Uued tuuled laevanduses

Loo autor, Martin Ligi, on TÜ doktorant keskkonnatehnoloogia erialal, keskkonnaseire suunal ning ühtlasi insener Tartu Observatooriumi Atmosfäärifüüsika osakonna Taimkatte seire töörühmas. Hetkel resideerub ta välisspetsialistina Hollandis. 

Laevanduse ajalugu võib alustada hetkest, mil inimesed hakkasid suuremate puujuppide ujuvust kasutades veekogusid ületama. Päris kaua aega kasutati edasi liikumist vaid taastuvaid energiaallikaid, milleks olid tuul, vool ja kondimootor, kuid aastal 1803 muutus kõik, kui Robert Fulton lisas laevale aurumootori ning pool sajandit hiljem valmis ka ainult auru jõul liikuv laev. Edaspidi on kasutusele võetud erinevaid taastumatuid energiaallikaid, et rajada maailmamerele hiiglaslik laevastik, mis just keskkonnale erilist lahkust üles ei näita. Õnneks on kümneid aastaid muudest tööstustest hiljem hakatud ka laevanduses loodussõbralikkusele rohkem tähelepanu pöörama.

Mõned aastad tagasi hakkas Tallink ostma uusi kiiremaid ja ökonoomsemaid parvlaevu, mis iseenesest on tervitatav nähtus, kuid kuivõrd rohelised need tegelikult on, ei oska öelda. Kindlasti ei tasu siit loota mingeid radikaalseid uuendusi. Parimal juhul on ehitamisel lähtutud roheliste laevade projektis leitust, mille kohta saate täpsemalt lugeda aadressil internetist. 

Antud tekstis keskendun siiski rohkem lennukatele ideedele, mis ehk kunagi ka massilist kasutust leiavad. Kuigi mitmedki tehnoloogiad on juba läbinud esimesi edukaid katsetusi merel, siis seni julgeima disaini „The Orcelle“ (joonis 1) on loonud Skandinaavia laevandusettevõte Wallenius Wilhelmsen, kes lähtuvalt enda erialast, ehitasid autotransportööri, mis vastab tänapäeva kiiruslikele ja mugavuslikele standarditele ja kombineerib teadaolevaid tehnoloogiaid sealjuures ainult taastuvaid energiaallikaid kasutades.

Joonis 1. E/S Orcelle

Tuul ja päike. Kui tuuleenergia kasutamine pole midagi uut, siis uutes lahendustes on rohkem tähelepanu pööratud purjete multifunktsionaalsusele. Laeval, mille kaubaruum on umbes 14 jalgpalliväljaku suurune, on kolm hiiglaslikku purje. Kõik on valmistatud hästi kergetest ja vastupidavatest materjalidest ning lisaks sellele on kaetud ka päikesepaneelidega. Valdavalt ongi uute purjede juures lisatud, et need peaksid olema võimelised kasutama ka päikeseenergiat. See teeb nende valmistamise kindlasti kallimaks, kuid efektiivsus kasvaks oluliselt. Igal pool maailmas on väiksemate aluste peale pandud katsetusteks päikesepatareisid, kuid alati on tegemist elektri tootmist võimaldava üksusega. Kuskilt pole veel kuulda olnud majadelt juba väga tuttavate päikesepaneelidest, mille eesmärk on toota soojust mitte elektrit, väga põhjas ja väga lõunas töötavad suured laevad võiksid selliste lahenduste uurimise peale mõelda. Ametlikult sõlmisid 2008. aastal alternatiivsete lahenduste tootja SolarSailer ja Hiina suurim laevakompanii COSCO group koostöölepingu, et konteinerlaevadele luua päikesepatareidega purjed, kuid arengu suhtes tsiteeriksin Hiina firma 2010. aasta jätkusuutlikkuse raportit: „COSCO Group is actively researching on the development of substitute energy in the future, and is researching on the possibility of adopting nuclear power, wind power and solar energy as ship power.“

Laineenergia. Tegemist on uuemat tüüpi energiaga, mis toodab energiat üksusest, mis üldiselt on laevadele ainult raskuseks, mida on vaja ületada, olnud. Orcelle’l on 12 „uime“ mis on võimelised laineenergia muutma mehaaniliseks energiaks, mis oma olemuselt peaks toimima sarnaselt delfiinide edasi liikumisega, elektriks või vesinikuks. Uimed võivad kasutada ka laeval olevaid teisi energiaallikaid, et laeva edasi liigutada. Selliste uimede erinevus purjedest seisneb eelkõige selles, et need on võimelised liigutama laeva soovitud suunas hoolimata lainete liikumise suunast. Teiseks on lained olemas ka tuulevaikse ilmaga. Edukaimad katsetused (seisuga jaanuar 2009) pärinevad 2008. aastast, kui 69 aastane jaapanlane Ken-ichi Horie sõitis laineenergia abil edasi liikuva ja vajaliku elektrit päikesepatareidega tootva paadiga (joonis 2) Havailt Jaapanisse. Selle laeva kiirus oli kuni kümme korda väiksem kui üldiselt suurtel tankeritel, kuid läbis seni pikima vahemaa laineenergial põhineva alusega.

Joonis 2. Laineenergiat rakendava purjeka „mootor“

Kütuseelement. Hoolimata kõigest eelnevast peaks poole Orcelle kütusemahust katma kütuseelement. Sellises süsteemis segatakse elektri saamiseks kokku puhas hapnik ja vesinik ning lisasaadusteks on vesi, aur ja soojus. Saadud energia peaks tööle panema uimed, varustama ülejäänud laeva elektriga ja lisaks panema tööle ka kaks laeva taha võimast veejuga tekitavat süsteemi. Viimasega kaotatakse vajadus seniste sõukruvide järele. Süsteemi suur pluss on kohapealne vesiniku tootmine, milleks vajaliku energia saadakse uimede abil lainetest.

Laeva disain. Olulist energiakokkuhoidu annab ka säästlik planeerimine. Mida voolujoonelisem on auto seda stabiilsemalt püsib see teel ja kulutab vähem kütust. Samamoodi on ka laevadega. Konkreetne laev on pentamaraan, kus siis üks peenike ja lainetest hästi läbi murdev kogu laeva pikkune kest asub laeva keskel ja stabiilsust lisavad neli äärtel paiknevat tuge. Selline disain tagab piisava stabiilsuse tormisemal merel ning annab parema läbivuse, sest hõõrdepind veega väheneb. Lisaks kaob sellise kuju puhul ära vajadus ballastivee järele, mis oluliselt vähendab liikide sunnitud rännet ja ohtlike võõrliikide sattumist teistesse vetesse, kuid selle probleemi kirjeldamine vajaks juba uut postitust.

Suur võit on saavutatud ka uudseid materjale kasutades. Nii on kergeid materjale, näiteks alumiinium ja termoplastik, kasutav alus võimeline vedama 50% rohkem autosid kui sama suur praegu eksisteeriv laev. Suuresti on see tingitud ka ballastivee vajaduse kaotamisest.