أنظمة الدفع البحرية التقليدية مقابل أنظمة الدفع البحرية WAPS

عند مقارنة أنظمة الدفع بمساعدة الرياح بمحركات السفن العادية، waps تُمثل أنظمة الدفع بمساعدة الرياح (WAPS) نقلة نوعية في مجال ترشيد استهلاك الوقود وحماية البيئة في السفن التجارية. فأنظمة الدفع التقليدية التي تعمل بالديزل أو الكهرباء تعتمد كلياً على الوقود الأحفوري. أما أنظمة WAPS، فتستخدم تقنية الأشرعة الصلبة المتطورة لجمع طاقة الرياح الطبيعية لتشغيل محركاتها الرئيسية. وهذا يوفر مبالغ طائلة في تكاليف الوقود، ويلبي في الوقت نفسه معايير مؤشر كثافة الكربون (CII) الصارمة. لا تُغني هذه الطريقة الهجينة عن الطاقة التقليدية تماماً، بل تُكملها. وهذا يُتيح لمالكي السفن خفض التكاليف والتلوث دون التضحية بحرية التشغيل أو موثوقية السفن في مختلف الظروف البحرية.

فهم تحديات الشراء التي تواجه مالكي السفن الحديثة

يواجه مالكو السفن التجارية ضغوطًا متزايدة من جهات عديدة. لا تزال تكاليف الوقود تستنزف ما بين 50 و60% من ميزانيات سفن الشحن السائب وناقلات النفط، لكن قوانين مثل توجيهات المنظمة البحرية الدولية لعام 2030 ومناطق الانبعاثات الإقليمية تتطلب تحركًا سريعًا. ويواجه العديد من فرق الشراء صعوبة في إيجاد حلول توازن بين تكلفة رأس المال وسرعة العائد على الاستثمار، لا سيما عند تحديث السفن قيد الاستخدام.

يواجه مشغلو سفن المواد الكيميائية ومالكو ناقلات البضائع السائبة من طراز نيوكاسلماكس تحديات إضافية. إذ تسلك سفنهم مسارات تجارية متعددة، لكل منها ظروفها المناخية الخاصة، وبنيتها التحتية المينائية، واحتياجاتها الخاصة في نقل البضائع. لم تعد الطرق التقليدية في الشراء، التي كانت تركز فقط على كفاءة استهلاك الوقود أو إضافة أنظمة التحكم في الوقود، كافية. يحتاج القطاع إلى حلول موحدة تعالج جميع جوانب النقل، لا تقتصر على تحسين كفاءة استهلاك الوقود فحسب، بل تتعداها إلى خفض استهلاكه بشكل جذري من خلال استخدام أنواع مختلفة من مصادر الطاقة معًا.

يواجه مالكو العبّارات والسفن الساحلية تحديات خاصة. فمشاريع التحديث الدورية صعبة التنفيذ ومكلفة للغاية نظرًا لقصر مسارات الرحلات، وكثرة زيارات الموانئ، وضيق جداول الصيانة. يحتاج هؤلاء المالكون إلى تقنيات توفر لهم المال خلال خمس سنوات، مع تبسيط العمليات وتقليل الضغط على موظفي الدعم. وقد أدى التباين بين الخيارات المتاحة والاحتياجات الفعلية للعمليات إلى صعوبة بالغة في اتخاذ قرارات الشراء.

تواجه كل من مصانع بناء السفن الجديدة وشركات التصميم تحديات. يتزايد إقبال المستأجرين على السفن القادرة على العمل في المستقبل والتي تتمتع بسجل بيئي جيد. ومع ذلك، فإن الكثير من السفن الجديدة waps لا تزال التقنيات تفتقر إلى سجلات أداء أو اعتماد كامل من قبل الجهات المختصة. تحتاج فرق التصميم إلى شركاء قادرين على تزويدها بحلول متكاملة تشمل الدعم الفني الكامل، والوثائق القانونية، وضمانات الخدمة طوال فترة استخدام المنتج.

أساليب الشراء الاستراتيجية لتكنولوجيا الطاقة المدعومة بالرياح

لمعالجة هذه المشكلات، لا بد من تغيير خطة الشراء. لم يعد كبار المديرين ينظرون إلى تقنيات الدفع بشكل منفصل، بل ينظرون إليها كأنظمة متكاملة تعمل مع الآلات الأخرى. ويتجلى هذا النهج في تقنية الدفع بمساعدة الرياح، التي لا تنافس المحركات الرئيسية، بل تزيد من كفاءتها باستخدام الطاقة النظيفة.

يُعدّ توحيد الموردين جزءًا بالغ الأهمية. إذ يحصل مالكو السفن على دعم كبير عندما يتمكنون من الحصول على تحليل التوافق، والتكامل الهندسي، وتنسيق التركيب، ودعم الصيانة المستمر من شريك تقني واحد. تُسهّل هذه الطريقة عملية الشراء، وتُحسّن التواصل، وتُوضّح المسؤوليات طوال دورة حياة المشروع.

لا يقتصر تحسين التكاليف على سعر الشراء الأصلي فحسب، بل تقوم فرق المشتريات الذكية الآن بحساب التكلفة الإجمالية للملكية على مدى 20 إلى 25 عامًا من الاستخدام، مع الأخذ في الاعتبار عوامل مثل توفير الوقود، واحتياجات الصيانة، والرسوم القانونية، واحتمالية فرض ضريبة على الكربون. وعند النظر إلى الأمر من هذا المنظور، غالبًا ما تُظهر أنظمة الدفع بمساعدة الرياح نجاحًا ماليًا أفضل، على الرغم من أنها تتطلب استثمارًا أوليًا أكبر من تغييرات المحركات الصغيرة.

أصبح اتخاذ القرارات بناءً على البيانات ضرورة ملحة. يتزايد إقبال المشغلين على الأدلة الواقعية بدلاً من التنبؤات النظرية حول مدى فعالية الأنظمة. وتمنح التقنيات التي استُخدمت في أنواع مختلفة من السفن وعلى خطوط تجارية متعددة المستثمرين الثقة اللازمة لاستثمار مبالغ كبيرة. وتُعدّ DNV وBV وLloyd's Register وCCS من أبرز هيئات التصنيف المعروفة التي تُصدّق على استيفاء الأنظمة لمعايير السلامة والكفاءة.

اختيار شريك موثوق به في مجال الدفع بمساعدة الرياح

لا يقتصر دور الشريك التقني المناسب على توفير الأدوات فحسب، بل يتجاوز ذلك بكثير. فعند تركيب أنظمة ميكانيكية معقدة على السفن العاملة، من الضروري امتلاك خبرة تجارية راسخة. الشركات التي تصنع الأدوات البحرية منذ زمن طويل تدرك تمامًا كيفية التعامل مع الظروف القاسية، ودورات التشغيل المستمرة، وبيئات المياه المالحة التي تتطلبها الشحنات التجارية.

من المستحيل مناقشة الامتثال للمعايير البحرية الدولية. لكي تعمل أنظمة الدفع بمساعدة الرياح، يجب أن تحصل على شهادات اعتماد من هيئات التصنيف وأن تلتزم بقواعد المنظمة البحرية الدولية فيما يتعلق بالسلامة الهيكلية، وسلامة التشغيل، ومعايير التفاعل بين الطاقم والشركة. يُسهم الشركاء الذين خاضوا عملية الموافقة أكثر من مرة لأنواع مختلفة من السفن بخبرة قيّمة تُسرّع المشاريع وتُقلّل المخاطر التنظيمية.

التخصيص هو ما يصنع الفرق بين الأصدقاء الرائعين والأصدقاء الجيدين. الأفضل waps يتأثر تصميم النظام بتخطيط سطح السفينة، والأدوات المستخدمة لنقل البضائع، والرؤية من الجسر، وخصائص تشغيل كل سفينة. ويتعين على شركات التكنولوجيا تقديم مجموعة متنوعة من خيارات التركيب، مثل آليات الإمالة التي يمكن تركيبها فوق سطح السفينة أو تحته، وأجنحة بأحجام مختلفة لتناسب أحجام السفن المختلفة، وأنظمة تحكم تعمل مع معدات الجسر الحالية.

تُعدّ شركة CM Energy مثالًا جيدًا على هذا النهج الشامل. تمتلك الشركة خبرة واسعة في تصنيع المعدات البحرية، إذ تُشغّل أكثر من 350 رافعة سطحية حول العالم، بالإضافة إلى أدوات مُثبّتة على أكثر من 180 منصة. ويُظهر عملها في تطوير أدوات الطاقة الهيدروجينية وتقنيات الدفع الكهربائي التزامها بإيجاد حلول بحرية مستدامة تتجاوز فئة منتجات واحدة. ويضمن هذا النطاق الواسع من الوظائف توافق أنظمة الدفع بمساعدة الرياح مع أنظمة السفينة الأخرى.

ابتكرت علامة TSC التجارية، المملوكة لشركة CM Energy، تقنياتها الخاصة المحمية بـ 159 براءة اختراع. تشمل هذه التقنيات أفكارًا فريدة لتصميم المعدات البحرية. يُعدّ الدفع الحديث بمساعدة الرياح مفيدًا للأعمال التجارية بفضل أنظمة التحكم المتقدمة والهندسة الإنشائية التي تدعمها هذه القاعدة الابتكارية. عندما تبحث فرق المشتريات عن شركاء محتملين، فإن هذا المزيج من التصنيع واسع النطاق والتكنولوجيا الحديثة والخبرة البحرية يمنحهم الثقة في إنجاز المشاريع بنجاح.

كيف تُحدث التكنولوجيا المتقدمة تحولاً في أنظمة الدفع بمساعدة الرياح

لا تشبه الأساليب الحديثة التي تستخدم الرياح لتحريك الأشياء الأشرعة التقليدية. يُعد نظام WindWings® أحدث ما توصلت إليه الهندسة الديناميكية الهوائية. وهو عبارة عن جناح صلب ثلاثي الأجزاء، صُمم بالتعاون مع شركة BAR Technologies في المملكة المتحدة. يتيح التصميم المعقد تغيير انحناء الجناح وزاوية الهجوم تلقائيًا، مما يضمن الوصول إلى أفضل وضعية دائمًا، بغض النظر عن اتجاه الرياح أو اتجاه السفينة.

تُغني هذه التقنية عن الحاجة إلى خبرة الطاقم والعمل البدني، الأمر الذي جعل السفن الشراعية التقليدية غير قابلة للاستخدام في الأعمال الحديثة. يقوم برنامج متخصص بفحص سرعة الرياح واتجاهها وخصائص السفينة باستمرار، ثم يحدد أفضل طريقة لوضع وتشكيل الأجنحة. تُجري أنظمة التحكم هذه التغييرات فورًا باستخدام أنظمة هيدروليكية وكهربائية بحرية متطورة. طريقة عملها مشابهة لكيفية استخدام أفراد الطاقم لأنظمة التحكم في رافعة سطح السفينة.

تتيح مراقبة الأداء في الوقت الفعلي لفرق الشراء ومديري العمليات الحصول على المعلومات اللازمة. يُبلغ النظام باستمرار عن قوة الدفع، مما يسمح بربطها مباشرةً بظروف الرياح، وتصميم الأجنحة، وتقليل استهلاك الوقود. تُسهم هذه المعلومات في تحسين العمليات وضمان توفر المستندات اللازمة لتقارير الامتثال لمعايير CII.

يُراعى في تصميم الهيكل مقاومة الظروف المناخية البحرية القاسية. يتكون الإطار الرئيسي للأجنحة من فولاذ عالي الجودة مُستخدم في بناء السفن، بينما تُصنع الأسطح من مركبات الألياف الزجاجية الصناعية (E-glass composites)، والتي تُستخدم منذ عقود في التطبيقات البحرية وأثبتت كفاءتها. تمنح هذه الطريقة في البناء الهيكل القوة اللازمة لمقاومة الظروف الجوية القاسية، مع الحفاظ في الوقت نفسه على دقة تشطيب السطح المطلوبة لتحسين الديناميكية الهوائية.

يُعدّ جهاز الإمالة ابتكارًا هندسيًا هامًا. فعندما تقترب السفن من الميناء أو تنقل البضائع، تدور أجنحته إلى وضعية أفقية لتوفير مساحة لأغطية الفتحات، وأذرع الشحن، والأدوات المستخدمة في نقل الحاويات. وتتيح هذه المرونة التشغيلية إمكانية إضافة هذه التقنية إلى السفن التجارية قيد الاستخدام دون التأثير على وظائفها الأساسية في نقل البضائع. ويُعدّ هذا الأمر ضروريًا لسفن الشحن السائبة وناقلات النفط، حيث يُعدّ الوصول السهل إلى سطح السفينة عاملًا أساسيًا لتحقيق الربح.

تستمدّ المصداقية الموضوعية من التحقق من الأداء من قِبل جهات مستقلة. وقد أكدت وحدة وولفسون وهيئة لويدز ريجستر، وهما جهتان معروفتان بخبرتهما في مجال ديناميكا الموائع، صحة الادعاءات المتعلقة بالأداء الديناميكي الهوائي. وتُظهر شهادة DNV أن تأثيرات توفير الوقود التي لوحظت في النماذج النظرية تتحقق أيضًا على أرض الواقع في السفن العاملة. وقد رست العديد من سفن الشحن السائبة المزودة بنظام WAPS في أكثر من 20 ميناءً أجنبيًا رئيسيًا، مما يدل على إمكانية الاعتماد عليها في ظروف متنوعة.

بدء مشروع الدفع بمساعدة الرياح

يُعد التقييم المتعمق للاحتياجات الخطوة الأولى في تطبيق نظام الدفع بمساعدة الرياح. waps يتأثر حجم النظام وتصميمه بعوامل فريدة لكل سفينة، مثل طرق الملاحة، وظروف الرياح المعتادة، وتصميم سطح السفينة، وأنماط التشغيل. يقوم شركاء التكنولوجيا ذوو الخبرة الواسعة بإجراء تحليلات توافق شاملة تتناول جوانب مثل القدرة الهيكلية، واحتياجات دمج أنظمة الكهرباء، وتأثير ذلك على العمليات العملية.

تُتيح المشاريع التجريبية لمالكي السفن طريقةً أقل مخاطرةً لتجربة تقنيات الطاقة المُساعدة بالرياح. فتركيب هذه الأنظمة على سفينة أو اثنتين فقط من الأسطول يُمكّن المديرين من اختبار كمية الوقود التي يُمكن توفيرها في ظروف التشغيل الخاصة بهم قبل الالتزام بتطبيقها على كامل الأسطول. تُسهم هذه العملية المنهجية، خطوةً بخطوة، في تعزيز المعرفة الداخلية، وتحسين إجراءات التشغيل، وتوثيق بيانات النجاح التي تُساعد في إعداد دراسة جدوى لمزيد من عمليات التركيب.

يظل المشروع يسير وفق الخطة الموضوعة عندما تكون قنوات الاتصال واضحة بين مصدر التكنولوجيا، وحوض بناء السفن، وهيئة التصنيف، وفرق تشغيل السفن. ويمكن تجنب سوء الفهم الذي يُعرقل المشاريع البحرية المعقدة من خلال عقد اجتماعات تخطيط دورية، ووضع خطط واضحة للمراحل الرئيسية، وتقديم تقارير شفافة. كما يمكن للمصنعين ذوي الخبرة الطويلة وشبكات الخدمة العالمية تقديم دعم متواصل في مختلف المناطق الزمنية والمواقع.

تُضمن الجودة من خلال اختبارات القبول في المصنع قبل الشحن. يستطيع مالكو السفن التأكد من صحة المعايير قبل بدء التركيب من خلال مراقبة عمل المعدات في بيئة مُحكمة، والتحقق من سلامة أنظمة السلامة، والتأكد من صحة تصميم واجهة التحكم. خلال عملية الاختبار هذه، يتم اكتشاف أي تعديلات ضرورية بينما لا تزال الأنظمة قابلة للاستخدام في المصانع. وهذا أفضل من اكتشاف المشاكل أثناء عملية التركيب المكلفة على السفينة.

لتركيب الأنظمة على متن السفينة، تحتاج إلى فنيين بحريين مهرة يتقنون دمج الهياكل وتشغيل الأنظمة. تشمل عملية التركيب تجهيز القاعدة، وتجميع وتركيب الأجزاء الجانبية، وتوصيل الأنظمة الهيدروليكية والكهربائية، ودمج نظام التحكم مع معدات الجسر، وفحص كل شيء بدقة أثناء التشغيل. تضمن فرق الإنشاءات المحترفة عدم توقف السفن لفترات طويلة، وتتأكد من مطابقة الأنظمة لمعايير اعتماد هيئات التصنيف.

لا يقتصر الدعم المقدم طوال دورة حياة الأنظمة على مرحلة الإعداد الأولي. إذ تتيح أنظمة التتبع المدعومة بتقنية إنترنت الأشياء لفرق الخبراء على اليابسة مراقبة أداء الأنظمة، وتحديد الإصلاحات اللازمة قبل تعطلها، وإيجاد أفضل السبل لتشغيل عدة سفن استنادًا إلى البيانات المُجمّعة. كما تُسهم باقات الخدمة طويلة الأجل في جعل تكاليف الصيانة أكثر قابلية للتنبؤ، وتضمن توفر الدعم الفني المتخصص طوال فترة عمل هذه الأنظمة البالغة 25 عامًا.

خاتمة

تُعد أنظمة الدفع بمساعدة الرياح وسيلة مفيدة ومجربة وموثوقة لسفن الأعمال لتقليل تكاليف الوقود والامتثال للقواعد البيئية. waps أثبتت التكنولوجيا قدرتها على توفير ما يصل إلى 30% من التكاليف، وذلك بحسب خصائص المسار. وتعمل الأنظمة بكفاءة عالية على طرق التجارة العالمية. وتتضافر الديناميكا الهوائية المتقدمة، وأنظمة التحكم الآلي، والبنية البحرية المتينة لتحقيق أداء موثوق لا يتطلب خبرة متخصصة من الطاقم. وعندما يتعاون مالكو السفن مع شركاء تقنيين ذوي خبرة مثل CM Energy وTSC، يحصلون على دعم كامل منذ بداية عملية التخطيط وحتى عقود من الخدمة. وهذا ما يحوّل الدفع بمساعدة الرياح من مجرد فكرة إلى ميزة تنافسية رئيسية.

الأسئلة الشائعة

1. ما هي وفورات الوقود التي يمكن للمشغلين توقعها بشكل واقعي من الدفع بمساعدة الرياح؟

تُظهر بيانات أداء السفن العاملة انخفاضًا في استهلاك الوقود بنسبة تتراوح بين 10 و30 بالمئة، مع اختلاف الوفورات الفعلية تبعًا لظروف الرياح على طول خط الملاحة، وسرعة السفينة، وأنماط العمل. في الظروف المواتية، يُوفر نظام الجناح الذي يبلغ طوله 37.5 مترًا حوالي 1.6 طن من الوقود يوميًا لكل جناح. هذا يعني أن السفن التي تسلك المسارات الصحيحة يُمكنها توفير مبالغ طائلة سنويًا.

2. كيف تؤثر التكنولوجيا المدعومة بالرياح على عمليات السفن ومناولة البضائع؟

في هذه الأيام، تُصمَّم الأنظمة لتتوافق مع احتياجات الشركات. أثناء رسو السفينة في الموانئ، تميل الأجنحة إلى وضعية التخزين، مما يوفر مساحة واسعة لأغطية الفتحات ومعدات التخزين. لا يتطلب تشغيل النظام أي تدريب خاص للطاقم سوى التعود عليه، وهو أمر مشابه لتعلم كيفية استخدام آلات سطح السفينة الجديدة. تُجرى جميع التغييرات تلقائيًا أثناء الإبحار، مما يسمح للفريق بالتركيز على مهامهم الاعتيادية.

3. هل يمكن تحديث أنظمة الدفع بمساعدة الرياح للسفن الموجودة؟

يُعدّ التحديث أحد الاستخدامات الرئيسية لهذه التقنية. وتُجرى دراسة توافقية لفحص قوة الهيكل، وتصميم سطح السفينة، وخصائص التشغيل لكل سفينة، وذلك لتحديد أفضل طريقة لتركيب النظام. وعادةً ما تتم عمليات التركيب خلال فترات الصيانة الدورية المخطط لها في الأحواض الجافة، مما يضمن سلاسة العمليات قدر الإمكان. ومن المعروف أن تحديث سفن الشحن السائبة، وناقلات النفط، وأنواع أخرى من سفن الأعمال قد أثبت نجاحه في الماضي.

تعاون مع شركة CM Energy للحصول على حلول الدفع بمساعدة طاقة الرياح

تُضيف شركة CM Energy مهارات إنتاج عالمية المستوى وخبرة بحرية واسعة إلى تطبيق الدفع بمساعدة الرياح. بصفتها شركة رائدة waps بصفتنا شركة رائدة في مجال أنظمة طاقة الهيدروجين، وتصنيع المعدات البحرية، وتقنيات الدفع الكهربائي، نقدم حلولاً متكاملة تبدأ من مرحلة التخطيط وحتى الدعم التشغيلي المستمر. اسم شركتنا TSC مرادف للإبداع، مدعوم بـ 159 براءة اختراع سارية، ويحظى بثقة مالكي أكثر من 350 منشأة حول العالم. بإمكان فرقنا الهندسية تصميم أنظمة دفع فريدة تعمل بمساعدة الرياح، حاصلة على شهادات اعتماد كاملة من DNV وBV وLloyd's Register وCCS، لتناسب جميع أنواع السفن، بما في ذلك ناقلات المواد الكيميائية، وسفن الشحن السائبة من طراز Newcastlemax، وناقلات LR2، والسفن الساحلية. تواصلوا مع خبراء المشتريات لدينا عبر البريد الإلكتروني. info.cn@cm-energy.com للتحدث عن احتياجاتك الفريدة والحصول على عروض فنية شاملة مصممة خصيصًا لأسطول مركباتك. تفضل بزيارة cm-energy.com لمعرفة المزيد حول كيف يمكن لأنظمة الدفع بمساعدة الرياح أن تساعدك في توفير المال على الوقود مع الاستمرار في تلبية معايير CII.

مراجع حسابات

1. المنظمة البحرية الدولية، "المبادئ التوجيهية بشأن طريقة حساب مؤشر تصميم كفاءة الطاقة المحققة للسفن الجديدة"، MEPC.308(73)، 2018.

2. سميث، تي دبليو بي وآخرون، "الدراسة الثالثة للمنظمة البحرية الدولية بشأن غازات الدفيئة 2014"، المنظمة البحرية الدولية، لندن، 2015.

3. تراوت، م.، جيلبرت، ب.، والش، س.، باوز، أ.، فيليبون، أ.، ستانسبي، ب.، وود، ر.، "مساهمة الطاقة الدافعة للطائرة الورقية ودوار فليتنر على طرق الشحن المختارة"، الطاقة التطبيقية، المجلد 113، 2014.

4. Nelissen, D., Traut, M., Köhler, J., Mao, W., Faber, J., & Ahdour, S., "دراسة حول تحليل إمكانيات السوق وعوائق السوق لتقنيات الدفع بالرياح للسفن"، تقرير CE Delft، 2016.

5. لويدز ريجستر و UMAS، "سفن بدون انبعاثات 2030: كيف نصل إلى هناك؟" تقرير فريق العمل المعني بإزالة الكربون من الصناعة البحرية، 2019.

6. DNV GL، "الوقود والتقنيات البديلة للشحن الأكثر مراعاة للبيئة"، ورقة موقف، التوقعات البحرية حتى عام 2050، توقعات تحول الطاقة، 2020.