1807年，美國工程師R·富爾頓以蒸汽機推動“克萊蒙脫”號的兩個大葉輪，在哈得遜河上往返，大獲成功。1838年，愛爾蘭的小型蒸汽郵船“天狼星”號用18天橫穿大西洋，引起轟動。這標志著人類終于開始忍痛割舍風能。不過，“天狼星”號依然保留了兩桅自帆，表達了人類對風的眷戀。

1896年，英國人c·帕森發(fā)明船用汽輪機；1912年，丹麥人把船用柴油機用于“錫蘭迪亞”號；20世紀50年代，燃氣輪機成功應(yīng)用于船舶。從此以后，使用化石燃料的船舶逐漸成為航運市場的主角。帆船漸漸從海面上消失了。

凡事有利就有弊。半個世紀以后，人們發(fā)現(xiàn)，化石能源給地球環(huán)境和大氣層帶來了災(zāi)難性破壞。據(jù)國際海事組織2008年的估算，全球僅商船的二氧化碳排放量就已經(jīng)達到每年11億噸，大約占世界碳排放的4.5％。估計2020年還將再上升30％。

于是，尋找潔凈、可再生的替代能源已成當務(wù)之急。

卷土重來的風

據(jù)德國風力專家的估算，如果科學利用現(xiàn)代風力裝置輔助船只航行，應(yīng)該能節(jié)約30％～40％的燃料。為此，克虜伯公司的專家們已經(jīng)設(shè)計了一種全新的渦輪機。陸地試驗成功證實，它可以把任何方向的風都轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿哟磺斑M的動力。

與此同時，14艘以風為輔助動力的日本船只，已經(jīng)航行在海上。它們的耗油量較常規(guī)船只低25％。這是些混合動力的“怪物”船。

其實，這種混合動力的“隆物”并不是什么新事物，它們早在19世紀初即已誕生。

1834年，英國工程師就設(shè)計了這樣一個大“怪物”。那是一條龐大無比的鋼殼帆船，長211米，寬36米，排水量為2萬噸，同時配備有六桅5950平方米的風帆、兩個巨大的葉輪和一套螺旋槳推進系統(tǒng)。動力兼而來自風和燃煤蒸汽鍋爐，載客4000人。這就是“大不列顛”號。它曾經(jīng)是英國最大、最豪華的船只。

1869年，法國建造了它的第一艘裝甲戰(zhàn)艦“光榮”號?！肮鈽s”號也是一艘雙動力“陘物”船：具有三桅風帆和4200馬力的引擎。船體為木制，覆以4.7英寸(120毫米)厚的鐵甲。

一個半世紀后的2006年，更加怪異的“白鯨天帆”號由德國不來梅港駛向委內(nèi)瑞拉。那是一條萬噸“風箏”貨輪，長141米。一個有史以來世上最大的風箏，高高飄揚在船頭上方。大風箏由電腦控制。面積達160平方米。只要順風風速超過13千米／小時，貨輪就可以完全由風箏牽引航行。如果風小了，貨輪可以再啟用常規(guī)燃料發(fā)動機。

建造該貨輪的公司認為，全球9萬艘貨輪中，60％可以掛上這種風箏。到那時，船運導(dǎo)致的碳排放會降低18％、減少1.5億噸。該公司雄心勃勃，計劃2015年前再制造1500艘類似船只。

往日的成功和今日技術(shù)的結(jié)合，預(yù)示了風的卷土重來。無論是作為輔助動力還是作為主動力，人們預(yù)計以風為動力的船只必將再度輝煌。

取之不盡的陽光

打從地球誕生以來，陽光就源源不斷地普照大地。在太陽尚未轉(zhuǎn)變?yōu)榧t巨星的未來50億年內(nèi)，陽光還會始終如一地照耀地球。

有鑒于此，大多數(shù)科學家相信，20年后，人類使用的能源將有半數(shù)以上是太陽能。太陽能用于船舶航運，則已經(jīng)指日可待了。

2006年10月16日，小型太陽能動力船“太陽21”號從瑞士的巴塞爾啟程，跨越大西洋，翌年5月8日到達紐約。該船14米長、12噸重。船頂有60平方米的太陽能電池板，為兩臺電力推進器供電。

2008年8月，日本兩家公司合作，開始了太陽能汽車滾裝船的研制。該船全長200米，可裝載汽車6000輛。船上裝設(shè)328塊采光板，太陽能發(fā)電總量為40千瓦，主要用于制動和照明等輔助系統(tǒng)。動力系統(tǒng)仍以燃油為主。

眼下，德國的公司正在建造一艘全球最大的太陽能動力雙體船。該船排水量為85噸，凈重65噸，長30米；采用了大面積太陽能電池板、世界最大容量的鋰離子蓄電池組和先進的“自動桌面”軟件。這艘船計劃于今年環(huán)繞地球一周。

目前，太陽能主要用于船舶輔助電力系統(tǒng)和電力動力系統(tǒng)。船舶用太陽能電力動力系統(tǒng)主要有兩種方式：一種是有槳推進方式，即主要以主電機驅(qū)動螺旋槳等推進器；另_種是無槳推進方式，如超導(dǎo)電磁推進。

超導(dǎo)電磁推進的原理是借助強磁場產(chǎn)生推進動力。強磁場以超導(dǎo)體在通以大電流的海水中產(chǎn)生，大電流則可由太陽能電池產(chǎn)生。當然，也可以直接用超導(dǎo)電機來驅(qū)動螺旋槳，那就是超導(dǎo)電力推進了。

不過，目前太陽能電池也有缺點：光電轉(zhuǎn)換效率較低，電池板的面積過大。好在美國特拉華大學研究的VHESC(超高效硅太陽能電池)的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達到42.8％。只要假以時日，太陽這個神奇的魔術(shù)師，決不會讓人類失望。

動蕩不止的波浪

自從地球上出現(xiàn)江河湖海，波浪就再也沒有停歇過。波浪是又一種無窮無盡的可再生海洋能源，開發(fā)前景無限。

2008年7月4日，69歲的日本航海家堀江謙一歷時110天，駕駛著波浪動力船“Suntory MermaidⅡ”號，完成了從夏威夷到日本臨紀伊的7000千米航程。

該船是世界首條波浪動力船，完全綠色環(huán)保。船底裝有兩塊鰭狀板，借以吸收海浪的豎直波動力，進而轉(zhuǎn)變?yōu)榍斑M的動力。又因鰭狀板與波浪的反作用，船體會更加平穩(wěn)。

莫斯科有一家名為“海浪”的科技合作機構(gòu)另辟蹊徑，研制了一種船用波浪推進器。該推進器并非利用海浪的豎直波動能，而是利用海浪的橫向傳播能。

推進器的主體是位于船底的一組旋轉(zhuǎn)翼片，每個翼片都類似船舵。自動控制系統(tǒng)操縱翼片繞軸旋轉(zhuǎn)，使每個翼片都與波浪傳播的方向呈一定角度，從而吸收傳播能。傳播能施加給翼片的力則可以被分解為平行于航向的分力和垂直于航向的分力。前者推動船舶前進，后者降低船的顛簸，極為巧妙。

試驗表明，該推進器效果優(yōu)異。與柴油機一起使用時可節(jié)油35％，船速提高2節(jié)(節(jié)是航速單位，即海里／小時)以上，船體的顛簸度降低一半以上。

最近，美國一家公司又研發(fā)出一種外形酷似水蜘蛛的怪船。它以兩個巨大的充氣浮管在海上航行，因主動適應(yīng)波浪的起伏隨波逐浪而減小了阻力，由雙缸柴油機提供動力。其油耗因而大大降低，加一次油竟可以不間斷航行8000千米。

清風、陽光和碧波是世上最旖旎的風光，也是大自然饋贈給人類的最美好的資源。因此，以清風、陽光和碧波為能源的船舶，也必將是最環(huán)保最潔凈的綠色之舟。

責任編輯 趙菲