳光还会始终如一地照耀地球。

　　有鉴于此，大多数科学家相信，20年后，人类使用的能源将有半数以上是太阳能。太阳能用于船舶航运，则已经指日可待了。

　　2006年10月16日，小型太阳能动力船“太阳21”号从瑞士的巴塞尔启程，跨越大西洋，翌年5月8日到达纽约。该船14米长、12吨重。船顶有60平方米的太阳能电池板，为两台电力推进器供电。

　　2008年8月，日本两家公司合作，开始了太阳能汽车滚装船的研制。该船全长200米，可装载汽车6000辆。船上装设328块采光板，太阳能发电总量为40千瓦，主要用于制动和照明等辅助系统。动力系统仍以燃油为主。

　　眼下，德国的公司正在建造一艘全球最大的太阳能动力双体船。该船排水量为85吨，净重65吨，长30米；采用了大面积太阳能电池板、世界最大容量的锂离子蓄电池组和先进的“自动桌面”软件。这艘船计划于今年环绕地球一周。

　　目前，太阳能主要用于船舶辅助电力系统和电力动力系统。船舶用太阳能电力动力系统主要有两种方式：一种是有桨推进方式，即主要以主电机驱动螺旋桨等推进器；另_种是无桨推进方式，如超导电磁推进。

　　超导电磁推进的原理是借助强磁场产生推进动力。强磁场以超导体在通以大电流的海水中产生，大电流则可由太阳能电池产生。当然，也可以直接用超导电机来驱动螺旋桨，那就是超导电力推进了。

　　不过，目前太阳能电池也有缺点：光电转换效率较低，电池板的面积过大。好在美国特拉华大学研究的VHESC(超高效硅太阳能电池)的转换效率已经达到42.8％。只要假以时日，太阳这个神奇的魔术师，决不会让人类失望。

　　

　　动荡不止的波浪

　　

　　自从地球上出现江河湖海，波浪就再也没有停歇过。波浪是又一种无穷无尽的可再生海洋能源，开发前景无限。

　　2008年7月4日，69岁的日本航海家堀江谦一历时110天，驾驶着波浪动力船“Suntory MermaidⅡ”号，完成了从夏威夷到日本临纪伊的7000千米航程。

　　该船是世界首条波浪动力船，完全绿色环保。船底装有两块鳍状板，借以吸收海浪的竖直波动力，进而转变为前进的动力。又因鳍状板与波浪的反作用，船体会更加平稳。

　　莫斯科有一家名为“海浪”的科技合作机构另辟蹊径，研制了一种船用波浪推进器。该推进器并非利用海浪的竖直波动能，而是利用海浪的横向传播能。

　　推进器的主体是位于船底的一组旋转翼片，每个翼片都类似船舵。自动控制系统操纵翼片绕轴旋转，使每个翼片都与波浪传播的方向呈一定角度，从而吸收传播能。传播能施加给翼片的力则可以被分解为平行于航向的分力和垂直于航向的分力。前者推动船舶前进，后者降低船的颠簸，极为巧妙。

　　试验表明，该推进器效果优异。与柴油机一起使用时可节油35％，船速提高2节(节是航速单位，即海里／小时)以上，船体的颠簸度降低一半以上。

　　最近，美国一家公司又研发出一种外形酷似水蜘蛛的怪船。它以两个巨大的充气浮管在海上航行，因主动适应波浪的起伏随波逐浪而减小了阻力，由双缸柴油机提供动力。其油耗因而大大降低，加一次油竟可以不间断航行8000千米。

　　清风、阳光和碧波是世上最旖旎的风光，也是大自然馈赠给人类的最美好的资源。因此，以清风、阳光和碧波为能源的船舶，也必将是最环保最洁净的绿色之舟。

　　

　　责任编辑　赵菲