画面中你正在看到的，是中国首创的风帆动力货轮-凯力号，它是全球首艘安装风帆的超大型原油船。中国为什么要研发风帆做动力的货船？重达30万吨的凯力号，究竟是如何实现靠风帆做动力的呢？凯力号的出现又将给我国带来什么样的改变呢？
我们先来看一组数据，全球商用船大约有七万多艘。其中一艘30万吨的巨轮，行驶一天就要耗费70到90万吨的燃油。每年因为世界航运产生的二氧化碳排放量，就已经高达十亿吨，占据了全球二氧化碳排放量的3%左右。如果任由这种情况继续恶化下去，预计到2050年，由航运业造成的二氧化碳排放量，就会超过全球排放量的17%，接近一个国家一年的二氧化碳排放量。
而它所带来的温室气体和海平面的上升，将进一步恶化我们的生存环境。在这个背景下，出于减少海洋污染的考虑。联合国海事组织发布了2050战略计划：要求截止到2030年，每个运输船舶的平均二氧化碳排放量将比2008年至少降低30％，而在2050年努力达到70％。而当各国的航运业苦苦寻找新的航行动力时，可再生无污染的风能就又重新出现在了人们的眼前。
其实，回顾古代人民的海运事业。早在蒸汽机运用于轮船以前，以风帆提供动力的船只就已经出现了。例如郑和下西洋所乘坐的宝船，整个船面上就扬着数面超大的风帆。而在现代化的进程中，中国也不是第一个开展风帆动力研究的国家。
早在2008年，德国制造的白鲸天帆号中就运用了风帆。白鲸天帆所用的风帆，帆布的面积在160平方米，由超轻合成纤维制造。外形类似于风筝悬挂在货轮上，靠风力为船只提供辅助动力。在风力和风向最理想的状态下，可以节省50%的燃油消耗。除此之外，日本也研制出了一种刚性U形翼型风帆。
这种风帆属于全封闭式船帆，由复合材料和可伸缩的钢梁制作完成，具备了风帆、旋转和垂直伸缩帆的功能。可以随时做出调整，确保货轮高效、节能的航行。不过，虽然德国和日本都研制出了风帆助力货轮。但是他们的风帆船舶技术并不成熟，只适用于量级不超过万吨的船只。而当下的货轮重量大多都超过了十万吨，所以德日的研发并不能真正解决油耗污染的问题。
而中国在2015年，启动了国家高技术船舶科研计划项目。克服了重重困难，于2018年11月13日，在大连交付了世界首艘风帆动力货轮-凯力号。凯力号以U型结构的翼型风帆和载重30.8万吨的级别，创新了国内乃至国际船舶业，填补了长期以来35万吨级东方船舶的空白。那么重达30万吨的凯力号，究竟是如何被风推着跑的呢？
凯力号全长超330米，两侧的风帆装置展开后达40米，排水量高达30.8万吨，超过6个航母。在凯力号建造的过程中，风帆角度的控制其实是一大难题。跟古代帆船的原理差不多，风帆助航装置需要根据风向风速及时调整帆位角，使风帆处于最佳操帆位置。另外，还要保证船体的重心稳定，避免在大风情况下船体的侧翻。
据大连船舶重工的高级工程师彭贵胜介绍，面对这些难题，凯力号采用了U型结构翼型风帆。其风帆由回转机构、桅杆和帆翼三部分组成，高39.68米、宽14.8米。回转底座最大外径为5.3米，底座中间圆筒直径为4.5米。参照空气动力学原理设计的部件，满足了最佳操帆位置的设定。
其次，用于加工回转底座的数控重型卧式车床，采用的是目前国内加工能力最大的车床。光是其加工工件的最大直径就达到了5.6米，保证了加工的精度和轮船的安全性。解决了这些细节问题后，只需要调整帆面与风向垂直，将水相对于空气的反向力量结合起来。船只就能借助风的力量顺利行驶，达到被风推着跑的目的。
经试航和两年以来的营运验证，凯力号风翼具有极佳的节能效果。依靠海上的风力，每天平均可以节省3%的油耗。如果在蒲氏顺风5级的条件下，它能达到日节约燃油5吨的效果。据记录的实船数据显示，截至到2020年10月，凯力轮在中东远东、南美远东、中东美西等多个航线营运。累计节油614.6吨，减少1930吨的二氧化碳排放，相当于七百多亩树一年的二氧化碳吸收量。凯力号的成功研发，成功确立了我国在大型轮船，风力助推技术领域的领跑地位。
