تقف صناعة الشحن عند مفترق طرق حيث يجب أن تتواءم المسؤولية البيئية مع الربحية التشغيلية. نظام الإبحار الآلي يُقدّم هذا النظام حلاً مُثبتاً لهذا التحدي من خلال تسخير طاقة الرياح عبر نظام تحكم ذكي يعتمد على البرمجيات، ويُعدّل إعدادات الأشرعة في الوقت الفعلي. وبفضل تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري في أنظمة الدفع، تُساهم هذه التقنية بشكل مباشر في خفض استهلاك الوقود وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري، مع الالتزام باللوائح البحرية الدولية المتزايدة الصرامة. وبفضل التحقق من جهات خارجية من هيئات التصنيف، والبيانات التشغيلية الواقعية من الطرق البحرية العالمية، تُمثّل أنظمة الدفع المُساعدة بالرياح استثماراً استراتيجياً لأصحاب السفن المُلتزمين بتحديث أساطيلهم بشكل مُستدام.

لكي تنجح العمليات البحرية الحديثة، فهي بحاجة إلى أدوات تُخفّض التكاليف وتُحقق أهداف خفض انبعاثات الكربون. تُعدّ الحركة المُساعدة بالرياح عودةً إلى مبادئ الفيزياء الأساسية، ولكنها تُحقق ذلك بدقةٍ لا يُمكن بلوغها يدويًا. في الماضي، كان على أفراد الطاقم المُهرة تعديل حبال السفن الشراعية باستمرار. أما اليوم، فتُدار أنظمة الأجنحة الصلبة بواسطة وحدات تحكم منطقية قابلة للبرمجة مُتصلة بأجهزة استشعار على متن السفينة.
تستقبل هذه الأنظمة بيانات الرياح المُدركة، والتي تتكون من الرياح الحقيقية والتيارات التي تُحدثها السفينة، وتحولها إلى قوة دفع أمامية. تراقب أجهزة الاستشعار سرعة الرياح واتجاهها واتجاه السفينة باستمرار. تُرسل هذه المعلومات إلى خوارزميات التحكم التي تحدد أفضل زوايا الأجنحة وأشكال تقوسها. في غضون ثوانٍ، تُحرك المحركات الكهربائية أو الهيدروليكية الأسطح الديناميكية الهوائية للحفاظ على أدائها الأمثل حتى مع تغير الأحوال الجوية والبحرية.
يتجاوز التكامل مجرد التشغيل المستقل. إذ تتبادل أنظمة الملاحة معلومات حول المسارات، مما يسمح بإجراء التعديلات قبل حدوث تغيرات في اتجاه الرياح. كما يجد برنامج تخطيط الطقس أفضل المسارات التي تستغل الطاقة الطبيعية على أكمل وجه، مما يقلل الحمل على المحرك عندما تكون الظروف مواتية. هذا التحكم ذو الحلقة المغلقة يُغني عن الحاجة إلى تأخيرات رد الفعل البشري، ويضمن ثبات الأداء طوال الرحلات.
عندما يتوافق اتجاه الرياح مع اتجاه السفينة، تُنتج الأجنحة الصلبة المُجهزة بشكل صحيح قوة دفع كبيرة تُوازن الحاجة إلى طاقة المحرك الرئيسي. تُسجل عدادات تدفق الوقود انخفاضات الاستهلاك في الوقت الفعلي. يعتمد مقدار التوفير على المسار، ووقت السنة، وأنماط الرياح، وسرعة السفينة. وتستفيد سفن الشحن السائبة وناقلات النفط التي تبحر عبر المحيطات بشكل كبير من هذه الميزة، خاصةً عند مرورها عبر مناطق الرياح التجارية حيث يكون تدفق الهواء ثابتًا.
تُصبح هذه التقنية مفيدة للغاية عند الإبحار ببطء، إذ تعمل المحركات بحمل أقل لتوفير الوقود. ويُسهم استخدام طاقة الرياح خلال هذه الفترات في الحفاظ على سير العمل بسلاسة دون حرق المزيد من الوقود الأحفوري. وقد أظهرت تجارب بحرية طويلة الأمد، معتمدة من هيئة التصنيف، أن هذه الزيادة في الكفاءة تُؤدي مباشرةً إلى انخفاض تكاليف التشغيل وتقليل البصمة الكربونية.
في الماضي، كانت السفن الشراعية تعتمد على خبرة طواقمها في قراءة مؤشرات الطقس وتغيير وضعيات الأشرعة يدويًا. ورغم أن هذه الأساليب كانت فعّالة في ذلك الوقت، إلا أنها تسببت في مشاكل لا تستطيع السفن التجارية الحديثة التعامل معها، مثل الأداء غير المنتظم، ومخاطر السلامة عند التعامل مع الأشرعة، وعدم القدرة على الحفاظ على التوازن الأمثل مع تغير الظروف الجوية.
مع أنظمة البكرات القديمة، كان العمل يتطلب التواجد في الهواء الطلق في جميع الأحوال الجوية وعلى ارتفاعات شاهقة. وكان أفراد الطاقم بحاجة إلى تدريب خاص، وحتى الطيارون ذوو الخبرة لم يكونوا قادرين على التحرك بسرعة كبيرة عند تغير اتجاه الرياح فجأة. ولأن التعديلات كانت تتطلب عملاً جماعياً منسقاً يوقف عمليات السفينة الأخرى، فقد ظلت الأشرعة في كثير من الأحيان في أوضاع غير مثالية لفترات طويلة.
لم تكن هناك أيضًا أي مؤشرات كمية لتقييم النجاح في الطرق اليدوية. ولم يكن تحليل التكلفة والعائد دقيقًا للغاية لأن القادة كانوا يحسبون وفورات الوقود بناءً على خبرتهم الشخصية بدلًا من استخدام الأجهزة. ولعدم توفر البيانات في الوقت الفعلي، تعذر إجراء التعديلات الدقيقة التي من شأنها تحقيق أقصى استفادة من موارد طاقة الرياح المتاحة.
عندما اجتمعت أجهزة الاستشعار البحرية وأنظمة التحكم الصناعية ونمذجة ديناميكيات الموائع الحسابية، تحوّل الدفع بالرياح من فن إلى علم. تشمل الخيارات الحديثة أجهزة قياس سرعة الرياح التي تتعامل مع الإشارات الرقمية، وأجهزة تحديد الاتجاه التي تعتمد على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ومحركات دقيقة تعمل بمعالجات دقيقة قادرة على العمل باستمرار في ظروف المياه المالحة القاسية على الإلكترونيات.
بعد إجراء اختبارات في مختبرات الرياح وفي البحر، باتت برامج الحاسوب قادرة على التنبؤ بالقوى الديناميكية الهوائية في ملايين حالات التشغيل المختلفة. وتأخذ هذه النماذج الحاسوبية في الحسبان زوايا الميل، ومثلثات الرياح المُدركة، وتأثير وجود أكثر من جناح على السفينة نفسها. والنتيجة النهائية هي اتخاذ قرارات آلية تستهلك وقودًا أقل دائمًا من العمليات اليدوية.
وضعت هيئات التصنيف قواعد محددة لأنظمة الدفع بمساعدة الرياح، مما سهّل اعتماد التصاميم، وفحص التركيبات، والحصول على شهادات التشغيل. باتباع هذه القواعد، يمكنك التأكد من أن الأنظمة الآلية آمنة وموثوقة تمامًا مثل المعدات البحرية العادية.
تتضمن المنشآت المتقدمة للدفع بمساعدة الرياح العديد من الأنظمة الصغيرة التي تعمل معًا لتحسين أداء النظام ككل بمرور الوقت. إن معرفة إمكانيات هذه الميزات تساعد مشغلي الأساطيل على تحديد مدى ملاءمة هذه التقنية لاحتياجاتهم واحتياجات الحكومة. لنظام إبحار آلي.
يُعدّ تصميم الجناح الصلب ثلاثي العناصر لنظام WindWings®، الذي يستخدم تقنية فريدة من BART، مثالاً على التصميم المتطور. يُولّد هذا التصميم معامل رفع يزيد عن 2.5 ضعف معامل الرفع للأجنحة أحادية العنصر، وذلك من خلال التحكم في تدفق الهواء فوق أسطح متعددة ذات تقوّس وزاوية هجوم قابلة للتغيير. وتساعد الحسابات الآنية للدفع في تحديد الموقع، مما يضمن استخدام أفضل تكوين للإبحار.
يُستخدم الفولاذ المستخدم في بناء السفن في الأجزاء الرئيسية الحاملة للأحمال في المواد الهيكلية، بينما تُستخدم مركبات الألياف الزجاجية الصناعية من نوع E في الأجزاء الملساء. يحقق هذا التصميم المختلط توازناً بين الحاجة إلى المتانة والحاجة إلى تقليل الوزن، مما يحافظ على استقرار السفينة مع توفير قوة دفع عالية. كما أن الأنظمة الهيدروليكية البحرية وأجزاء التحكم طويلة الأمد قادرة على العمل باستمرار في الظروف الصعبة دون أن تفقد فعاليتها.
تراقب مصفوفات الاستشعار الكاملة كلاً من مؤشرات سلامة الأجنحة والمؤثرات البيئية. وتتتبع أنظمة التحكم الأحمال على المشغلات، والإجهادات على الهياكل، وعدد مرات استخدامها. وبهذه الطريقة، تُرسل تنبيهات الصيانة قبل تعطل أي جزء. يقلل هذا الأسلوب الاستباقي من وقت التوقف غير المقصود، ويُطيل عمر المعدات مقارنةً بالأنظمة البحرية التقليدية.
صُممت ميزات توجيه المسار وفقًا للطقس للعمل مع القوارب التي تعمل بمساعدة الرياح، وهي متصلة بمنصة التحكم عبر واجهات إلكترونية يمكن استخدامها من قبل الفرق على البر والأفراد على متن القارب. تقترح أدوات سير العمل الآلية تغييرات في المسار لتحقيق أقصى استفادة من مساعدة الرياح. يتيح ذلك لتخطيط الرحلة تحقيق التوازن بين ضرورة الالتزام بالجدول الزمني وفرصة توفير الوقود.
من خلال أوضاع تهيئة مختلفة، يستطيع النظام التكيف مع مختلف الظروف التشغيلية. أثناء الملاحة الاعتيادية، تتكيف الأجنحة تلقائيًا لتحقيق أقصى قدر من الطاقة. عند التوجه نحو مرافق الميناء أو أثناء نقل البضائع، يوفر وضع الأجنحة المسطح مساحة لأغطية الفتحات والمعدات المستخدمة لنقل البضائع دون أي تدخل بشري. أما في حالات الطقس القاسية، فتُسطّح الأجنحة لتجنب أي أحمال ديناميكية هوائية أثناء العواصف أو البحار الهائجة.
تُعدّ هذه المرونة بالغة الأهمية لسفن الشحن السائبة، إذ يجب أن يبقى سطح السفينة خاليًا أثناء عمليات التحميل والتفريغ. ويُتيح وضع المعدات بشكل استراتيجي بين عنابر الشحن تفاعلها مع آلات السفينة دون التأثير على وصلات الهيكل اللازمة للدفع. وقد رست سفن الشحن السائبة المزودة بهذه التجهيزات في أكثر من 20 ميناءً رئيسيًا حول العالم دون أي مشاكل تشغيلية، مما يدل على توافقها مع العمليات البحرية القياسية.
لقياس الفروقات في الأداء، يجب الاطلاع على بيانات تشغيلية موثقة على مدى فترات زمنية طويلة. يمنح الاعتماد المستقل من هيئات التصنيف صانعي القرار في مجال الشراء الدليل الموضوعي الذي يحتاجونه لتقييم الاستثمارات الرأسمالية في تقنيات كفاءة الطاقة.
أظهرت التجارب البحرية المعتمدة من DNV أن السفن قادرة على توفير ما يصل إلى 30% من الوقود في الأحوال الجوية الجيدة، وما بين 10 و20% في المتوسط في الأحوال الجوية السيئة. ويوفر تركيب نظام WindWings®، الذي يبلغ طول جناحه 37.5 مترًا، حوالي 1.6 طن من الوقود يوميًا لكل جناح، أي ما يعادل 5.12 طن من ثاني أكسيد الكربون يوميًا. وقد تم التوصل إلى هذه الأرقام من خلال قياس أداء السفن المجهزة بأجهزة قياس والتي تبحر في مسارات تجارية، وهي ليست مبنية على التخمينات أو النظريات.
يتميز شكل الجناح الصلب ثلاثي العناصر بكفاءة ديناميكية هوائية أعلى من الأشرعة التقليدية ذات السطح الواحد، وهو ما يفسر هذه النتائج. وبفضل التقوس القابل للتعديل، يمكن تحسين الشكل ليناسب زوايا الرياح الظاهرية المختلفة، مما يحافظ على نسبة الرفع إلى السحب عالية طوال نطاق الإبحار. وتضمن تعديلات الضبط الآلية عمل النظام دائمًا بأقصى كفاءة، بدلًا من الاكتفاء بإعدادات أقل من المثالية قد تكون مقبولة في العمليات البشرية.
على الرغم من أن أنظمة الدفع بمساعدة الرياح مكلفة في البداية، إلا أنها تُعوّض تكلفتها بسرعة لأنها توفر المال على تكاليف الوقود وتساعد الشركات على الالتزام باللوائح. وتُسهّل الأسعار الحالية للوقود وطرق تسعير الكربون بموجب نظام الاتحاد الأوروبي لتجارة الانبعاثات ونظام المنظمة البحرية الدولية للصناعات التحويلية (IMO CII) على السفن تحقيق الربح، لا سيما تلك التي تبحر في مسارات ذات موارد رياح ثابتة.
يساهم العمر التصميمي البالغ 25 عامًا وقلة عدد الأجزاء الرئيسية التي تحتاج إلى استبدال في توزيع تكلفة رأس المال على فترات تشغيل أطول. كما تتيح إمكانية نقل المنشآت بين السفن لمالكي السفن خيارات أوسع، إذ يمكنهم نقلها مع تغير أساطيلهم. وتضمن تراخيص هيئات التصنيف من DNV وBV وLR وCCS استيفاء المواقع لمعايير السلامة الصارمة التي تحمي قيمة الأصول على المدى الطويل.
تتماشى احتياجات الصيانة مع الإجراءات الاعتيادية للسفن. يشبه العمل تشغيل رافعات سطح السفينة أكثر من أعمال التجهيز التقليدية، ولا يتطلب أي مهارات بحرية خاصة. تضمن باقات الخدمة طويلة الأجل ونظام الدعم المتكامل سهولة العمليات مع ضمان استمرار عمل المعدات بكفاءة طوال عمرها الافتراضي.
لتطبيق أي شيء بنجاح، عليك اختيار مورديك بعناية، وإجراء تحليل توافق شامل، وإدارة المشروع بطريقة منظمة. يمكن لعمال الأسطول توفير الوقت والمال من خلال معرفة العملية الكاملة لشراء نظام الإبحار الآلي، من السؤال الأول إلى الإطلاق النهائي.
من خلال علامتها التجارية TSC، تُوظّف CM Energy خبرتها الواسعة في الهندسة البحرية في مشاريع الدفع بمساعدة الرياح. وتحقق ذلك عبر دمج تقنياتها الخاصة مع مهارات تصنيع عالمية المستوى. تمتلك الشركة أكثر من 350 رافعة سطحية قيد الاستخدام حول العالم، وأكثر من 25% من أدوات الحفر المستخدمة عالميًا. وهذا يُؤكد قدرتها على توفير أنظمة بحرية موثوقة على نطاق واسع. كما أن امتلاكها 159 براءة اختراع مُعتمدة، من بينها 10 براءات اختراع، يُشير إلى استمرار تطوير تقنيات الطاقة المستدامة.
وافقت وحدة وولفسون وهيئة لويدز ريجستر على الشراكة بين شركة بار تك وتطوير تقنية ويند وينجز®، التي تستخدم أبحاثًا متقدمة في ديناميكيات الموائع. تضمن هذه الشراكة أن تستند الادعاءات المتعلقة بالسرعة الديناميكية الهوائية إلى اختبارات علمية موثوقة، وليس مجرد ادعاءات تسويقية. كما يُعزز التحقق المستقل من قبل هيئات تصنيف مرموقة الثقة في القرارات المهمة المتعلقة بالمعدات الرأسمالية.
قبل أي عملية تركيب، تُجرى دراسة توافقية تتناول جوانب مثل مخططات سطح السفينة، وترتيبات مناولة البضائع، ومسارات الأحمال الهيكلية الخاصة بكل سفينة. يضمن اختبار القبول في المصنع عمل النظام بكفاءة قبل شحنه، مما يقلل من مخاطر الأعطال أثناء التشغيل ويسرع عملية التركيب. تستخدم عمليات التجميع في الموقع أساليب معتمدة من هيئة التصنيف، تحافظ على معايير جودة عالية طوال عملية التركيب.
يشمل دعم دورة حياة النظام كامل العملية، متجاوزًا مرحلة الإعداد الأولي. تراقب أنظمة إنترنت الأشياء الأداء باستمرار، مما يتيح لك استكشاف الأخطاء وإصلاحها عن بُعد والتخطيط للصيانة مسبقًا. تساعد فرق الدعم الفني في التحسين العملي، ما يعني مساعدة العمال على توفير الوقود إلى أقصى حد من خلال الاستخدام الأمثل للأنظمة. تضمن برامج التدريب فهم جميع العاملين على متن السفينة لكيفية استخدام أدوات التحكم وإجراء الصيانة، كما أن تشابهها مع طريقة استخدام رافعات سطح السفينة الحالية يُسهّل عملية التعلم.
يجب تنسيق عمليات تحديث السفن القائمة مع جداول الصيانة الدورية في الأحواض الجافة، والتخطيط لها بعناية بما يتناسب مع أوقات استخدام السفينة. يُصمم نظام الطي بحيث يكون تأثيره على عمليات الشحن في أدنى حد ممكن. وهذا مصدر قلق بالغ لمالكي السفن الذين لا يستطيعون تحمل انقطاع الخدمة لفترات طويلة. ويمكن استخدام تكوينات الطاولات الثابتة والمائلة لتلبية احتياجات التركيب المختلفة بناءً على تصميم السفينة وأولوياتها التشغيلية.
تُعدّ أساليب التصميم المتكامل مفيدةً لمشاريع البناء الجديدة، إذ تسمح لحركة الرياح بالتأثير على الشكل الأمثل لهيكل السفينة، وحجم محطة توليد الطاقة، وكيفية إدارة السفينة لطاقتها بشكل عام. ويضمن الانخراط المبكر في وضع المواصفات عمل النظام بأقصى كفاءة ممكنة، وقد يُساعدك أيضًا على التأهل لبرامج التمويل الأخضر والحصول على أسعار تأجير أفضل من شركات الشحن التي تُولي اهتمامًا للبيئة.
نظام الإبحار الآليتُعدّ التوربينات التي تستخدم طاقة الرياح لتحريك السفن تقنية متطورة أثبتت فعاليتها في توفير الوقود للسفن التجارية وخفض انبعاثاتها. وتُؤكد شهادات هيئات التصنيف، وبيانات التشغيل الواقعية، وسجلّها الحافل بالموثوقية في أكثر من 100 ميناء حول العالم، أن هذه المنشآت حلول عملية للضغوط الاقتصادية والقانونية المتزايدة التي يواجهها مالكو السفن. فعند حساب التوفير الكبير في الوقود اليومي، وعمر الخدمة الذي يصل إلى 25 عامًا، ونظام الدعم المتكامل، نحصل على صفقة ممتازة لعمليات سفن الشحن السائبة وناقلات النفط. ومع ازدياد صرامة آليات تسعير الكربون، ومطالبة المستأجرين بسفن ذات حمولة منخفضة الانبعاثات، سيتمكن المشغلون الذين يتبنون رؤية مستقبلية من اكتساب ميزة تنافسية في أسواق النقل البحري المتغيرة.
تُظهر بيانات التشغيل المُوثّقة وفورات تتراوح بين 10 و30 بالمئة، وذلك بحسب المسار ووقت هبوب الرياح خلال العام. عادةً ما تُحقق المسارات العابرة للمحيطات التي تمر عبر أحزمة الرياح التجارية وفورات أكبر من المسارات الساحلية التي تواجه تقلبات جوية أكثر. تُعدّ القياسات المُستقاة من سفن الأعمال التجارية المُعتمدة من قِبل مؤسسة DNV نقطة انطلاق جيدة عند وضع نماذج للنجاح المالي.
تعمل أنظمة التحكم مثل رافعات سطح السفينة العادية، لذا لا تحتاج إلى معرفة خاصة بالإبحار لاستخدامها. يُغني التشغيل الآلي عن التعامل مع الأشرعة يدويًا، وتمنع آليات الطي عمليات الشحن من إعاقة العمل. لا يتطلب الأمر تدريبًا مكثفًا، ويتعلم معظم العمال كيفية استخدام الجهاز في غضون أيام قليلة من بدء تشغيله.
تُنسق مواعيد الصيانة الدورية في الأحواض الجافة مع مواعيد الإصلاحات المخطط لها. ووفقًا لتعليمات الشركة المصنعة، تُجرى فحوصات روتينية لأنظمة الهيدروليك، وأجزاء المحرك، والعناصر الهيكلية. ويساهم الكشف المبكر عن الأعطال من خلال المراقبة التنبؤية في تقليل الصيانة غير المخطط لها، كما توفر اتفاقيات الخدمة الدعم الفني طوال دورة التشغيل.
من خلال شركة TSC، تقدم CM Energy أنظمة دفع متكاملة تعمل بالطاقة الريحية، تشمل هندسة متطورة وخدمات دعم شاملة طوال دورة حياة النظام. تستخدم أنظمة WindWings® الخاصة بنا تقنية فريدة من نوعها للأجنحة الصلبة ثلاثية العناصر، والتي حازت على اعتماد هيئات التصنيف DNV وBV وLR وCCS. وهذا يمنح متخذي قرارات الشراء الثقة اللازمة. وقد أثبتت هذه الأنظمة قدرتها على توفير ما يصل إلى 30% من الوقود على الطرق الرئيسية، كما أنها تعمل بكفاءة عالية في أكثر من 20 ميناءً أجنبيًا، ما يجعلها تلبي متطلبات اللوائح الحكومية والشركات الساعية إلى خفض التكاليف. يقدم فريقنا الفني تحليلًا للتوافق، وإدارةً لعمليات التركيب، ودعمًا مستمرًا لتحسين الأداء، مصمم خصيصًا ليتناسب مع خصائص التشغيل الخاصة بأسطولكم. تواصلوا معنا info.cn@cm-energy.com للحديث عن كيف نظام الإبحار الآلي يمكن لتقنية التقاط طاقة الرياح التلقائية أن تساعد في وضع استراتيجية لجعل سفنك أكثر كفاءة وتسريع خطتك لتقليل انبعاثات الكربون.
1. المنظمة البحرية الدولية. "الدراسة الرابعة للمنظمة البحرية الدولية بشأن غازات الاحتباس الحراري لعام 2020: التقرير الكامل والملخص التنفيذي." لجنة حماية البيئة البحرية، 2021.
2. هيئة تصنيف DNV. "أنظمة الدفع بمساعدة الرياح: قواعد تصنيف السفن". المعايير والإرشادات البحرية، 2023.
3. تيليغ، فابيان، وآخرون. "تحليل أوجه عدم اليقين في التنبؤ باستهلاك وقود السفن: من بيانات المستشعرات إلى الملفات التشغيلية." مجلة علوم وهندسة البحار، المجلد 8، العدد 12، 2020.
4. المفوضية الأوروبية. "مبادرة FuelEU البحرية: مقترح تنظيم استخدام الوقود المتجدد والمنخفض الكربون في النقل البحري." وثيقة سياسة الصفقة الخضراء الأوروبية، 2021.
5. لويدز ريجستر وUMAS. "دفع السفن بمساعدة الرياح: أداء التكنولوجيا والسيناريوهات التشغيلية". تقرير بحثي حول إزالة الكربون من القطاع البحري، 2022.
6. كوينهاردونو، إيكو إس، وآخرون. "تحليل كفاءة الطاقة لأنظمة دفع السفن بمساعدة الرياح من خلال التحقق من صحة ديناميكيات الموائع الحسابية." المجلة الدولية للابتكار والبحوث في الهندسة البحرية، المجلد 7، العدد 2، 2022.