由海洋提供动力的革命船

菲律宾传统的三体船正在重新设计，其动力不是来自化石燃料，而是来自海浪的能量。

我们站在沙邦港的倾盆大雨中，等待轮到我们登上一艘邦卡(一艘传统的菲律宾船)，这艘船将把我们带到普林塞萨港地下河的入口处，这条河流经菲律宾西部岛屿省份巴拉望岛的一个洞穴下面。我们的棒卡终于到了，一艘主船体两边各有竹制支腿的三体船。

三体船在菲律宾水域是常见的景象。这个国家在早期的军舰中率先采用了这种设计，然后在其传统的帆船和渔船上采用了这种设计。作为一个岛国，菲律宾依靠船只-船只、渡轮和货船-在其7000多个岛屿上运送人员和货物。但它的货船和客船船队是该国温室气体排放的最大贡献者之一。2012年，交通运输业是中国能源部门第二大温室气体排放源，仅次于供暖和电力。

2010年，全球所有运输排放的9%来自国际和沿海航运。与公路运输72%的排放量相比，这是一个很小的数字，但这使航运处于与占运输排放10.6%的航空相似的水平。由于到2023年，世界海上贸易量预计将以每年3.8%的速度增长，航运业的排放量可能也会增加，除非海上交通的增长可以与排放脱钩。

菲律宾的一种新的船舶设计希望通过利用波浪的力量而不是对抗波浪的力量，提供该国通常的邦卡的低碳替代品。这艘船是一种混合动力船型，最初使用多台内燃机推进，但在开阔水域巡航时改用波能。

这艘海船是乔纳森·萨尔瓦多(Jonathan萨尔瓦多)的创意，他是一名海洋工程师，也是造船公司Metallica海洋咨询、制造和服务公司的所有者，他的灵感来自于传统的邦卡的设计。

萨尔瓦多说：“支腿的工作是提供稳定性，这样棒卡就不会倾斜。”“但我也注意到，每次波浪撞击支腿时，支腿不断地对波浪的向上和向下运动做出反应。如果我们能把这个反应--这个动能--转化成电能，会怎么样？“。

任何在海水中涉水的人都会熟悉波能的工作方式。有时，海浪足以把你推回岸边，或者高到足以把你推倒。俄勒冈州立大学(Oregon State University)机械工程教授布莱尼·杜邦(Bryony DuPont)说：“波浪有很大的动量，就是你在水中感受到的那种动量。”“波浪能利用这种动量，有时是原样，你只需要波浪的运动，有时我们捕捉到这种动量，并迫使它通过发电的机械。”

这艘混合动力三体船有这种机械--波能转换器--它的支腿上集成了液压泵。当水泵在波浪中移动时，它们收集这些波浪的动能，将它们的动能转化为电能，然后电能将被馈送到发电机中，发电机将为船只供电。然后，电力通过马达提供推进力。三体船遇到的波浪越多，它从这些波浪中产生的能量就越多。

混合动力三体船的建造始于2018年，预计在Metallica造船公司和阿克兰州立大学的合作下于2020年初完工。但2019年的一场台风推迟了该项目，由于新冠肺炎大流行，今年实施的社区隔离充其量导致了骨骼劳动力，往坏了说导致该项目陷入停滞。尽管存在这些困难，该团队的目标是在2020年底之前完成建造这艘船，并计划在2021年第一季度进行为期三个月的海试。该船预计可搭载100名乘客、4辆面包车和15辆摩托车。

混合动力三体船使用波能可能是朝着减少菲律宾对柴油等破坏环境的燃料需求迈出的重要一步。随着波浪能抵消汽油的使用，萨尔瓦多和他的团队的目标是将这艘船的碳排放量与最现代化的大型航运公司相比减少三分之一。

波能转换器也将受益于这艘船的传统三体船设计。美国太平洋西北国家实验室海洋科学实验室的机械工程师罗布·卡瓦格纳罗(Rob Cavagnaro)说：“波浪能量需要系统的一部分相对于另一部分运动。”“拥有相对于中心船体可以升起或上下移动的支腿可能非常适合这一目的。”

但是，以一种有效的方式转换波的高力、低速运动可能是一个挑战。Cavagnaro说：“沿途可能有许多损失来源，从液压系统中的摩擦到发电机中的热量。”仍然存在的工程挑战是将这些损失降至最低。

另一个障碍将是设计一种小到足以满足船的尺寸的波能转换器。杜邦说：“波能转换器通常越大，就会产生更多的能量，但是如果它们太大，以至于波浪不能移动它们，那么就不能有效地获得动力。”

菲律宾工业、能源和新兴技术研究与发展委员会(Philippine Council for Industry，Energy and Emerging Technology Research and Development)的高级科学家雷切尔·哈巴纳(Rachel Habana)表示，即便如此，该国颇受欢迎的旅游岛屿长滩岛的一家私营公司已经表示，一旦这艘船下水，该公司就有兴趣运营它。菲律宾工业、能源和新兴技术研究与发展委员会负责监督三体船的开发。她说：“我们设想菲律宾公共海上运输的未来将是安全、绿色、排放更少的，我们看到三体船将这一愿景变成现实。”

但到目前为止，混合动力三体船还只是一个原型。阿克兰州立大学(Aklan State University)渔业和海洋科学学院项目负责人兼校园主任亚斯明·蒂罗尔(Yasmin Tirol)表示：“因为我们拥有这艘船的新技术，我们需要一个技术验证步骤，然后才能进行全面商业化。”“我们已经对波能转换器进行了一些测试建模，但我们必须研究它的实际性能，并对其进行优化。”

成本是另一个问题。该项目的资金为7600万菲律宾比索(120万GB；150万美元)，但萨尔瓦多估计每艘船的商业级成本将达到2.5亿菲律宾比索(400万GB；500万美元)或更多。为了保持较低的费用，三体船至少80%的零部件是从当地采购的，而整个制造和组装过程都是在国内完成的。留在当地也为提高菲律宾造船和船舶工程劳动力的技能提供了机会，并允许规模较小的造船厂和该国庞大的海员劳动力参与其中。

萨尔瓦多将目前的三体船称为“系列一”原型，并计划推出更雄心勃勃的系列二和三版本，利用波能帮助发动机产生更多动力，甚至完全为船提供燃料。但考虑到大型现代船只对电力的巨大需求，这可能是一项艰巨的壮举。Cavagnaro说：“波浪与船相互作用时可获得的能量可能不足以满足推进所需的全部能量。”“这还取决于海浪的大小和长度--能量最高的海浪是那些穿行起来不舒服的海浪。”

波浪能船是一项新兴的技术，哪种方式是从海洋中获取能量的最佳方式还有待观察。例如，Autonaut，一种无人驾驶的水面舰艇，使用箔片收集波能以供推进。与此同时，最常见的波浪动力船的设计理念是使用像海豚踢腿或鲸鱼尾巴一样移动的鳍来推动船前进。所有这些都还没有成为主流，或者还没有应用到更大的海船上。

但对于在菲律宾群岛之间波涛汹涌的水域航行的任何船只来说，将这种搅动的能量转化为向前运动是一个诱人的前景。人们希望，这种丰富、清洁的资源在海上的应用将与其更成熟的可再生能源风能一样广泛。

杜邦说：“我认为，任何在海洋中冲浪、游泳或坐过摇摆船的人都曾考虑过海浪的巨大力量。”“看到聪明的点子来自灵感的火花--来自与海洋的联系，这是令人兴奋的。”

报道这篇报道的旅行排放是0千克二氧化碳。据估计，这篇报道的数字排放量为每页浏览量1.2克至3.6克二氧化碳。在这里了解更多关于我们如何计算这个数字的信息。

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