风力辅助推进是什么？风帆货船的节油效果

为什么“风帆”重新回到货船上

据说世界贸易量的约八成由海运承担。这些船舶大多以重油等化石燃料驱动，因此国际航运约占全球温室气体排放的3%，是一个很大的排放源。对于难以像电动汽车那样“换成电池”的大型远洋船舶，需要把改变燃料本身和减少燃料用量两种方法结合起来。

受到关注的是风力辅助推进（Wind-Assisted Propulsion System，简称WAPS）。它保留发动机，用风力提供一部分推进力，从而减少燃料消耗。这不是回到旧时代的帆船，而是给现代货船加上高科技的“风帆”。

背景是国际航运的脱碳目标

国际海事组织（IMO）在2023年7月修订了温室气体减排战略。根据日本国土交通省的资料，其目标是到2050年前后国际航运实现零排放，并设定了中期目标，包括到2030年单位运输量的二氧化碳排放比2008年减少40%，到2030年零排放燃料等的使用比例达到5%至10%。

• 2030年：单位运输量二氧化碳排放比2008年减少40%（效率目标）
• 2030年：温室气体排放比2008年减少20%至30%（参考值）
• 2040年：减少70%至80%（参考值）
• 2050年前后：温室气体排放为零

新燃料（氨、氢、甲醇等）需要时间建设供应网络。相比之下，风力辅助推进的优势在于可以加装到现有船舶上，并且无论船舶使用哪种燃料都能减少燃料消耗。关于氨燃料等下一代燃料的动向，请参阅相关文章“航运脱碳与氨燃料”。

“少用燃料”的价值

新燃料往往价格高昂，船舶用的燃料越少，燃料费和排放量就都越低。风力辅助推进并不与“燃料切换”竞争，也有望成为节省切换后昂贵燃料的手段。

风力辅助推进的原理：从风中获得推力

风力辅助推进的基本做法，是用立在船上的结构物接住风，产生向前的力（推力）。但它并不像旧时帆船那样只是“被风推着走”。现代装置利用与飞机机翼相同的升力。

不只是顺风，更擅长利用侧风

风吹到翼面时，会在与气流垂直的方向产生升力。当船从侧面受风时，这个升力的一部分就变成向前的力。因此，风力辅助推进被认为比起正后方的顺风，更适合在从斜前方到侧面的风中发挥效果。

视风是关键

由于船本身也在前进，船上感受到的风（视风）是真实风与船速合成的结果。效果随航线上风的方向和强度而大幅变化，因此在哪片海域航行决定了减排幅度。

降低发动机负荷的机制

由风获得的推力，会相应减少发动机需要输出的力。结果是燃料消耗减少，二氧化碳和大气污染物的排放也随之下降。风小的日子效果小，风合适的日子效果大，在以这种有波动的节能为前提下，需要与航线规划结合使用。

四种主要方式：硬翼帆、转子帆、吸力帆、风筝

风力辅助推进有多种方式，根据船舶大小、甲板空间、航线和装卸方法，各有适合与不适合之处。行业团体的资料大体将其分为以下四类。

硬翼帆（翼型帆）

这是竖起类似飞机机翼的硬结构风帆的方式。商船三井的“Wind Challenger”以及Cargill采用的BAR Technologies的“WindWings”都属于此类。其特点是可根据风向调整角度，并可在强风或在港口时放倒或收短。

转子帆（弗莱特纳转子）

让甲板上竖立的圆筒旋转，利用风吹过时产生的力（马格努斯效应）获得推力。由于相对于船的高度可以做得较小，被认为是应用案例相对较多的方式。挪威、芬兰等国的企业已将其产品化。

吸力帆

从椭圆形立柱的表面吸入空气，控制翼周围的气流以提高升力。其优点被认为是活动部件少、整体高度容易压低。

风筝（巨型风筝）

从船的前方向高空放飞风筝，捕捉高空稳定的强风。甲板上的结构物可以很小，但放飞和回收的操作是一个难题。

实船上有了哪些发现：代表性案例

风力辅助推进已经走出试验阶段，在实际的远洋船舶上开始确认效果。这里把已公布的代表性案例，作为各公司发布的数值加以整理。请注意，这些并不是第三方的独立验证。

商船三井“松风丸”：日本的硬翼帆

煤炭运输船“松风丸”是世界上第一艘搭载商船三井开发的Wind Challenger的船舶，于2022年10月建成，投入为东北电力运输煤炭的航线。据商船三井发布，截至2024年5月，已确认单日最高节省17%的燃料，单次航行平均节省5%至8%。详细原理请参阅“商船三井Wind Challenger”。

此外，商船三井在2025年9月宣布，搭载四套风帆的液化天然气运输船的基本设计获得了劳氏船级社的认可。该公司预计每次航行最多节省30%，每年节省15%至20%的燃料。这并非实测值，而是设计上的预期值。

Cargill“Pyxis Ocean”：加装两套WindWings

经营谷物等业务的贸易公司Cargill，在2017年建造的卡姆萨型散货船“Pyxis Ocean”上加装了两套BAR Technologies的硬翼帆WindWings。在约六个月的试验中，报告称平均每天节省约3吨燃料（约14%），与计算机分析的预测一致。在开阔海域条件良好时，报告了每天节省11吨，以及从燃料开采到燃烧全过程计算的排放减少37%。

该公司预计，新造船搭载三套风帆可使化石燃料用量减少约30%。这同样只是估算。

普及现状：从70多艘到100多艘

据报道国际风力推进协会（IWSA）的发布，截至2025年6月，配备风力辅助推进的船舶约有70艘，已订购的约130艘。其后的报道称，已搭载或已做好搭载准备的风力推进船舶超过了100艘。但两者的统计口径不同，不能简单比较。按方式分，据报道转子帆和吸力帆占多数。

航线选择决定效果：与气象导航相结合

即使是同一装置，效果也会随航线和出发时间而大幅变化。因此，与根据气象和海况预报选择最高效航线的气象导航相结合受到重视。

“寻找风”而航行的想法

过去的最优航线主要是缩短距离和时间、减小波浪影响。对于配备风力辅助推进的船舶，能让风成为助力的航向也成为评价内容。即使稍微绕远，只要能减少燃料，也可能被选中。

数据与船员的经验

实船测量数据越多，就越容易预测各风向、风速下的推力。Cargill的试验中也报告了测量值与事前分析相近，缩小预测与实测的差距会成为判断是否应用的依据。

• 利用气象预报在出港前规划航线
• 航行中根据风况调整风帆角度
• 强风时安全地收起或缩短
• 积累航行数据并反馈到下一次航行

应用的障碍：如实看待效果与难题

风力辅助推进很有前景，但并非万能。这里整理船东和货主实际面临的难题。

效果要看“平均值”

“最高17%”“最高30%”这样的数字，是条件良好时或设计上的最大值。实际航行中既有风小的日子，也有逆风的日子。评价时重要的是全年的平均减排率，商船三井在松风丸上给出的“单次航行平均5%至8%”这样的数字，更接近实际。

甲板空间与装卸作业的兼顾

风帆和转子需要在甲板上竖立大型结构物。在散货船上容易与装卸用起重机和舱盖的动线发生干涉，经过桥下的航线还有高度限制。因此，放倒、收短、移动等机构以及设置位置上的设计必不可少。

成本与投资回收

装置价格因方式和船舶大小而异，公开信息有限。燃料价格越高，或排放监管带来的负担越大，投资回收就越快。如果IMO正在研究的国际燃料标准和收费制度得以建立，减少燃料的技术的价值预计会提高。

• 效果受航线和风的左右
• 需要协调甲板上的设置位置与装卸作业
• 重新研究船体结构和稳性（加装时）
• 船员的熟练程度，以及读取风况的航行计划支持
• 因应用实绩少而带来的金融和保险方面的不确定性

对海洋环境的益处与遗留问题

风力辅助推进不仅有望减少二氧化碳，在海洋环境方面也备受期待。

对大气污染物和海洋酸化的间接效果

燃料用量减少后，除二氧化碳外，硫氧化物、氮氧化物和颗粒物的排放也会减少。二氧化碳溶入海水是海洋酸化的原因之一，因此减排也有助于保护海洋生物。关于海洋酸化的影响，请参阅相关文章“海洋的碳吸收能持续到何时”。

噪声与生态系统的影响仍在研究中

风帆分担一部分船舶推进后，发动机和螺旋桨的负荷会下降。理论上水下噪声可能降低，但这是一个对实船的系统评估尚未充分开展的领域。与鸟类的碰撞、对景观的影响等安装后需要考虑的问题也依然存在。

与其他脱碳措施的组合

船舶脱碳无法靠单一技术完成。分工大致如下。

日本的动向与未来展望

在日本，以商船三井为首的航运公司和造船公司正在推进硬翼帆和转子帆的搭载。日本的造船和航运规模居世界前列，风力辅助推进被认为是能在技术和运营经验两方面发挥优势的领域。

与海上风电的关系

日本近海的海上风电正在推进。海上风电把海上的风变成电，风力辅助推进把海上的风变成推进力，二者是以不同方式利用同一资源的举措。关于海上风电，请参阅“日本的海上风电”。

向渔船和小型船舶的扩展

风力辅助推进的话题以远洋船舶为主，但这种思路也有可能应用到渔船上。不过船舶大小和作业方式不同，难题也会不同。关于渔船的低碳化，请参阅“低碳型渔船”。

面向2030年值得关注的事项

• IMO正在研究的、依据燃料温室气体强度的国际规则动向
• 配备风力辅助推进的新造船订单数量
• 实船数据的积累和第三方对效果的验证
• 各方式的标准化以及保险和金融的完善

风力辅助推进不会一下子大幅降低全球排放。但预计它会作为切实、稳步减少燃料用量的现实手段与其他措施一起逐步推广。