کشتی یارا بیرکلند چیست؟ نخستین کشتی باری تمام الکتریکی و خودران جهان

کشتی یارا بیرکلند نخستین کشتی کانتینری تمام الکتریکی و خودران جهان است که با هدف صفر کردن انتشار گازهای گلخانه‌ای طراحی و ساخته شده است. یارا بیرکلند توسط شرکت یارا اینترنشنال نروژ، تولیدکننده کود شیمیایی، و با همکاری شرکت کونگسبرگ ماریتایم توسعه یافته است. نام آن از کریستیان بیرکلند، دانشمند نروژی و بنیانگذار فرآیند تولید کود از نیتروژن، گرفته شده است. کشتی یارا بیرکلند به عنوان یک پروژه آزمایشی برای نشان دادن امکان حمل‌ونقل دریایی بدون انتشار آلاینده و بدون خدمه عمل می‌کند.

کشتی در سال ۲۰۲۰ تحویل داده شد و عملیات تجاری خود را از بهار ۲۰۲۲ آغاز کرد. ظرفیت آن حمل ۱۲۰ کانتینر استاندارد ۲۰ فوتی است و عمدتاً برای جابه‌جایی کود از کارخانه یارا در هرویا به بندر برویک در نروژ به کار می‌رود. فاصله این مسیر حدود ۷ مایل دریایی است و کشتی با جایگزینی حمل‌ونقل جاده‌ای، سالانه حدود ۴۰ هزار سفر کامیون دیزلی را حذف می‌کند. تا امروز، این کشتی بیش از ۲۵۰ سفر انجام داده و بیش از ۳۵ هزار کانتینر جابه‌جا کرده است. یارا بیرکلند نمادی از گذار صنعت دریایی به سمت فناوری‌های سبز و خودکار است. این پروژه با حمایت دولت نروژ و شرکت انوا انجام شده و هزینه ساخت آن حدود ۲۵ میلیون دلار بوده است. کشتی ابتدا با خدمه محدود کار می‌کند و به تدریج به عملیات کاملاً خودگردان می‌رسد.

معرفی کشتی یارا بیرکلند

کشتی یارا بیرکلند پروژه‌ای مشترک بین شرکت یارا و کونگسبرگ است که از سال ۲۰۱۷ آغاز شد. هدف اصلی آن اثبات امکان ساخت کشتی کانتینری بدون انتشار آلاینده و قادر به عملیات خودگردان بود. کشتی توسط شرکت وارد در نروژ ساخته شد و در نوامبر ۲۰۲۰ تحویل گردید. مراسم نام‌گذاری آن در آوریل ۲۰۲۲ با حضور ولیعهد نروژ برگزار شد.

طول کشتی ۸۰ متر، عرض آن ۱۴.۸ متر و عمق آن ۱۲ متر است. آبخور آن ۶ متر و وزن خالص آن حدود ۳۱۲۰ تن است. ظرفیت حمل ۱۲۰ کانتینر استاندارد است و برای مسیرهای کوتاه ساحلی طراحی شده است. سرعت بهینه آن ۶ گره و حداکثر سرعت ۱۳ گره است. کشتی ابتدا به عنوان کشتی سرنشین‌دار عمل کرد و سپس به عملیات از راه دور و خودگردان گذار کرد. تا سال ۲۰۲۵، قابلیت‌های خودکار پهلوگیری و عبور خودکار فعال شده و تحت نظارت انسانی کار می‌کند. مرکز عملیات از راه دور در هورتن نروژ قرار دارد و چندین کشتی را نظارت می‌کند. یارا بیرکلند نه تنها یک کشتی حمل‌ونقل است، بلکه آزمایشی برای فناوری‌های آینده دریایی محسوب می‌شود.

اهداف زیست‌محیطی ساخت کشتی الکتریکی

یکی از اصلی‌ترین اهداف ساخت کشتی یارا بیرکلند کاهش تاثیرات زیست‌محیطی حمل‌ونقل است. صنعت دریایی مسئول حدود ۲.۵ درصد انتشار جهانی دی‌اکسید کربن است و حمل‌ونقل جاده‌ای نیز آلاینده‌های محلی مانند اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق تولید می‌کند. یارا بیرکلند با استفاده از نیروی الکتریکی از باتری، انتشار مستقیم صفر دارد و سالانه حدود ۱۰۰۰ تن دی‌اکسید کربن معادل حذف می‌کند. کشتی یارا بیرکلند جایگزین ۴۰ هزار سفر سالانه کامیون دیزلی بین کارخانه هرویا و بندر برویک می‌شود.

جایگزینی نه تنها انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهد، بلکه آلودگی صوتی، گرد و غبار جاده‌ای و خطر تصادفات را پایین می‌آورد. انرژی باتری‌ها از منابع هیدروالکتریک نروژ تامین می‌شود که پاک است. علاوه بر این، پروژه به اهداف پایداری سازمان ملل کمک می‌کند و الگویی برای حمل‌ونقل کوتاه ساحلی سبز ارائه می‌دهد. یارا با این کشتی نشان می‌دهد که حمل دریایی می‌تواند کارآمدتر و پاک‌تر از حمل جاده‌ای باشد. مصرف انرژی آن برای هر کانتینر حدود ۷۰ درصد کمتر از حمل جاده‌ای است. در بلندمدت، این پروژه به کاهش وابستگی صنعت دریایی به سوخت‌های فسیلی کمک می‌کند و راه را برای کشتی‌های الکتریکی بزرگ‌تر هموار می‌سازد.

طراحی کلی بدنه و معماری کشتی

طراحی یارا بیرکلند توسط شرکت مارین تکنیک انجام شده و تمرکز آن بر کارایی، پایداری و عملیات خودگردان است. بدنه کشتی باز است تا بارگیری و تخلیه کانتینرها با جرثقیل‌های الکتریکی خودکار انجام شود. طراحی نیاز به تجهیزات پیچیده بندری را کاهش می‌دهد. کشتی فاقد تانک‌های بالاست سنتی است و بسته باتری به عنوان بالاست دائمی عمل می‌کند که وزن را متعادل نگه می‌دارد و پیچیدگی را کم می‌کند.

معماری کشتی برای عملیات بدون خدمه بهینه شده و پل فرماندهی اولیه به صورت ماژولار طراحی شده تا در آینده حذف شود. بدنه از مواد مقاوم ساخته شده و برای شرایط ساحلی نروژ مناسب است. دو محرک آزیموت و دو پیشران تونلی کنترل دقیق را فراهم می‌کنند. طراحی هیدرودینامیک کشتی مصرف انرژی را پایین می‌آورد و پایداری در دریاهای متوسط را تضمین می‌کند. تست‌های مدل مقیاس در موسسه سینتف اوشن انجام شد تا رفتار بدنه در شرایط مختلف بررسی شود. این طراحی کشتی را برای مسیرهای ثابت و کوتاه ایده‌آل کرده و هزینه نگهداری را کاهش می‌دهد.

سیستم پیشرانش تمام الکتریکی

سیستم پیشرانش کشتی یارا بیرکلند کاملاً الکتریکی است و از سوخت فسیلی استفاده نمی‌کند. دو محرک آزیموت هر کدام با قدرت ۹۰۰ کیلووات و دو پیشران تونلی ۷۰۰ کیلوواتی نیروی لازم را تامین می‌کنند. این سیستم کنترل جهت دقیق و مانور عالی فراهم می‌کند. انرژی از بسته باتری تامین می‌شود و موتورهای الکتریکی کارایی بالایی دارند. سرعت بهینه ۶ گره برای مصرف کم انرژی انتخاب شده و حداکثر سرعت ۱۳ گره برای شرایط اضطراری است.

سیستم پیشرانش توسط کونگسبرگ توسعه یافته و با سیستم‌های خودگردان یکپارچه است. این طراحی صدا و لرزش را کاهش می‌دهد و تاثیر بر زیست دریا را کم می‌کند. در مقایسه با کشتی‌های دیزلی، این سیستم نگهداری کمتر نیاز دارد و هزینه عملیاتی را تا ۹۰ درصد پایین می‌آورد.

ظرفیت و فناوری باتری‌های لیتیوم‌یونی

ظرفیت باتری کشتی یارا بیرکلند حدود ۶.۸ مگاوات‌ساعت است که توسط شرکت لکلانشه تامین شده است. این بسته معادل انرژی ۱۳۰ خودرو تسلا مدل ۳ است و برای مسیرهای کوتاه کافی است. باتری‌ها از نوع لیتیوم‌یونی با سیستم مدیریت پیشرفته هستند که دما را کنترل و ایمنی را تضمین می‌کنند. سیستم حفاظت در برابر گرمای بیش از حد و آتش‌سوزی دریایی دارد و عمر مفید حداقل ۱۰ سال است. باتری‌ها در هشت محفظه قرار دارند و به عنوان بالاست عمل می‌کنند. شارژ در بندر طی چند ساعت انجام می‌شود و انرژی از شبکه هیدروالکتریک نروژ می‌آید. فناوری اثبات کرده که باتری‌های بزرگ برای کشتی‌های تجاری قابل اعتماد هستند و راه را برای کاربردهای گسترده‌تر باز کرده است.

سیستم، پل فرماندهی و جلوگیری از برخورد در کشتی یارا بیرکلند

سیستم جلوگیری از برخورد یارا بیرکلند بر پایه حسگرهای پیشرفته و هوش مصنوعی است. رادار، دوربین، لیدار و سیستم شناسایی خودکار ترکیب می‌شوند تا محیط اطراف را نظارت کنند. سیستم آگاهی موقعیتی موانع را تشخیص می‌دهد و مسیر را تنظیم می‌کند. قابلیت‌های خودکار عبور و پهلوگیری تحت نظارت فعال هستند. الگوریتم‌ها بر پایه مقررات بین‌المللی جلوگیری از برخورد در دریا عمل می‌کنند و ریسک را محاسبه می‌کنند. تست‌ها نشان داده که سیستم در شرایط واقعی قابل اعتماد است. این سیستم ایمنی را افزایش می‌دهد و خطاهای انسانی را کاهش می‌دهد که عامل اصلی حوادث دریایی است.

پل فرماندهی اولیه یارا بیرکلند ماژولار بود تا در مرحله خودگردان حذف شود. این حذف فضا را آزاد می‌کند و وزن را کم می‌کند. پیامد اصلی انتقال کنترل به مرکز از راه دور است که چندین کشتی را نظارت می‌کند. این تغییر شغل‌های دریایی را به سمت عملیات ساحلی می‌برد و فرصت‌های جدید ایجاد می‌کند. حذف پل هزینه ساخت را کاهش می‌دهد و طراحی را ساده می‌کند. اما نیاز به مقررات جدید برای مسئولیت در عملیات بدون خدمه دارد. در حال حاضر، مقررات نیاز به خدمه محدود دارند و حذف کامل پل به تایید نهایی بستگی دارد.

سیستم‌های ارتباطی کشتی یارا بیرکلند شامل رادیو پهن‌باند دریایی و شبکه خصوصی مجازی از طریق اینمارسات است. این سیستم‌ها ارتباط پایدار با مرکز عملیات فراهم می‌کنند. کنترل از راه دور از مرکز هورتن انجام می‌شود و داده‌های زنده حسگرها را دریافت می‌کند. در موارد اضطراری، اپراتورها کنترل را به دست می‌گیرند. سیستم یکپارچه کونگسبرگ نظارت، تصمیم‌گیری و ایمنی را مدیریت می‌کند.