風力補助推進とは?帆で走る貨物船の燃費削減効果

なぜ今、貨物船に「帆」が戻ってきたのか

世界の貿易量の約8割は、海運が運んでいるといわれます。その船の多くは重油などの化石燃料で走るため、国際海運は世界の温室効果ガス排出の約3%を占める大きな排出源です。電気自動車のように「電池に置き換える」ことが難しい大型外航船では、燃料そのものを変える方法と、燃料の使用量を減らす方法を組み合わせる必要があります。

そこで注目されているのが、風力補助推進(Wind-Assisted Propulsion System、略してWAPS)です。エンジンを残したまま、風の力で推進力の一部をまかない、燃料の消費を減らします。昔の帆船に戻るのではなく、現代の貨物船にハイテクの「帆」を足すイメージです。

国際海運の脱炭素目標が背景にある

国際海事機関(IMO)は2023年7月、温室効果ガス削減戦略を改定しました。国土交通省の資料によると、2050年頃までに国際海運の排出をゼロにすることを目標とし、2030年までに輸送量あたりのCO2排出を2008年比で40%削減、2030年までにゼロエミッション燃料等の使用割合を5〜10%とするなどの中間目標も示されています。

• 2030年:輸送量あたりCO2排出を2008年比40%削減(効率目標)
• 2030年:温室効果ガス排出を2008年比で20〜30%削減(目安)
• 2040年:同70〜80%削減(目安)
• 2050年頃:温室効果ガス排出ゼロ

新燃料(アンモニア、水素、メタノールなど)は供給網の整備に時間がかかります。一方、風力補助推進は今ある船にも後付けでき、どの燃料を使う船でも燃料消費を減らせるのが強みです。アンモニア燃料など次世代燃料の動向は、関連記事「海運の脱炭素とアンモニア燃料」も参考になります。

「使う燃料を減らす」ことの価値

新燃料は高価になりやすく、船が使う燃料が少なければ、その分だけ燃料費と排出量の両方が減ります。風力補助推進は「燃料の切り替え」と競合するものではなく、切り替え後の高い燃料を節約する手段としても期待されています。

風力補助推進のしくみ:風から推進力を取り出す

風力補助推進の基本は、船の上に立てた構造物で風を受け、前に進む力(推力)を生み出すことです。ただし昔の帆船のように「風に押される」だけではありません。現代の装置は、飛行機の翼と同じ揚力を利用します。

真後ろの風より「横風」が得意

翼に風が当たると、風の流れに直角の向きに揚力が生まれます。船に対して横から風を受けると、この揚力の一部が前向きの力になります。このため、風力補助推進は真後ろからの追い風よりも、斜め前から横にかけての風で効果を出しやすいとされます。

見かけの風が決め手になる

船は自分でも進むため、乗っている人が感じる風(見かけの風)は、実際の風と船の速度が合成されたものになります。航路上の風の向きと強さによって効果は大きく変わるため、どの海域を走るかが削減率を左右します。

エンジンの負荷を下げる仕組み

風で得た推力の分だけ、エンジンが出すべき力が減ります。その結果、燃料の消費が減り、CO2や大気汚染物質の排出も下がります。風が弱い日は効果が小さく、風が合う日は大きいという変動のある省エネであることを前提に、航路計画と組み合わせて使います。

主な4つの方式:硬翼帆・ローター・吸引式・カイト

風力補助推進には複数の方式があり、船の大きさ、甲板の空き、航路、荷役方法によって向き不向きがあります。業界団体の資料などでは、おおむね次の4種類に整理されます。

硬翼帆(ウイングセイル)

飛行機の翼のような硬い構造の帆を立てる方式です。商船三井の「ウインドチャレンジャー」や、Cargillが採用したBAR Technologiesの「WindWings」がこの仲間です。風向きに合わせて角度を変え、強風時や港では倒したり縮めたりできる設計が特徴です。

ローターセイル(フレットナー・ローター)

甲板に立てた円筒を回転させ、風が当たったときに生じる力(マグヌス効果)で推力を得る方式です。船の高さに比べて小型にできるため、比較的導入例が多い方式とされています。ノルウェーやフィンランドの企業などが製品化しています。

吸引式帆(サクションセイル)

楕円形の柱の表面から空気を吸い込み、翼まわりの流れを制御して揚力を高める方式です。可動部が少なく、全体の高さを抑えやすい点が利点とされます。

カイト(巨大な凧)

船の前方から高い空へ凧を揚げ、高い高度で安定した強い風を捉える方式です。甲板上の構造物が小さくて済む一方、揚げ降ろしの運用が課題になります。

実船で何が分かってきたか:代表的な事例

風力補助推進は実験段階を過ぎ、実際の外航船で効果が確認され始めています。ここでは公表されている代表的な事例を、各社が発表した数値として整理します。第三者による独立検証ではない点には注意してください。

商船三井「松風丸」:日本発の硬翼帆

商船三井が開発したウインドチャレンジャーを世界で初めて搭載した石炭輸送船「松風丸」は、2022年10月に完成し、東北電力向けの石炭輸送に就航しました。商船三井の発表では、2024年5月時点で1日あたり最大17%の燃料節減、1航海平均では5〜8%の効果を確認したとされています。詳しい仕組みは「商船三井ウインドチャレンジャー」で解説しています。

さらに商船三井は2025年9月、帆を4基搭載するLNG運搬船の基本設計について、ロイド船級協会から承認を得たと発表しました。同社は、1航海あたり最大30%、年間で15〜20%の燃費削減を見込んでいます。これは実測ではなく設計上の見込み値です。

Cargill「Pyxis Ocean」:2基のWindWingsを後付け

穀物などを扱う商社Cargillは、2017年建造のカムサマックス型ばら積み船「Pyxis Ocean」に、BAR Technologiesの硬翼帆WindWingsを2基後付けしました。約6か月の試験では、平均で1日あたり約3トンの燃料節減(約14%)が報告され、コンピューター解析による予測と整合したとされています。開けた海で好条件が重なった際には、1日11トンの節減と、燃料の採掘から燃焼までを含む排出量でみて37%の削減が報告されました。

同社は、新造船に3基を載せた場合に化石燃料の使用を約30%減らせる可能性があると見込んでいます。これもあくまで試算です。

普及の現状:70隻超から100隻超へ

国際風力推進協会(IWSA)の発表を報じた記事によると、2025年6月時点で風力補助推進を備えた船は約70隻、発注済みが約130隻とされました。その後の報道では、風力推進を搭載済み、または搭載準備済みの船は100隻を超えたとされています。ただし、数え方が異なる数字なので、単純に比較はできません。方式別では、ローターセイルと吸引式帆が多数を占めると報じられています。

航路選びが効果を決める:ウェザールーティングとの組み合わせ

風力補助推進の効果は、同じ装置でも航路と出発時刻で大きく変わります。そこで、気象・海象の予報をもとに最も効率のよい航路を選ぶウェザールーティングとの組み合わせが重視されています。

風を「探して走る」という発想

従来の最適航路は、距離と時間、波の影響を小さくすることが中心でした。風力補助推進を持つ船では、風を味方にできる針路も評価に加わります。多少遠回りでも、燃料が減る航路が選ばれる場合があります。

データと運航者の経験

実船の計測データが増えるほど、風向・風速ごとの推力を予測しやすくなります。Cargillの試験でも、計測値が事前の解析と近かったと報告されており、予測と実測の差を縮めることが導入判断の材料になります。

• 気象予報を使った出港前の航路計画
• 航海中の風況に合わせた帆の角度の調整
• 強風時の安全な格納・縮小
• 航海データの蓄積と次の航海への反映

導入の壁:効果と課題を正直に見る

風力補助推進は有望ですが、万能ではありません。導入を考える船主や荷主が実際に直面する課題を整理します。

効果は「平均」で見る必要がある

「最大17%」「最大30%」といった数字は、条件が良い日や設計上の最大値です。実際の航海では風が弱い日もあれば、向かい風の日もあります。評価では1年を通した平均の削減率が重要で、商船三井が松風丸で示した「1航海平均5〜8%」のような数字のほうが、実態に近い目安になります。

甲板スペースと荷役との両立

帆やローターは甲板に大きな構造物を立てます。ばら積み船では荷役用のクレーンやハッチカバーの動線と干渉しやすく、橋の下を通る航路では高さ制限もあります。このため、倒す・縮める・移動するといった機構や、設置位置の工夫が欠かせません。

コストと投資回収

装置の価格は方式や船の大きさで異なり、公表情報は限られます。燃料価格が高い、あるいは排出規制による負担が大きいほど投資回収は早くなります。IMOが検討する国際的な燃料基準や課金制度が整えば、燃料を減らす技術の価値が高まると見られています。

• 効果が航路と風に左右される
• 甲板での設置場所と荷役との調整が必要
• 船体構造や安定性の再検討(後付けの場合)
• 運航者の習熟と、風況を読む航海計画の支援
• 導入実績の少なさによる、金融・保険面の不確実性

海の環境にとってのメリットと残る論点

風力補助推進は、CO2の削減だけでなく、海洋環境の面でも期待されています。

大気汚染物質と海洋酸性化への間接効果

燃料の使用量が減れば、CO2に加えて硫黄酸化物や窒素酸化物、粒子状物質の排出も減ります。CO2は海に溶け込んで海洋酸性化の一因にもなるため、排出削減は海の生き物を守ることにもつながります。海洋酸性化の影響は、関連記事「海洋の炭素吸収はいつまで続くか」も参考になります。

騒音や生態系への影響は研究途上

帆が船の推進に使う力を一部肩代わりすることで、エンジンやプロペラの負荷が下がります。理屈の上では水中騒音が下がる可能性もありますが、実船での系統的な評価は十分に進んでいない分野です。鳥類との衝突や景観への影響など、設置後に検討すべき論点も残っています。

ほかの脱炭素策との組み合わせ

船の脱炭素は、一つの技術で完結しません。次のように役割が分かれています。

日本の動きと、これからの見通し

日本では、商船三井をはじめとする海運会社や造船会社が、硬翼帆やローターセイルの搭載を進めています。日本の造船・海運は世界有数の規模があり、風力補助推進は技術と運航ノウハウの両面で強みを活かせる分野と考えられています。

洋上風力との関係

日本の沖合では洋上風力発電の導入が進んでいます。海の風を電気にする洋上風力と、海の風を推進力にする風力補助推進は、同じ資源を別の形で使う取り組みです。洋上風力については「日本の洋上風力発電」で詳しく紹介しています。

漁船や小型船への広がり

風力補助推進は外航船の話題が中心ですが、考え方は漁船にも応用できる可能性があります。ただし船の大きさや操業方法が異なるため、課題は別になります。漁船の低炭素化は「低炭素型の漁船」も参考になります。

2030年に向けて見ておきたいこと

• IMOが検討する、燃料の温室効果ガス強度に応じた国際ルールの動き
• 風力補助推進を備えた新造船の発注数
• 実船データの蓄積と、第三者による効果検証
• 方式ごとの標準化と、保険・金融の整備

風力補助推進が世界の排出を一気に減らすわけではありません。しかし、使う燃料の量を地道に減らす現実的な手段として、他の対策と並んで広がっていくと見られています。