Жители Маршалловых Островов — цепочки коралловых атоллов в центре Тихого океана — критически зависят от морских перевозок абсолютно во всем: перемещение людей между островами, доставка товаров первой необходимости из отдаленных стран и экспорт местной продукции. На протяжении тысячелетий они бороздили океан преимущественно на каноэ. Однако сегодня значительная часть их морского сообщения приходится на громоздкие, дизельные грузовые суда, которые являются серьезными загрязнителями окружающей среды.
Они, разумеется, не одиноки. Судоходство перевозок отвечает примерно за 3% мировых ежегодных выбросов парниковых газов. При сохранении текущих темпов роста, к 2050 году мировая отрасль может внести вклад в 10% этих выбросов.
Перевозки Маршалловых Островов — лишь капля в океане глобального загрязнения парниковыми газами; гораздо больший вклад вносят более крупные и индустриально развитые страны. Но именно эти острова непропорционально сильно страдают от последствий антропогенного изменения климата: потепления вод, учащения экстремальных погодных явлений и повышения уровня моря.
Все это создало острую необходимость в действиях для таких людей, как Алсон Келен, который живет и работает в Маджуро, столице островов. Он является основателем Waan Aelõñ — организации на Маршалловых Островах, занимающейся сохранением древних и более экологически устойчивых морских традиций региона. Сохраняя их, он надеется помочь своей нации полностью декарбонизировать свой флот. Меры включают обучение местной молодежи постройке традиционных каноэ (для замены небольших моторных катеров) и больших парусных судов, оснащенных солнечными панелями (для замены среднетоннажных грузовиков). Он также выступал консультантом при постройке Juren Ae — грузового парусника (показан справа), вдохновленного традиционными судами Маршалловых Островов. Его первый рейс состоялся в 2024 году, и он способен перевозить 300 метрических тонн груза. Корпорация судоходства Маршалловых Островов надеется, что он послужит образцом для более чистого грузового транспорта в Тихом океане; по сравнению с дизельным грузовым судном, судно может сократить выбросы до 80%. Келен называет его «прекрасной старшей сестрой наших маленьких каноэ».
Хотя работа Келена носит локальный характер, она является частью глобального проекта Международной морской организации (IMO) по достижению нулевого уровня выбросов от грузовых перевозок к 2050 году. Помимо этих крошечных островов, большая часть усилий по достижению целей IMO сосредоточена на замене топлива альтернативами, такими как аммиак, метан, ядерная энергия и водород. И, конечно же, существует то, на что жители Маршалловых Островов полагались веками: энергия ветра. Это всего лишь один из вариантов, но, по мнению Кристиана Де Бёйкелера, политологического антрополога и автора книги «Trade Winds: A Voyage to a Sustainable Future for Shipping», отрасль не сможет декарбонизироваться достаточно быстро, чтобы достичь целей IMO, без участия парусного движения. «Если учитывать время, использование энергии ветра незаменимо», — говорит он. Исследования показывают, что внедрение ветровой энергии на судах может снизить выбросы углекислого газа в судоходной отрасли на 20%.
«Ветер устраняет несколько неопределенностей», — отмечает Де Бёйкелер, — таких как колебания цен на топливо и затраты по любой схеме ценообразования на углерод, которую может принять отрасль. IMO технологически нейтральна, что означает, что она устанавливает цели и стандарты безопасности, но позволяет рынку самому находить наилучшие способы их достижения. Представитель организации заявляет, что парусное движение является одним из многих направлений, которое в настоящее время изучается.
Паруса могут использоваться либо для полного приведения судна в движение, либо для дополнения работы двигателей с целью сокращения расхода топлива на больших навалочных судах, танкерах и судах типа «ро-ро», перевозящих самолеты и автомобили по всему миру. Современные грузовые паруса выпускаются в нескольких формах, размерах и стилях, включая крылья, роторы, всасывающие паруса и воздушные змеи.
«Если у нас есть пять с половиной тысяч лет опыта, разве это не очевидно?» — спрашивает Гэвин Эллрайт, генеральный секретарь Международной ассоциации ветровых судов (International Windship Association).
По словам Эллрайта, старые грузовые суда с новыми парусами могут использовать энергию ветра до 30% своей движущей силы, в то время как грузовые суда, спроектированные специально для ветра, могут полагаться на него до 80% от своих потребностей. Он все еще работает над стандартизированными критериями измерения, чтобы определить, какая комбинация модели судна и модели паруса является наиболее эффективной.
«Существует так много переменных, — говорит он, — от размера судна до капитана, который им управляет». В октябре 2024 года в море вышло 50-е крупное судно, оснащенное технологией улавливания ветра, и он прогнозирует, что бум морской ветровой энергетики начнется к началу 2026 года.
Жесткие крылья
Одной из наиболее популярных конструкций для грузовых судов является жесткий парус — твердое, крылоподобное сооружение, размещаемое вертикально на верхней части судна.
«Это очень похоже на крыло самолета», — говорит Никлас Даль, управляющий директор шведской компании Oceanbird, которая разрабатывает эти паруса. Каждое крыло имеет основную секцию и закрылок, что создает камеру, где скорость ветра снаружи выше, чем внутри. В авиации это различие создает подъемную силу, но в данном случае, по словам Даля, это движет судно вперед. Крылья жесткие, но их можно поворачивать и регулировать для улавливания ветра в зависимости от направления, а также складывать и убирать близко к палубе судна при приближении к доку.
По расчетам компании, одно из крыльев Oceanbird — Wing 560 высотой 40 метров и шириной 14 метров, изготовленное из высокопрочной стали, стекловолокна и переработанного полиэтилентерефталата, — может помочь грузовым судам сократить расход топлива до 10% за рейс. Oceanbird устанавливает свой первый комплект крыльев на грузовое судно для перевозки автомобилей, которое должно было быть готово к концу 2024 года.
Однако Oceanbird — лишь один из производителей; к концу 2024 года по всему миру курсировало восемь грузовых судов, приводимых в движение жесткими крыльями, большинство из них — суда для навалочных грузов и танкеры общего назначения.
Воздушные змеи
Другие инженеры и ученые работают над тем, чтобы приводить в движение грузовые суда с помощью воздушных змеев, подобных тем, что используются в параглайдинге. Эти змеи сделаны из смесей полиэстера, устойчивого к ультрафиолету, и крепятся к носу судна, поднимаясь на высоту 200–300 метров над ним. На такой высоте они могут максимально использовать постоянные ветры для буксировки судна вперед. Для повышения подъемной силы змеи управляются компьютерами для работы в «золотой середине», где ветер наиболее постоянен. Исследования показывают, что змей площадью 400 квадратных метров может обеспечить экономию топлива от 9% до 15%.
«Главная причина нашей веры в воздушных змеев — высотные ветры», — говорит Тим Линненвебер, соучредитель CargoKite, компании, которая разрабатывает микрогрузовые суда, которые могут работать таким образом. «Чем выше вы поднимаетесь, тем сильнее ветер, и тем более последовательны и надежны потоки».
Всасывающие паруса
Впервые примененные для самолетов в 1930-х годах, всасывающие паруса были разработаны и протестированы на лодках в 1980-х годах океанографом и пионером дайвинга Жаком-Ивом Кусто.
Всасывающие паруса — это пухлые металлические паруса, которые по форме больше напоминают овальные роторы с заостренной стороной. Вместо того чтобы вращать весь парус, мотор приводит в действие вентилятор внутри паруса, который засасывает ветер снаружи. Кристина Алеишендри, соучредитель испанской компании Bound4Blue, строящей такие паруса, объясняет, что вентиляционное отверстие затягивает воздух через множество крошечных отверстий в оболочке паруса и создает то, что физики называют пограничным слоем — тонким слоем воздуха, обволакивающим парус и толкающим его вперед. По словам Алеишендри, современная модель Bound4Blue генерирует на 20% больше тяги на квадратный метр паруса, чем оригинальная конструкция Кусто, и до семи раз больше тяги, чем обычный парус.
В настоящее время в эксплуатации находятся двенадцать судов, оснащенных в общей сложности 26 всасывающими парусами; это рыболовецкие суда, танкеры и суда типа «ро-ро». Bound4Blue работает над оснащением шести судов и уже оснастила четыре, включая одно судно с самым большим всасывающим парусом из когда-либо установленных — высотой 22 метра.
Роторные паруса
Еще в 1920-х годах немецкий инженер Антон Флеттнер вынашивал идею судна, приводимого в движение ветром, которое использовало бы вертикальные вращающиеся металлические цилиндры вместо традиционных парусов. В 1926 году судно с его новаторской конструкцией, известной как ротор Флеттнера, впервые пересекло Атлантику.
Роторы Флеттнера работают благодаря эффекту Магнуса — явлению, которое возникает, когда вращающийся объект движется через жидкость, создавая подъемную силу, которая может отклонять путь объекта. В конструкции Флеттнера моторы вращают цилиндры, а разница давлений по бокам вращающегося объекта создает прямую тягу, подобно тому, как футболист закручивает траекторию мяча.
В современной модернизации роторного паруса, разработанной финской компанией Norsepower, цилиндры могут вращаться до 300 раз в минуту. Это создает в 10 раз большую силу тяги, чем у обычного паруса. Norsepower установила 27 роторных парусов на 14 судах, вышедших в море, и еще шесть судов, оснащенных роторными парусами от других компаний, отправились в плавание в 2024 году.
«По нашим расчетам, роторный парус на данный момент является наиболее эффективным вспомогательным ветровым источником энергии, если смотреть с точки зрения евроцента за киловатт-час», — говорит Хейкки Пёнтинен, генеральный директор Norsepower. Результаты, полученные с их судов, находящихся в море, показывают, что экономия топлива составляет «от 5% до 30% за весь рейс».
София Куаклья — научный журналист-фрилансер, чьи работы публиковались в The New York Times, National Geographic и New Scientist.
