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Aquarius MRE - Wind and Solar Power for Ships

Renewable Energy for Greener Shipping


The trend towards using renewable and alternative energy sources on land has gathered momentum over the last decade as governments, companies and the general public tackle the issues of air pollution, energy security and climate change. However at sea, the shift towards the widespread adoption of alternative energy is only now beginning to take shape.

Recently the shipping industry has begun to seriously look at ways to reduce fossil fuel consumption and operate in a more environmentally friendly way. The concepts of "Green Shipping", "Green Logistics" and "Sustainable Shipping" are now important issues for ship owners, shipping lines and ship builders globally.

In addition various regulations and initiatives are being implemented aimed at reducing emissions from ship. Examples of these include Emission Control Areas (ECA's) and a limit on the sulphur content in marine fuels.

Now at sea, as well as on land – the use of renewable energy is increasingly being seen as part of the energy mix. Wind and solar power therefore will most likely play an important role in helping to reduce fuel use and emissions from ships especially as further renewable energy related technologies are developed.

Rigid Sails on Ships

In the 1980's several Japanese ships were fitted with rigid sails with the aim of reducing fuel consumption. This was driven largely by the oil crisis in the 1970's which resulted in oil shortages and the price of oil soaring. However the oil crisis passed and when oil prices fell in the 1980's the viability of rigid sails in terms of cost was undermined. JAMDA Sails on Shin Aitoku Maru

However Japanese ships such as the Shin Aitoku Maru and Usuki Pioneer which were fitted with JAMDA (Japan Machinery Development Association) rigid sails did prove that rigid sails reduced fuel consumption. More than a dozen ships were fitted with these JAMDA sails and fuel reductions of approximately 10-30% were reported.

Various rigid sail concepts have also been applied to a range of smaller vessels but these have not gained widespread acceptance to date on either large ships due to numerous engineering & operational challenges.

Marine Solar Power

Another way to reduce fuel consumption on-board ships is through the use of solar power. Recent advances in solar cell and photovoltaic module technologies have led to solar power becoming a cost effective fuel reduction option on pleasure boats, ferries and tourist vessels. However on large ships the amount of fuel saved through the use of solar power alone is relatively small. So the idea of a commercially viable solar ship seems impractical at the moment..or is it?

Solar Powered Electric Ship System (1992)Perhaps rather than having a ship with rigid sails or a ship with solar panels a better approach would be to design a system that could tap into the power of the wind and sun together. The challenge in developing such a solution is to overcome many of the practical problems entailed in trying to use sails and solar panels on large ships operating in the harsh marine environment.

This idea of combining the power of the wind and solar power is not new and in the 1990's a patent was granted in the United States for a  solar powered electric ship concept that incorporated a traditional soft sail fitted with photovoltaic cells.

Ideas and concepts that combine sails with solar power probably pre-date the 1990's however to date, no combined wind power and solar power system that incorporates rigid sails has been deployed on large commercial ocean going ships. But this situation is about to change.

Aquarius MRE® - Wind & Solar Power for Ships

Eco Ship with Aquarius MRE (System) Aquarius MRE (Marine Renewable Energy) is a solution developed by Eco Marine Power that combines sail power (using rigid sails) with solar power. This patented wind and solar solution is designed so that the practical limitations of using rigid sails and solar panels on ships are overcome.
EnergySail Computer Control System
A ship fitted with Aquarius MRE such as a passenger ferry, cruise ship, bulk carrier, survey vessel or tanker will be able to tap into the limitless power of the wind and sun.

These "hybrid powered" ships will use wind and solar power together as a source of energy and propulsion (along with the ship's main engines) in order to reduce harmful emissions and lower fuel consumption.

On a large ship, 1000 tonnes or more of bunker fuel could be saved annually by using Aquarius MRE and CO2 emissions reduced by approximately 3000 tonnes.

An on-board solar power array can either mounted on the sails or on deck areas of the vessel (or both). The solar panel array(s) will in turn charge batteries or the power can be fed into the DC or AC power distribution system. The energy stored in the batteries could also be a useful source of emergency or back-up power. For a typical system hybrid battery technology from the Furukawa Battery Company of Japan will be used.

At the centre of Aquarius MRE is a patented rigid sail technology called the EnergySail. This innovative device can incorporate a number of renewable energy technologies and can be installed on wide variety of ships. The EnergySail can be used as a stand-alone device or as part of an array and is positioned automatically by a computer control system developed joint by Eco Marine Power and KEI System Ltd of Osaka, Japan. This computer system is known as the EnergySail Automated Control System (ACS). In addition to control functions the EnergySail ACS will also incorporate a management interface and a data logging capability.

Folding JAMDA Sail at Teramoto Iron WorksIn a link with history, EnergySail production and engineering design is being carried out by Teramoto Iron Works of Onomichi, Japan. Teramoto Iron Works was one of the companies involved in the manufacture of JAMDA rigid sails in 1980's. This innovative company has a long history of manufacturing high quality products for the shipping industry and is one of the few companies in the world that has manufactured and installed large rigid sails on ships.

To interface with other equipment on the ship such as the main engines & generators another computer system jointly developed by Eco Marine Power and KEI System - the Aquarius MAS (Management & Automation System) - is incorporated into the Aquarius MRE system architecture. This marine computer system also  calculates vessel airborne emissions, monitors fuel consumption, logs data, displays system alarms and can interface with a range of marine renewable energy solutions.

Aquarius MRE with its combination of technologies will offer ship owners and shipping companies an attractive return on investment (ROI) proposition. This combined with the environmental benefits will help this hybrid marine power technology gain widespread acceptance across the maritime industry.

The technologies being developed or incorporated into Aquarius MRE also have applications outside shipping and are also suitable for land based renewable energy systems or offshore marine energy projects.

The Future is Now!

Marine Solar Power on Blue Star DelosThe concept of using wind and solar power together on ships is not science fiction nor is it decades away. Eco Marine Power has completed lab tests of the EnergySail along with the EnergySail ACS and sea trials involving elements of Aquarius MRE have commenced. The first factory produced EnergySail has been manufactured and will undergo testing at the Onomichi MTTC (Maritime Tech Test Center) before being installed on a ship for sea trials.

In October 2014, Eco Marine Power along with a number of strategic partners installed the first Aquarius Marine Solar Power solution on the Blue Star Delos - a large high speed passenger and car ferry operated by Blue Star Ferries in Greece.

This system includes an Aquarius MAS CPU/AGU, ILS unit, MPPT charge controllers, an energy storage solution (from The Furukawa Battery Company) and marine-grade solar panels.

In July 2017 Eco Marine Power announced that planning for sea trials was in progress and that the installation of an Aquarius MRE trial system would start during 2018.

Eco Marine Power along with its strategic partners are continuing their pioneering work towards developing a fully integrated wind & solar power system for ships. Together these companies will work with ship owners, ship managers and shipyards to help make sustainable shipping a reality!

This article was written by Greg Atkinson, Director & Chief Technology Officer at Eco Marine Power. He can be followed on twitter @gregatkinson_jp

First published December 3rd 2011. Updates are revisions have been made since that date. Latest revision 1st August 2017.

© 2010-2018 Eco Marine Power. Aquarius MRE and EnergySail are registered trademarks of Eco Marine Power Co. Ltd.

Image Credits

1. Shin Aitoku Maru. Source: Wikipedia Commons.

2. Solar powered electric ship system. US Patent 5131341A. Edwin Newman. 1992.

3. Aquarius Eco Ship with Aquarius MRE (System). Copyright Eco Marine Power Co., Ltd.

4. EnergySail Computer Control System. Copyright Eco Marine Power Co., Ltd.

5. Folding JAMDA Sail at Teramoto Iron Works in the 1980's - used with permission. Copyright Teramoto Iron Works Co., Ltd.

6. Aquarius Marine Solar Power on Blue Star Delos. Copyright Eco Marine Power Co., Ltd.


Further Reading: Aquarius Wind and Solar Marine Power System Investor Information Company Profile


Eco Marine Power to Study Use of Artificial Intelligence in Research Projects

Eco Marine Power to Study Use of Artificial Intelligence in Research Projects

Neural Network Console provided by Sony Network Communications to be utilised to improve control algorithms and analyse research data Fukuoka, Japan – 8th December 2017 – To further enhance its research capabilities Eco Marine Power announced today that it will begin using the Neural Network Console provided by Sony Network Communications Inc., as part of a strategy to incorporate Artificial Intelligence (AI) into various ongoing ship related technology projects including the further development of the patented... Read more
Aquarius MREプロジェクト、船主と海上試運転の準備へ

Aquarius MREプロジェクト、船主と海上試運転の準備へ

世界初、特許を持つ硬帆とソーラーパワーシステムを2018年中に展開 2017年7月26日、福岡 - エコマリンパワー株式会社(EMP社)は、戦略的パートナーおよび、船主である久福汽船株式会社(尾道市)と協力して、Aquarius MRE (船舶用再生可能エネルギー)ソリューションの海上試運転の準備を開始したと発表しました。これによりEMP社のEnergySail®などの特許技術を使用した硬帆およびソーラーパワーの統合システムが、世界で初めて搭載されることになります。これは海運業界にとって、より持続可能な未来に向けた大きな前進であり、沿岸の貨物船からばら積み鉱石運送船やクルーズ船まで、より広範にEMP社のソリューションが展開するようになると期待されています。   M/V Belgrano - Aquarius MRE System候補船の1つ 現在、Belgrano船、Nord Gemini船、Bulk Chile船を含む数隻の大型ばら積み貨物船に関するフィージビリティ・スタディを実施しています。EnergySail配列によって得られる推進力の推定値は、各船... Read more
エコマリンパワー社、Aquarius MAS+Solarの供給に関する覚書を締結

エコマリンパワー社、Aquarius MAS+Solarの供給に関する覚書を締結

含まれるソリューションはマリンソーラーパワー、コンピューターシステム、データログパッケージ 福岡 – 2017年5月18日 – エコマリンパワー株式会社 (EMP) は本日、Aquarius MAS(管理&自動化システム)+ Solarソリューションの提供に関して、シンガポールの海運会社と覚書を締結したと発表しました。このソリューションには、燃料消費量をリアルタイムで監視し、NOx / SOx / CO2排出量を自動的に計算し、マリンソーラーパワーシステムとのインタフェースを可能にするハードウェアおよびソフトウェアも含まれます。 当初は1隻の船にAquarius MAS + Solarソリューションを設置し、その性能を共同で評価して行きます。 Aquarius MASは、費用効率の高い燃料消費量監視、警報処理、データログラットフォームで、様々な船舶に適しています。 このシステムは、タグボート、訓練船、タンカー、ばら積み鉱石運搬船など多数の船舶に既に使用されている信頼性の高い頑丈なKEI3240データロガーを基にしています。EMP社のマリンソーラーパワーソリューションは、船舶用コンピューター、バッテリー... Read more


マリンソーラーパワー、バッテリー、取付けフレーム、コンピューターシステムをジャッキアップリグやオフショア・プラットフォーム向けにカスタマイズ 福岡 – 2017年4月26日 – 海洋業界に再生可能エネルギーソリューションをもたらす戦略の一部として、エコマリンパワー(EMP)社は戦略的パートナーと共に、オフショア風力プラットフォーム、石油リグ、ジャッキアップシステムなどのオフショア業界向けの製品とソリューションを提供することになりました。これらの製品およびソリューションには、マリンソーラーパワー、バッテリー、統合監視システム、エンジニアリングおよび設計サービスが組み込まれています。 海上使用に承認されたバッテリーは古河電池(株)の協力により、当初は古河サイクルパワー(FCP)シリーズとUltraBattery(UB)シリーズが供給されます。このバッテリシリーズはいずれもVRLA(制御弁式鉛)技術に基づいており、信頼性、安全性、費用効率が高く、90%以上がリサイクル可能です。尾道MTTC(Marine Tech Test Center)でのマリンソーラーパワー・デモンストレーションシステム用には、UB-50-12バッテ... Read more


エコマリンパワー社の特許取得済み技術を大型商船へ活用する研究 平成29年2月8日、福岡 - エコマリンパワー社は複数の船社および技術パートナーと協力して、特許取得済みの EnergySail および Aquarius MRE 技術の実用化に焦点を絞った詳細な研究を開始したことを発表しました。この研究では、さまざまな船舶に搭載された EnergySail やAquarius MRE を基にしたソリューションの設置に関するエンジニアリングの側面と、期待される燃料消費(FOC)およびCO2の削減量の調査を行います。燃料電池を使用する可能性も含め、エネルギー貯蔵オプションについても研究します。 エコマリンパワー社と共に現在この研究に携わっている企業は、株式会社寺本鉄工所(広島県尾道市)、株式会社ケーイーアイシステム(大阪市)、古河電池株式会社(横浜市)の3社。守秘義務の関係から、現時点では研究に参加している船会社の名前は公表できませんが、その船会社の運航ルートは、アジア、ヨーロッパ、オーストラリア、北アメリカ、南アメリカ、アフリカまで広がっています。内航ケミカルタンカーから大型RoRo船、ばら積み貨物船... Read more


海洋業界にクリーンパワーを供給しCO2排出を低減する革新的硬帆 2016年10月26日、福岡 - 船舶用の低燃費低排ガスソリューションを開発するエコマリンパワー株式会社は、EnergySail®技術のコア要素をカバーする特許を取得したと発表しました。この特許取得により技術ライセンスを前進させ、EnergySail®とその関連する技術の商用生産を2018年から始めることができるようになりました。 EnergySail®はソーラーパネルや風力装置などの様々な再生可能エネルギー技術を取り付けることができる先進的な硬帆装置です。船舶用に特別にデザインされた、実に独特の再生可能エネルギープラットフォームで、貨物船やRoRo船から旅客フェリーや沿岸警備船に至る幅広いタイプの船舶に適しています。EnergySail®は、船のライフサイクルの間に、新しい技術が利用できるようになった時には、アップグレードにより新技術を簡単に取り入れられるよう柔軟性のあるデザインになっています。 EnergySailアレイ(特許資料より) 今回取得した特許(特許第6020995号)では、EnergySai... Read more

Electric & Hybrid Marine World Expo 2016 Exhibitor Interview

Electric & Hybrid Marine World Expo 2016 Exhibitor Interview – Eco Marine Power. Greg Atkinson, Chief Technology Officer (CTO) of Eco Marine Power (EMP) talks about the company and various R&D projects that are focused on renewable energy solutions for ships. In particular the development of Aquarius MRE (Marine Renewable Energy) is discussed. The patented Aquarius MRE is an advanced integrated system of rigid sails, marine-grade solar panels, energy storage modules and marine computers that will enable ... Read more


配信燃料消費量と排出ガスをリアルタイムに報告し記録する新しいソフトを、ブルースターデロス船に設置のAquarius MAS にインストール 2016年7月22日、福岡 – 現在進行中のブルースターデロス船再生可能エネルギー革新プロジェクトの一部として、エコマリンパワー(EMP)社は、ブルースターデロス船上に設置されたAquarius 管理&自動化システム(MAS)を、新しい燃料消費量(FOC)と排出ガスモニタリングソフトにアップデートしたことを発表しました。 Aquarius MAS ハードウェアと組み合わせた更新ソフトにより、船上の全流量計からの燃料消費データをリアルタイムで表示し記録する事が出来ます。さらに、使用している燃料を基準として、排出されるCO2やNOx、SOxも計算されます。データは毎分記録され、専用のGPSユニットへの接続を通して、船の位置や速度も表示され記録されます。特別な期間や航海の燃料消費量を監視できるようにトリップメーターも利用できます。 デロス船の燃料消費量/排出ガスモニタリングソフトは、2014年に設置したパワー出力や船舶用ソーラーパワーシステム(バッテリーを含む)の状況をモニター... Read more


米国における共同開発プロジェクトを検討 2016年7月4日福岡 - エコマリンパワー株式会社は、海上輸送に再生可能エネルギーを取り組むもう一つの主要なステップとして、同社の船舶用風力併用ソーラーパワーシステムに関連する技術「Aquarius MRE®」が、米国の特許を取得したことを発表しました。この結果を受けて、EMP社は米国における共同開発プロジェクトの機会を調査するつもりで、いくつかのオプションを検討しています。 EMP 社の Aquarius MRE® に関する技術は、クルーズ船やRo-Ro 船、大型フェリー、自動車運搬船などの既存デザインの船舶や、Aquarius エコシップなどの未来デザインコンセプト船に組み込むことができます。Aquarius MRE® 技術は、無人水上船(USV)や海軍船、沿岸警備船、オフショア再生可能エネルギープロジェクトなどのアプリケーションにも適しています。Aquarius MRE®は、風と太陽から得られるパワーを利用し、船に再生可能エネルギーを利用できる、硬帆とマリングレードソーラーパネル、エネルギー貯蔵モジュール、船舶用コンピューターの先進的統合システムです。コンピューターシス... Read more
初の EnergySail 製造に着手

初の EnergySail 製造に着手

風が補佐する推進力を、自動化された硬帆で再び海上輸送に。 2016年4月8日、尾道市 - 船舶に硬帆技術を再び使うことへの重要な次のステップとなる EnergySail。エコマリンパワー株式会社(EMP)は、その EnergySail の製造を広島県尾道市で開始したことを発表しました。工場生産される初の EnergySail は、EMP社の戦略的パートナーである株式会社寺本鉄工所が製造します。 EnergySail®(特許出願中)は、自動化された硬帆装置で、船で風力を利用することを可能にすることで、燃料消費と排出ガスを削減します。また、マリングレードのソーラーパネルやその他の装置を取り付けたり、バッテリーの充電に使用したりすることもでき、また、EMP社の Aquarius MAS +ソーラーソリューションに電力を入れることも可能です。 EnergySail は、長期的にEMP社の特許製品「Aquarius MRE system」の重要な要素になります。Aquarius MRE®は、硬帆やソーラーパネル、エネルギー貯蔵モジュール、センサー、船舶用コンピューターの先進統合システムで、風や太陽によって得られる力を利用し、... Read more
Hybrid marine power solutions save fuel, reduce pollution and are cost effective. Eco Marine Power is at the forefront of developing low emission & fuel efficient solutions for shipping and has a range of innovative technologies available now. Our computer systems also provide a control interface between renewable energy & other power systems on-board ships.
Eco Marine Power is at the forefront of developing and supplying innovative marine renewable energy technologies for shipping which harness the power of the sun & wind. These solutions include our Aquarius MRE, EnergySail & Aquarius Marine Solar Power. These solutions reduce fuel consumption, lower noxious gas emissions and deliver cost benefits.
The Aquarius Management and Automation System or Aquarius MAS is a cost effective alarm handling, monitoring, process handling and data logging platform suitable for a wide range of ships. The system is based upon the reliable and robust KEI 3240 Data Logger and is class approved. The Aquarius MAS can also monitor fuel use & calculate vessel emissions.

Finding the right solar, wind, electric or hybrid marine power solution can be a daunting task so Eco Marine Power works with shipyards and ship owners to help them find the best system for their needs. EMP also developments low emission & sustainable shipping concepts and designs using marine renewable energy technologies & advanced computer systems.
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