Климатический кризис вдыхает новую жизнь в парусные суда

Грузовые суда – одни из самых злостных источников загрязнений окружающей среды среди транспортных средств, ведущих к изменению климата на всей планете. На морские перевозки приходится около 3% глобальных выбросов парниковых газов в атмосферу. «Может ли насчитывающая не одно столетие технология приведения судна в движение силами давления ветра, приложенными к парусам, помочь сделать их чище?» – задается вопросом обозреватель и писатель Пэган Кеннеди.

Совершенный шедевр или Корабль Дьявола 

В феврале 1912 года жители Лондона заполнили док на Темзе, чтобы поглазеть на Selandia – судно, которое могло идти по воде без парусов и дымовых труб. Уинстон Черчилль, который в то время был министром, отвечавшим за Британский Королевский флот, назвал его «самым совершенным морским шедевром ХХ века». Однако за то время пока Selandia совершала свое кругосветное путешествие, нашлись и те, кто был так напуган видом движимого «неведомой силой» судна, что окрестили его Кораблем Дьявола.

Selandia, датское судно длиной 370 футов, было одним из первых морских судов, работавших на дизельном топливе. Так называемые дьявольские корабли открыли новую эру использования нефти для морских перевозок: к ХХI веку почти 90% продукции в мире перевозилось на флоте с дизельным двигателем. Судоходная отрасль создала уникальную цепочку поставок, когда яблоко с другого конца света часто стоит дешевле, чем яблоко из соседнего сада.

Новая жизнь Avontuur

Однако дизельные суда не вытеснили парусные, которые когда-то господствовали на морских просторах. В 1920 году голландский судостроитель сконструировал парусную шхуну Avontuur, отправив ее на перевозку грузов, чем она и занималась до конца столетия. В 2012 году Avontuur даже перевозила пассажиров на побережье Нидерландов. 

Шхуна, которой было уже более 90 лет, готовилась занять место в каком-нибудь музее или отправиться на слом, но в том же году Организация Объединенных Наций выпустила доклад по климату, в котором предупреждалось, что планета приближается к эпохе экстремальных погодных условий и стихийных бедствий, когда аномальная жара, природные пожары и штормы могут стать обычным явлением. В работе отмечалось, что люди в силах предотвратить эти кризисы, но только, если в кратчайшие сроки начнут действовать, чтобы покончить с зависимостью от ископаемого топлива.

Два года спустя немецкий капитан дальнего плавания Корнелиус Бокерманн, работавший с нефтяными компаниями, купил Avontuur и сделал шхуну флагманом компании Timbercoast. Его целью было устранить загрязнения, источником которых являются грузоперевозки. Бокерманн из личного опыта знал, какой огромный вред причиняют дизельные суда окружающей среде: в открытом море, вне досягаемости большинства природоохранных норм, потомки Selandia сжигают миллионы галлонов вязкого шлама, остающиеся в результате процесса очистки нефти. Он понимал, что судоходная отрасль была одной из самых «грязных» на планете, являясь источником примерно 3%  всех выбросов в атмосферу, пагубно сказывающихся на климате. По этому показателю она почти сравнялась с авиационной отраслью. 

После реконструкции Avontuur  Корнелиус Бокерманн нанял небольшой экипаж, взял себе в помощники несколько бывших коллег и вернул шхуну в эксплуатацию. Судно могло перевозить на борту всего около 100 тонн груза – мизерный объем по сравнению с мощностями контейнеровозов, которые на тот момент могли нести более 20 тысяч тонн. 

Несмотря на это, клиенты находились: Avontuur нанимали для доставки кофе, какао, рома и оливкового масла.

Компания Бокерманна – одна из немногих, основанных на провокационной идее: что если бы история судоходства могла послужить вдохновением для его будущего? На протяжении веков для перевозки грузов морем использовалась чистая энергия ветра, а значит, может и сейчас. По мере того как климатический кризис обострялся, а пандемия коронавируса выявляла слабые места в глобальных цепочках поставок, движение за обезуглероживание судоходства получало более широкое распространение. То, что когда-то было мечтой нескольких предприимчивых идеалистов, превратилось в возможность для бизнеса, за которой охотятся и стартапы, и транснациональные корпорации.

«Мир, каким вы его знаете, больше не существует»

Кристиан Де Бекелаер, антрополог, который занимался исследованиями в только зарождающейся области экологически чистого судоходства, присоединился к команде Avontuur в феврале 2020 года. Он находился на борту уже около трех недель, когда 17 марта точечно-матричный принтер выдал экстренное сообщение, которое Бокерман отправил на судно с берега. «Мир, каким вы его знаете, больше не существует», — говорилось в сообщении. Карантин из-за коронавируса привел к закрытию границ и портов в десятках стран. Де Бекелаер и остальные члены экипажа теперь на неопределенный срок остались на борту Avontuur.

В Мексиканском заливе они заново открыли для себя реальные трудности, с которыми сталкивается транспорт, приводимый в движение силой ветра. Шхуна несколько недель петляла зигзагами, припасы на борту истощились. После того, как фрукты и овощи закончились, экипаж перевели на сухой паек. Повар переживал из-за того, что у них кончался газ, на котором работала кухонная плита. Пандемия вообще принесла много неприятных открытий, продемонстрировав, насколько уязвимой может быть судоходная отрасль. 

В 2020 году многие  порты были закрыты, а огромное количество судов застряли в море, в результате полки магазинов опустели, а покупатели месяцами ждали заказанные товары, например, автомобили и холодильники. 

В следующем году Ever Given, контейнеровоз размером с Эмпайр-стейт-билдинг, сел на мель посреди Суэцкого канала. В результате морской путь, соединяющий Европу и Азию, оказался заблокирован. Цены на нефть росли, а танкеры, перевозившие почти 10% ее суточного потребления в мире, ждали, своей очереди. 

Де Бекелаер говорил, что внезапное внимание общественности к судоходной отрасли вдохнуло новую жизнь в деятельность активистов, которые уже давно пытаются заставить грузоотправителей сделать транспорт, на котором они перевозят грузы, экологически чистым. Так, в 2021 году объединение групп активистов в области экологии и здравоохранения запустило кампанию Ship It Zero, призывающую крупные розничные торговые компании, включая Target и Walmart, пользоваться для доставки товаров услугами только тех грузоперевозчиков, которые «предпринимают активные меры по прекращению вредных выбросов» и «уже сейчас подписывать контракты на перевозку товаров на первых в мире судах с нулевым уровнем выбросов».

В январе де Бекелаер опубликовал книгу Trade Winds («Пассаты»), в которой рассказал о пяти месяцах, проведенных в море во время пандемии. Его история попутно является призывом к более экологически чистому судоходству. Он пишет, что те выбросы, которые ежегодно производит мировой торговый флот для перевозки 11 млрд тонн грузов эквиваленты всем выбросам, которые за год могли произвести 50 тысяч таких городов как Лондон, или примерно 1,5 тонны на каждого человека на планете. По его мнению, потребители и корпорации должны взять на себя ответственность за причиняемый ими ущерб окружающей среде. И начать можно с того, что вернуть в эксплуатацию парусные суда.

180 идей 

Чтобы ветровая энергия двигала вперед судоходную отрасль, эту технологию должны взять на вооружение крупнейшие бизнес-игроки. В 2018 году Cargill, крупнейшая частная американская компания, обязалась сократить непосредственно выбросы парниковых газов на 10% в течение семи лет. Пять месяцев спустя морское подразделение этой компании, которое управляет флотом из примерно 600 судов, объявило о запуске инициативы CO2 Challenge: изобретателям всего мира было предложено выдвинуть новые способы сокращения углеродных выбросов с грузовых судов.

Cargill ежегодно перевозит более 200 млн тонн грузов, включая соевые бобы, удобрения и железную руду. Декарбонизировать такой большой бизнес непросто. В 2017 году объем выбросов от глобальных операций Cargill был сопоставим с объемом выбросов от нескольких миллионов автомобилей. В том же году экологическая группа Mighty Earth сообщила, что компания подпитывает вырубку лесов в Южной Америке, покупая соевые бобы в местах, где мегафермы поглощают леса. Поскольку леса хранят углерод, вырубка лесов также оставляет значительный углеродный след. К слову, Cargill однажды пообещала исключить вырубку лесов из своих цепочек поставок к 2020 году, однако сейчас компания перенесла этот срок на 2030 год.

Благодаря проекту CO2 Challenge компания Cargill открыла для себя немало новых областей, в которых она могла бы сократить загрязнение климата. «Мы сделали проект абсолютно открытым и принимали все идеи. В результате удалось собрать около 180 предложений, в том числе несколько совершенно безумных», – рассказал руководитель морского подразделения Ян Дилеман. 

Например, одно из предложений состояло в замораживании выбросов CO2 в виде сухого льда, другое – использовании атомоходов. Еще один участник прислал проект судна, питающегося от огромных аккумуляторов, настолько больших, что на нем почти не осталось бы места для груза. Некоторые из победивших работ звучали не менее сумасбродно, чем те, от которых отказались. В одной из них, стартапе под названием BAR Technologies, предлагалось использовать крылья вроде тех, которые есть у самолетов. По замыслу изобретателя, они должны были подниматься почти на 150 футов над палубой грузового судна.

Крылатая инновация

Идея приведения судов в движение с помощью жестких крыльев восходит к 1960-м годам и связано с именем английского инженера по аэронавтике Джона Уокера. Однажды его нога запуталась в веревках старенькой парусной яхты, и внезапный порыв ветра поднял Уокера в воздух. После унизительного инцидента он начал задаваться вопросом – почему за сотни лет своего существования парусники так мало эволюционировали? Разве нельзя было как-то усовершенствовать эту запутанную систему веревок и мачт?

В 1969 году в новостях показали Уокера – подтянутый бородатый мужчина, как из рекламы Old Spice, за штурвалом судна Plane-Sail Trimaran. Однажды он сказал, что вести лодку – очень похоже на то, как управлять самолетом. Там, где должен был быть грот, торчали, поднимаясь прямо в небо, четыре жестких паруса, напоминавшие повернутые вертикально оконные жалюзи: каждый из них имел форму аэродинамического профиля и создавал прямую тягу. Эти крылья-паруса позволяли эффективнее, чем обычные тканевые, «улавливать ветер»: теперь Уокеру не нужно было поворачивать всю лодку под определенным углом – было достаточно просто покрутить рукоятку, и крылья над его головой поворачивались таким образом, чтобы лодка двигалась, куда нужно. Джон Уокер стал одержим своим творением. «Моя жена жаловалась, что я не тот человек, за которого она вышла замуж, и она права», – сказал он репортеру в 1970 году.

В период энергетического кризиса 1970-х Уокер задался другим вопросом – может ли его крылатая яхта помочь в решении экологических проблем? Основав компанию под названием Walker Wingsails, он построил демонстрационные суда, а уже в 1989 году рекламировал круизную парусную яхту, которой может управлять «один человек легким движением кончиков пальцев». Его видение судоходства без выбросов теперь кажется намного опережающим свое время. 

«Используя лишь свободный чистый морской ветер, технология Wingsail Walker может внести ценный вклад в борьбу с загрязнением и парниковым эффектом», – говорилось в рекламе. В 1991 году New York Times назвала его крылатую инновацию «самой радикальной парусной лодкой, которая когда-либо заходила в гавань». Но не все отзывы были положительными. Несколько лет спустя, когда в одном журнале подвергли сомнению эффективность созданных им крыльев-парусов, Уокер подал на издание в суд за клевету. Дело приобрело широкую огласку, и хотя Уокер его выиграл, его компания разорилась.

Побить рекорды

На рубеже XXI века конструкторы экспериментировали с крыловидными парусами с другой целью: они хотели побить рекорды скорости гоночных яхт. Участники Кубка Америки, самой престижной регаты в США, продемонстрировали, что комбинация жестких парусов и гидрокрыльев, которые работают под водой как крылья самолета, способна двигать яхты по поверхности воды. Крылатые катамараны, которые выглядели как морские птицы, охотящиеся за рыбой, оказались настолько быстрыми, что в 2010 году  для участия в Кубке Америки их выделили в отдельный класс. После того, как Кубок запретил участникам испытывать свои модели в водяных бассейнах и аэродинамических трубах, многие команды занялись компьютерным моделированием и стали создавать сложные симуляции яхт, скользящих по виртуальным океанам.

В преддверии Кубка Америки 2017 года британская команда наняла группу инженеров-конструкторов и создала один из самых мощных в мире парусов-крыльев. Их яхта проиграла гонку, но конструкторы решили продолжить совместную работу, образовав стартап BAR Technologies. 

Год спустя компания выиграла контракт Cargill на установку собственных парусов WindWings на сухогруз.

Согласно расчетам авторов, оснащенное крыльевыми парусами дизельное судно  может снизить расход топлива на 30%. Элизабет Линдстад, главный научный сотрудник независимого аналитического центра Sintef Ocean, который консультирует морские компании, назвала цифру оптимистичной, но возможной, по крайней мере, на  судоходных путях при благоприятных ветровых условиях. Пол Склавунос, профессор военно-морской архитектуры и морской инженерии Массачусетского технологического института, согласился с ее оценкой. По его словам, снижение расходов топлива в таком масштабе может изменить экономику судоходства. Многие транснациональные компании, в том числе Cargill, берут суда в лизинг у судостроителей и оплачивают расходы на топливо. Затраты на бункер для сухогруза могут превышать $24 тысячи в день. «Если компания дополнительно оснастит одно судно крыльевыми парусами, то сможет экономить тысячи долларов в день и окупить свои вложения через год или два, – считает Склавунос. – Очевидно, что это относительно недорогая технология. И определенно есть смысл в нее вкладываться».

Ветровая тяга – не для всех типов судов 

Согласно докладу Международного совета по чистому транспорту, на контейнеровозы приходится около 23% всех выбросов от морских судов, но представляется достаточно трудной задачей втиснуть паруса на палубу, до отказа забитую металлическими контейнерами. Напротив, сухогрузы, на которые приходится примерно 19% выбросов, являются идеальной лабораторией для тестирования парусных технологий благодаря их открытым палубам и относительно небольшим размерам. То же самое касается специализированного флота, который перевозит автомобили, грузовики и поезда. Для грузовых операций на этих судах краны практически не используются, груз, как правило, находится в трюмах, поэтому на палубе остается достаточно места для размещения паруса.

Конечно, можно просто установить крыло самолета на палубе судна и ждать, что оно начнет работать. Крылья самолета обеспечивают подъемную силу, но используют реактивные двигатели для создания тяги; крыльевой парус, напротив, должен обеспечивать собственную тягу. Сейчас инженеры изучают, сколько крыльев они могут втиснуть на палубу судна, и как высоко их можно поднять, не создавая угрозы остойчивости. Сейчас уже разработаны такие крыльевые паруса, которые могут складываться или выдвигаться, чтобы не задевать мосты или краны. Cargill планирует испытать свой первый комплект крыльев WindWings на коммерческом маршруте в начале июля. 

Также в этом году BAR Technologies устанавливает свою разработку WindWings на одно из судов компании Berge Bulk. «Если заглянуть на три или четыре года вперед, мы увидим сотни построенных крыльев», – убежден генеральный директор BAR Technologies Джон Купер. 

Судно на дизельном топливе, которое было модернизировано и оснащено крыльевыми парусами, загрязняет окружающую среду намного меньше, чем его «коллеги», но все равно это не будет судно с нулевыми выбросами. «Мы знаем, что использование силы ветра само по себе не приведет нас к нулевым углеродным выбросам», – признает Ян Дилеман. В будущем судам, скорее всего, придется перейти с «грязного» топлива на альтернативное, с низким уровнем выбросов углекислого газа. У Cargill в производстве четыре судна, работающих на метаноле, который производит гораздо меньше выбросов. Однако в настоящее время большая часть имеющегося на рынке метанола это – «коричневый» метанол, он производится из ископаемого топлива.

Биометанол можно производить из сельскохозяйственных отходов или морских водорослей, другое «чистое» топливо, зеленый водород, получают методом электролиза воды. Однако эти виды топлива пока еще большая редкость, потому что никто еще не придумал, как производить триллионы галлонов такого топлива с низкими затратами.

Почему бы кардинально не переосмыслить конструкцию грузовых судов, с тем, чтобы они могли выжать максимум из энергии ветра? Элизабет Линдстад из Sintef Ocean и ее коллеги убеждены, что суда будущего должны сочетать ветровую тягу с тонким корпусом, снижающим сопротивление. По их оценкам, суда, спроектированные таким образом, смогут сократить потребление топлива на целых 50%. Кроме того, может понадобиться пересмотреть маршруты судов с учетом районов пассатов, которые практически не принимались во внимание в эпоху дизельного топлива.

Чем лучше, тем лучше

Несколько месяцев назад в Луненбург, Новая Шотландия, предприниматель, работающая в области устойчивого судоходства, Даниэль Сауткотт проводила презентацию своей компании Veer Group. Собравшиеся примерно 50 человек, в основном представители местного судоходного сообщества, застыли в недоумении, когда на экране появилось изображение парусного судна, которое она представляла. Оно выглядело как призрак традиционного трехмачтового клипера, но без тросов и канатов. Один мужчина удивлено произнес: «Я не вижу такелажа». Сауткотт объяснила, что Veer Group использовала парусную систему под названием DynaRig, которая была протестирована на двух яхтах класса «люкс»: Maltese Falcon и Black Pearl. Хотя паруса сделаны из ткани, а не из жестких панелей, у них есть кое-что общее с крыльевыми парусами: они имеют форму широких крыльев самолета и управляются с помощью компьютера. Каждая мачта может поворачиваться более чем на 180°.

По словам Даниэль Сауткотт, идеальным грузом для первого судна Veer Group могло бы быть что-то вроде дорогой дизайнерской обуви: у нее высокая  наценка, зато весит она мало, а покупатели готовы платить больше за модный и качественный товар. Представьте себе модников, продолжала она, которые готовы платить высокую цену за доставку с нулевыми выбросами. Согласно чертежам, судно могло развивать скорость до 18 узлов или более 20 миль в час только за счет силы ветра. Когда она закончила презентацию, казалось, что царивший в помещении скептицизм сменился ликованием: Сауткотт поставила под сомнение основное правило судоходной отрасли – чем дешевле, тем лучше, предложив новое – чем лучше, тем лучше.

Однако всех смущал один вопрос: сможет ли она построить бизнес в отрасли, где обычно выигрывают те, у кого затраты ниже. На это Сауткотт ответила, что главным для высококлассных ритейлеров является не стоимость, а скорость. Она усвоила этот урок в 2021 году, когда руководила компанией, которая строила деревянные парусные суда для доставки грузов. Ее потенциальные клиенты очень хотели арендовать грузовое судно с нулевыми выбросами, но только не в том случае, если оно «тащилось» так медленно, что к дате поставки прибавлялись дни или недели. Поэтому она обратилась к своему другу из  голландской фирмы Dykstra Naval Architects, которая проектирует классические и современные яхты. 

На климатической конференции COP26 в Глазго Сауткотт представила предварительные чертежи разработанного компанией Veer судна, который предполагалось строить из композитных материалов и стали. Вскоре после презентации своего предприятия она получила предложения от четырех инвесторов и смогла привлечь инвестиции на сумму $600 тысяч. На эти деньги она наняла инженеров Dykstra для составления технических проектов первого судна и собрала команду стартапа. Сауткотт рассказала, что ее инвесторы вложили в проект в общей сложности более $2 млн. Этого достаточно, чтобы обратиться за финансированием в банке и подать заявки на верфи на постройку первого судна Veer. Она надеется построить его в стране, где есть «зеленая сталь», которая производится без участия ископаемого топлива. Если ей это удастся, то она станет частью нового сегмента судоходного сектора, который намного меньше, чем сектор контейнеровозов и сухогрузов, но зато имеет более четкий путь к нулевым выбросам. 

Генеральный директор Dykstra Тис Никкельс сказал, что с усовершенствованными парусами и турбинами, которые могут заряжать аккумуляторы, уже можно построить быстроходное судно с мизерными выбросами. «На парусной яхте это вполне осуществимо», – считает он. 

Модернизировать суда – вверх

Есть еще как минимум одно направление, в котором можно модернизировать грузовые суда. «Чем выше вы поднимаетесь, тем выше скорость ветра», – объясняет Микаэль Разола, технический директор Oceanbird, шведской компании, являющейся подразделением Wallenius Marine. 

Исследователи Oceanbird использовали показания лидара, чтобы составить график давления ветра, начиная с поверхности океана и до высоты почти 700 футов. Компания разработала крылья для ро-ро судна, который должен быть спущен на воду уже в следующем году. Оно будет оснащено 6 высокими крыльями, которые поднимутся вверх на высоту более 130 футов. Вдобавок к крыльям у судна будет корпус из специального облегченного материала, обладающий аэродинамическими свойствами и уменьшающий сопротивление. Компания утверждает, что благодаря такой конструкции выбросы удастся сократить на невообразимые 60%. Однако расплатой за эффективность станет скорость: чтобы пройти обычным маршрутом, автомобилевозу с парусами потребуется на несколько дней больше, чем другим судам.

Wings для флота Cargill

В феврале 2023 года на заводе на окраине Шанхая, где рабочие спешат завершить строительство Wings для флота Cargill, представитель компании Yara Marine Technologies организовал виртуальную экскурсию по заводу. Он начал ее с того, что показал упрощенную схему крыльев, которая выглядела как инструкция для сборки мебели из Икеи. Мачта – металлическая труба с опорами, оснащенная панелями, которые будут ловить ветер, – эту конструкцию установят на вращающемся основании, чтобы поворачивать крылья. На этом ассоциации с Икеа закончились. Когда гид поднял свой телефон, то взору открылась стальная рама WindWing – ее должны были заполнить гидравлическими трубами и проводами для датчиков для измерения давление воздуха.

Далее гид отправился к сварочной площадке, где рабочие суетились вокруг лежавшей на боку мачты. Расположенная горизонтально, стальная рама походила на гигантский коридор с установленными на высоте 8-10 футов «лесами» для сварщиков, которые работали внутри. Экскурсия продолжилась до близлежащего дока, где на суда устанавливали мачты. Крылья были бы настолько огромными, что перекрыли бы линии обзора с палубы, поэтому вместо того, чтобы при управлении судном ориентироваться, как обычно, невооруженным глазом, экипаж бы полагался на цифровые камеры.

Ваша лодка – это весь ваш мир

Одна глава в книге Де Бекелаера Trade Winds, рассказывающая о его путешествиях на борту Avontuur, называется «Корабль Земля». Планета, пишет он, имеет нечто общее с морским судном. Земля постоянно находится под угрозой очередной чрезвычайной ситуации, и у ее жителей нет другого выбора, кроме как работать вместе, используя те ограниченные ресурсы, которыми они располагают. Он цитирует Эллен Макартур, британскую яхтсменку, которая установила мировой рекорд, совершив самое быстрое кругосветное плавание под парусом: «Ваша лодка – это весь ваш мир. То, что у нас есть с собой, это все, что у нас есть. Ничего больше». После ухода из парусного спорта в 2010 году она создала фонд, цель которого состоит в создании экономики замкнутого цикла, которая частично направлена на ликвидацию отходов и борьбу с загрязнением климата.

Де Бекелаер рассказал, что, когда ветер устроил Avontuur  засаду в Мексиканском заливе, экипаж переживал из-за истощения запасов и искал нетрадиционные способы использовать то, что у них было. Они пытались укрепить парус клеем, рыскали по палубе с термометром в поисках самых жарких мест, где можно было бы использовать солнечную энергию для приготовления пищи. Когда это не удалось, боцман сделал изоляционные накладки для кастрюль, что позволило экономнее расходовать газ. 

По окончании полугодового плавания экипаж Avontuur опубликовал совместное заявление: «Зашивая заплату на порванном парусе, сращивая изношенную веревку, проявляя творческий подход в условиях ограниченных ресурсов, мы узнали, что ничто никогда не ломается по-настоящему. Новые идеи и нетривиальные решения бьют ключом, когда весь ваш мир заключен в стальном корпусе». 

Автор: обозреватель и писатель Пэган Кеннеди (Pagan Kennedy) для newyorker.com; перевод – Елена Засыпкина, РПСМ; фото – Owen D. Pomery