风力辅助船是什么？风帆如何助力航运脱碳

为什么“风帆”重新回到航运脱碳

国际航运的排放与IMO目标

世界贸易的大部分由船舶运输。据日本国土交通省资料，国际航运排放的温室气体绝大部分是二氧化碳；国际海事组织（IMO）2014年的调查显示，2012年排放量约为8亿吨，约占全球二氧化碳排放总量的2.2%。数字虽然较旧，但说明有一个规模不小的排放源平时很少被人注意到，就在海上。

2023年7月，IMO海洋环境保护委员会（MEPC 80）修订了国际航运温室气体减排战略：力争在2050年前后实现净零排放，并设定了以2008年为基准、到2030年至少减排20%（力争30%）、到2040年至少减排70%（力争80%）的阶段性检查点。此外还提出，到2030年将运输的碳强度比2008年至少降低40%。

• 2050年前后实现温室气体净零排放
• 2030年：比2008年至少减少20%（力争30%）
• 2040年：比2008年至少减少70%（力争80%）
• 到2030年，零排放或近零排放燃料和能源至少占国际航运能源的5%（力争10%）

仅靠燃料转型来不及

氨、氢、甲醇等新一代燃料很有前景，但考虑到供应基础设施建设、燃料价格和造船周期，不可能迅速普及。因此，“包括现有船舶在内，从根本上减少燃料使用量”的手段就变得重要，其代表就是利用风力推进的风力辅助推进（WAPS）。

风是免费的，吹遍世界各地的海洋。由于无需停止发动机即可辅助使用，它在向新燃料过渡期间也能发挥作用，燃料转型之后还能节省该燃料的用量。关于新一代燃料的详细动向，请参阅相关文章《航运脱碳与氨燃料》。

什么是风力辅助船：原理与主要方式

不是“只靠风航行”，而是“靠风来帮忙”

风力辅助船保留传统的发动机和螺旋桨，利用风产生的推力减轻发动机负荷、降低燃料消耗。它不像旧时帆船那样只靠风前进：有风时借助风力，没有风时则照常用发动机航行。因此，即使是必须遵守运营时刻表的商船也比较容易采用。

主要方式大致分为帆（硬翼帆、翼型帆）、旋转圆筒（转子帆）、风筝（Kite）和吸力式翼等。具体选哪一种，取决于船型、航线和甲板可用空间。

主要方式比较

转子帆的渊源

转子帆的原型是20世纪20年代德国工程师安东·弗莱特纳（Anton Flettner）发明的“弗莱特纳转子”。风吹到旋转的圆筒上会使气流偏转，产生横向的力，这就是“马格努斯效应”。它长期没有成为商船的主流，但在燃料价格上涨和环保法规的背景下，近年来重新受到关注。

日本的硬翼帆：商船三井“Wind Challenger”

全球首艘装备船“松风丸”

在日本，商船三井开发了可伸缩的硬翼帆式风力推进装置“Wind Challenger”。这是用玻璃纤维增强塑料（GFRP）等复合材料制成的巨大风帆，传感器检测风向和风速，自动控制其方向、伸缩和旋转。

全球首艘装备该装置的船是煤炭运输船“松风丸”，于2022年10月竣工，风帆最大高度约53米。遇到强风或进出港时，可以收缩风帆以确保安全运营。

实际航行中确认的节油效果

2024年5月，商船三井宣布在松风丸的实际航行中，条件好的日子单日最多节省17%燃料，整个航程的平均节省为5%至8%。据报道，日本至澳大利亚航线平均约为5%，日本至北美西海岸航线约为8%。

今后的推广计划

据报道，商船三井计划到2030年将装备风力推进装置的船增加到25艘，到2035年增加到约80艘。仅靠一家船公司无法推广，造船厂、货主和港口必须合作，因此积累实绩是关键。

全球前沿：转子帆与翼帆的实绩

嘉吉的“Pyxis Ocean”

在海外，粮食巨头嘉吉租用的卡姆萨型散货船“Pyxis Ocean”装上了2套BAR Technologies的翼帆“WindWings”（高37.5米），于2023年8月开始航行。2024年3月公布的约6个月试验结果显示，预计每天节省约3吨燃料（约14%），与事前模拟的偏差在10%以内，并经DNV验证。据报告，在最佳条件下单日节省超过11吨。

不过，这些是相关企业的发布，结果会因船型、航线和季节而变化。

转子帆的实绩

在装有3套Anemoi转子帆的“TR Lady”上，英国劳氏船级社（LR）确认了计算方法，推进燃料和排放的净平均节省率为9.1%，接近事前预测的10%。Anemoi还在资源巨头Vale租用的40万载重吨级超大型矿砂船“Sohar Max”上装了5套转子帆。Norsepower的转子帆也被商船三井的“Camellia Dream”等船采用。

普及规模

据国际风帆船协会（IWSA）统计，装备或预留风力推进的大型商船在2025年初从数十艘增加到约100艘，手持订单也很多。由于各报道的统计时间不同，最新数字请查看IWSA的公开资料。以油轮和散货船为主。

法规与经济性：为什么现在加快推广

欧盟的燃料规定“FuelEU Maritime”

欧盟从2025年起实施“FuelEU Maritime”，要求逐步降低船舶所用能源的温室气体强度。使用风力辅助的船舶，会根据风力在推进中所占比例适用奖励系数，有利于满足法规要求。风的贡献越大，奖励越大，有资料称相当于温室气体强度最多约降低5%。具体计算公式请参阅欧盟法规（(EU) 2023/1805）的附件。

IMO规则中的处理

在国际层面，如何在IMO规则中评估风力辅助正在讨论。2024年，法国、科摩罗、所罗门群岛和国际风帆船协会提出，现行框架没有充分反映风力辅助的效果，建议像欧盟制度那样将其纳入排放计算。

成本的考虑

安装风帆需要投资，但可以降低运营中的燃料费。环保NGO Seas At Risk的报告显示，后装风帆的船舶每年燃料费可节省近50万美元，燃料消耗和二氧化碳排放最多可减少12%。不过这是倡导团体的估算，实际结果会随条件大幅变化。

• 燃料价格越高，风帆的经济性越好
• 碳税、排放权交易等碳定价制度扩大后，风帆会更加有利
• 新造船可在设计阶段装入风帆，现有船舶因是后装，安装位置受到限制

推广的课题：安全、港口与运营现实

甲板空间与港口设施

风帆和转子会在船上增加高大的结构。散货船上可能与装卸起重机、货舱口发生干涉，经过桥下的航线还有高度限制。与港口起重机的位置关系以及强风中的系泊也需要注意，因此可收缩或放倒风帆的设计受到重视。

效果受风况左右

在顺风、侧风稳定的航线上，风力辅助的效果更大。北太平洋、大西洋的西风带和信风带较为有利，而风弱的海域效果较小。因此，将气象和海况预报纳入航线规划、善用风的航路选择技术必不可少。

人才与可靠性

新设备还面临船员培训、维护体制和故障备份等课题。对于实绩较少的技术，船东、保险公司和货主如何评估风险会左右采用决定。第三方验证和公开运营数据是提高可信度的关键。

与其他脱碳手段的组合

与燃料转型、节能并用

风力辅助不是单独实现航运脱碳的手段，而是与燃料转型、船型改良、减速航行、船体清洁、空气润滑等组合使用的“全套菜单”之一。即使氨、氢动力船普及，减少燃料使用量也能同时降低燃料成本和所需供应量。

与港口、可再生能源的联系

港口方面，为靠泊船舶提供岸电的设施以及氢、氨接收基地的建设也在推进。相关内容也请参阅《港口的氢能脱碳》和《日本的海上风电》。无论陆上还是海上，风正在成为脱碳的主角。

碳信用与制度的关系

J蓝碳信用市场等制度，把海洋吸收二氧化碳和减排转化为价值。航运减排与蓝碳是减少海洋二氧化碳的两个轮子。

展望与我们能做的事

面向2030年代的展望

IWSA的预测认为，到2030年全球风力辅助船将达到约1万艘，到2050年最多达4万艘，但这是推广团体的预测，实际普及取决于法规方向、燃料价格以及造船和安装能力。IMO净零框架也仍在各国之间协调，需要持续关注。

日本的优势

日本在造船、航运、材料和气象预报方面都有优势。国土交通省于2020年3月提出零排放船路线图，目标是到2028年实现零排放船的商业运营。硬翼帆等国产技术有望提升日本作为航运大国的存在感。

日常生活中能做的事

• 进口商品大多靠船运输，关心“它是怎样运来的”
• 选择致力于环保物流的企业和商品
• 关注海洋环境新闻，并与家人朋友交流

消费者的关注会通过货主和船公司的选择，推动航运脱碳。靠风行驶的船，也是思考海洋与地球联系的一个入口。