DNV（ 挪威船級社）最新白皮書揭示，風力輔助推進可降低燃料成本與碳排放，為海運脫碳提供關鍵路徑。

這篇深度新聞基于2025年2月4日Ariane Morrissey在《全球新聞》發表的題為《專訪：DNV報告發現風力推進可成為“成本效益型”合規解決方案》的文章，并大量引用了DNV發布的白皮書。該白皮書評估了風力輔助推進系統（WAPS）在幫助船舶滿足當前及未來溫室氣體（GHG）排放法規中的作用，包括國際海事組織（IMO）的能效設計指數（EEDI）、現有船舶能效指數（EEXI）和碳強度指標（CII），以及歐盟排放交易體系（EU ETS）和FuelEU海事法規。

引言：海運脫碳的十字路口

航運業因其對全球溫室氣體排放的貢獻而日益受到關注，其排放量占人為CO?及其他GHG的相當比例。國際海事組織（IMO）和歐盟（EU）等監管機構正加緊制定排放法規，迫使船東、運營商及相關方投資新技術和運營優化以減少環境足跡。

在此背景下，風力輔助推進系統（WAPS）——包括旋筒風帆、吸力帆、剛性或軟帆及風箏系統——已成為潛力巨大的解決方案。它們利用風能補充或部分替代傳統發動機，從而降低燃料消耗并減少碳排放。DNV的白皮書全面闡釋了為何WAPS可能成為滿足未來碳強度要求及抵消合規成本上升的關鍵。

重塑行業的核心法規概覽

航運創新的驅動力常源于法規。多項規則、指南和市場措施正共同重塑船舶設計、建造與運營方式：

1.EEDI（能效設計指數）：要求新造船達到特定能效設計閾值。

2.EEXI（現有船舶能效指數）：將能效要求延伸至現有船舶，迫使船東進行改造或采取新運營措施。

3.CII（碳強度指標）：根據船舶單位運輸量的碳排放量進行績效評級（A至E級），推動船東持續提升能效。

4.EU ETS（歐盟排放交易體系）：將海運排放納入歐盟“總量控制與交易”框架，要求航運公司購買碳排放配額。

5.FuelEU海事法規：鼓勵或強制在歐盟水域使用低碳燃料，進一步對使用重油或船用柴油的船舶施加財務與運營壓力。

DNV白皮書指出，風力輔助推進可幫助管理或緩解這些措施的成本壓力。通過減少燃料消耗與排放，船東在EU ETS下所需購買的碳配額將減少，并更易達到EEXI和CII標準。

DNV白皮書的核心發現

《全球新聞》2025年2月4日的報道中，作者Ariane Morrissey指出DNV白皮書強調了以下要點：

燃料節省潛力：運營商與技術供應商報告年度燃料節省率在5%至20%之間，具體數值取決于船型、航線、航速及所采用的WAPS技術。

成本效益：DNV模擬顯示，考慮燃料支出、EU ETS合規成本及風力技術運營費用后，風力輔助推進可使年度總成本降低1%至12%（視場景而定）。

與未來燃料的兼容性：隨著行業向高價低碳/零碳燃料轉型，減少燃料總消耗至關重要。WAPS可降低替代燃料的需求量，提升其商業可行性。

法規協同效應：對于在歐盟水域或受IMO法規約束的船舶，風力推進可直接作為合規工具。其減排能力使船舶達到或超越EEXI和CII目標，同時規避部分EU ETS財務懲罰。

DNV模擬模型的深度解析

DNV對兩類船舶在2026至2044年間的成本效益進行了詳細建模：

1. 3,600載重噸雜貨船（短途海運）

• 僅在歐洲運營（受強效ETS機制影響，沿海航線風況多變）。

• 分析涵蓋旋筒風帆、吸力帆和翼帆等多種WAPS配置。

• 結果顯示，采用WAPS后年成本較基線場景下降4%至12%。

81,000載重噸Kamsarmax散貨船（遠洋運輸）

• 全球運營，但假定20%時間在歐盟水域（部分受EU ETS約束）。

• 模擬顯示年成本可減少1%至11%，歸因于燃料節省及EU ETS與FuelEU合規成本降低。

• 結果差異源于航線、航速及WAPS技術類型與數量的不同假設。

重要提示：DNV的模擬結果并非適用于所有船舶或航線。風況、船型設計和運營因素的巨大差異可能導致實際效果不同。

風力輔助推進系統的類型

DNV白皮書首席作者、高級總工程師Hasso Hoffmeister在《全球新聞》中強調，WAPS并非單一技術，而是包含多種系統，各有優劣：

• 弗萊特納轉子（旋筒風帆）
  垂直圓柱體，通過馬格努斯效應旋轉產生推力。自動化控制與低操作復雜性使其成為改裝熱門選擇。

• 吸力帆
  采用吸力機制優化氣流的剛性/半剛性帆，提升升力并提供額外推力。雖復雜但特定條件下效率更高。

• 翼帆
  空氣動力學設計的剛性/半剛性帆，形似機翼，具備高升阻比并可自動調節迎風角度。

• 軟帆
  耐用現代織物，模仿傳統帆船原理但材料升級，可折疊以適應停泊或惡劣風況。

• 風箏系統
  從船首部署，捕獲高空穩定強風。優勢在于風能穩定性，但需先進飛行控制技術。

每種系統在資本支出（CAPEX）、運營成本（OPEX）、機動性、船員培訓及甲板布局整合方面均有獨特考量。

經濟驅動力：碳定價的影響
對船東而言，WAPS的財務效益取決于未來燃料價格與碳成本。EU ETS已納入海運排放，且碳配額價格可能飆升，加劇傳統燃料船舶的財務負擔。

Hoffmeister在《全球新聞》中表示：

“我們確實看到了回報周期并不漫長……隨著法規趨嚴，未來若IMO實施全球碳定價，風力推進的成本優勢將更為顯著。”

換言之，即便WAPS安裝需要高額初始投資，在碳價與燃料價格攀升的背景下，投資回收期可能縮短。

風力輔助推進：通往替代燃料的橋梁

DNV白皮書指出，風力推進可作為氨、甲醇或氫等低碳燃料的“助推器”。由于這些燃料價格高于傳統重油，任何減少消耗的手段均有助于抵消成本。風能輔助可降低燃料總需求，從而提升替代燃料的競爭力。

此外，供應鏈限制與基礎設施不足阻礙了全球燃料轉型。風力推進可減少燃料需求量，延長船舶續航里程，緩解加注難題。

運營挑戰與考量

盡管優勢明顯，《全球新聞》與DNV白皮書亦指出以下障礙：

高初始資本成本：WAPS安裝需大量前期投資，回報周期因船型、航線及風況而異。

船體設計改造：部分技術需甲板加固、布局調整或穩定性修改。

船員培訓與管理：操作風力設備需專業化培訓或系統自動化。

性能波動性：風況不可預測，盡管氣象預報技術先進，實際效率仍取決于航線風況與運營策略。

盡管如此，DNV認為技術進步與數據分析將逐步降低運營復雜性。

加速adoption趨勢

白皮書指出WAPS應用正快速普及：

• 截至2025年1月，全球已有52艘風力輔助商船投入運營，另有97艘新造船訂單。

• 超半數應用船舶為油輪或雜貨船，顯示其在固定航線或適宜航速船舶中的潛力。

• DNV預計，隨著ETS成本上升與低碳燃料普及，這一數字將加速增長。

Hoffmeister表示，行業已從質疑風力推進的實用性轉向認可其“可靠性與節油效果”。下一步需標準化節油測量方法，向風險規避型船東證明明確投資回報。

標準化測量的呼吁
DNV報告與《全球新聞》均強調，缺乏統一的WAPS節油量化方法是阻礙廣泛接受的關鍵：

• 可信度：投資者需可靠數據以支持融資決策。

• 可比性：缺乏標準指標將導致不同船舶的節油數據不可直接對比。

• 合規性：歐盟或IMO需將WAPS納入官方框架，制定碳信用或減排量的標準化計算方式。

Hoffmeister指出：

“何為‘燃料節省’？看似簡單的問題卻難有統一答案，因各方對此理解不同。”

因此，航運業亟待IMO或船級社出臺正式指南，確保風力推進性能以統一透明的方式衡量。

延伸分析：對全球供應鏈的潛在影響
DNV白皮書聚焦單船經濟性，但更廣泛的全球供應鏈影響可能包括：

• 降低對化石燃料的依賴：若風力推進節省10%-20%燃料，整體船用燃料需求下降，或影響燃油市場價格。

• 長期運費下降？：若更多船舶采用WAPS降低成本，海運成本結構可能下降，但取決于船東如何傳遞節省。

• 企業可持續形象提升：貨主與托運人尋求供應鏈脫碳，使用WAPS船舶有助于實現其Scope 3排放目標。

• 港口與碼頭調整：部分港口需為旋筒風帆/翼帆船舶調整基礎設施，但現有WAPS多設計為可收放式。

隨著法規收緊與違規成本上升，WAPS或將成為船東維持成本競爭力的必選項。

展望未來：IMO全球碳價機制
若IMO在2027年實施全球海運碳定價（現為海洋環境保護委員會MEPC討論議題），航運業將迎來轉折點：

• 燃料價格上漲：高碳燃料成本上升，WAPS經濟性進一步凸顯。

• 技術競賽：全球碳價將加速風力推進及其他減排技術（如空氣潤滑系統、降速航行、先進船體涂層）的應用。

• 風險管理：提前部署WAPS可作為對沖未來碳價不確定性的手段，穩定長期運營成本。

在此背景下，DNV白皮書預示風力推進或成為脫碳戰略的主流組成部分，而非邊緣技術。

案例研究：實際應用
盡管《全球新聞》主要總結模型結果，現實案例已存在：

• Scandlines混合動力渡輪：在特定航線使用旋筒風帆，實現穩定節油。

• Norsepower：旋筒風帆解決方案提供商，已為“Maersk Pelican”號等油輪安裝旋筒風帆，報告顯著能效提升。

• 散貨船風箏系統：跨大西洋航線測試高空風箏，利用穩定風能。

• bound4blue：eSail電子吸力帆制造商，該技術已擴展到七艘船舶，日前完成了全球最大吸力帆的安裝工作，高達85英尺（26米）的新型風帆將裝配在名為" Atlantic Orchard"的果汁運輸船上。

這些試點項目的節油效果多與DNV預測區間吻合，但實際數據仍受航線風況影響。

未來船舶設計中的WAPS整合
白皮書強調，新造船設計階段整合WAPS可提高效率：

• 優化甲板布局：從設計初期規劃風力設備位置，避免與貨物操作沖突。

• 增強穩定性計算：船體設計預先考慮WAPS安裝的穩定性與安全性。

• 自動化調節：下一代船舶或整合傳感器與AI風控系統，實時優化性能。

此類設計演進可使傳統發動機、替代燃料與風力推進協同作用，實現最大減排。

行業觀點與聲音
除DNV外，多方海事利益相關者支持風力推進：

• 環保組織：如清潔航運聯盟等視其為“現成方案”，可在替代燃料普及前切實減排。

• 金融機構與保險商：為采用WAPS的船舶提供綠色融資優惠，降低資本成本。

• 租船方：大型貨主或要求租用低碳船舶，助力其可持續發展目標。

因此，盡管風力推進曾被視為復古方案，政策壓力、技術進步與利益方需求正將其轉變為21世紀航運的可靠解決方案。

破除對風力推進的誤解
長期存在的誤解是，風力推進僅是復古帆船的復刻，忽視現代航運對速度與載量的需求。實則：

• 自動化：現代WAPS多采用自動調節系統，減少船員干預。

• 輔助性：風力作為發動機的補充，船舶可保持穩定航期。

• 已驗證的投資回報：商業應用顯示系統可在碳成本上升背景下快速回本。

• 改裝可行性：即便超大型油輪（VLCC）或散貨船亦可安裝WAPS，且不影響載貨能力。

DNV白皮書強調，風力推進應被視為尖端現代技術，而非懷舊產物。

普及化的剩余障礙
盡管前景樂觀，核心問題仍存：

• 標準化：需統一節油與減排驗證方法。

• 法規認可：明確WAPS效益在EEXI、CII或ETS合規計算中的核算方式。

• 市場認知：許多航運公司持觀望態度，期待更多成功案例。

• 基礎設施：部分港口或擔憂船舶高度與甲板空間，但WAPS設計多考慮最小化干擾。

解決這些問題將決定風力推進從潛力技術轉變為行業標配的速度。

未來展望：2030年及以后
至2030年，海運業或將巨變：

• EU ETS全面實施：碳配額價格飆升，倒逼減排措施普及。

• 全球碳措施落地：IMO或推行全球碳定價，高碳航運競爭力下降。

• 低碳燃料普及：氨、甲醇或氫或更易獲取，但價格仍高于傳統燃料。

• 技術跨越：人工智能、物聯網與高精度氣象預報將優化風力航線，提升節油預測可靠性。

在此情景下，WAPS或成為新船標配，如同節能船體涂層等現有技術。

超越散貨船與油輪的應用
盡管當前WAPS應用以散貨船與油輪為主，其潛力可拓展至：

• 集裝箱船：已探旋筒風帆應用，盡管配載與甲板空間存挑戰。

• 滾裝船：甲板空間充裕，適合可收放帆或風箏系統。

• 郵輪：部分設計將帆或轉子融入，兼具減排與營銷價值。

• 漁船：小型船舶運營模式特殊，WAPS或成燃料成本困境的解決方案。

隨著各細分領域面臨減排壓力，新原型船或將涌現，推動WAPS應用擴展。

結論與啟示
DNV 2025年2月4日的白皮書為風力輔助推進在航運業的演進提供了及時洞察。在法規收緊、燃料價格飆升與全球脫碳浪潮中，WAPS的定位清晰：

• 實用合規工具：助力船東滿足EEXI與CII目標，減少EU ETS碳配額需求。

• 替代燃料的橋梁：通過降低燃料總耗，增強低碳燃料經濟性。

• 已驗證的技術：52艘現役船舶與97艘訂單表明，WAPS正從試點走向主流。

• 需標準化支持：行業需統一節油測量方法以釋放其潛力。

Hoffmeister在《全球新聞》中強調，風力推進已至臨界點：問題不再是“是否有效”，而是“如何高效實施并精準量化效益”。隨著航運業邁向脫碳未來，風能這一古老動力源或將以創新形態，引領新一代綠色船舶破浪前行。