La navegación libre de emisiones avanza a todo vapor para el transporte marítimo – Horizon Magazine Blog
septiembre 7, 2022La industria del transporte marítimo europeo avanza a todo vapor, ya que una nueva ola de tecnología de energía limpia está lista para arrojar por la borda las emisiones de gases de efecto invernadero.
POR ANTHONY REY
El transporte marítimo, si bien es esencial para el comercio, contribuye significativamente a las emisiones que provocan el cambio climático. El transporte marítimo global arroja el 3% de los gases de efecto invernadero (GEI) en todo el mundo. Dado que la industria marítima es responsable del transporte de no menos del 90 % del comercio mundial, existe una presión cada vez mayor sobre el sector para reducir rápidamente su huella de carbono.
«El transporte marítimo internacional en mar abierto es una de las principales fuentes de todas las emisiones en Europa», dijo Syed-Asif Ansar, científico del Centro Aeroespacial Alemán, DLR.
Si bien el 3% puede no parecer una escala titánica, el crecimiento de la demanda de transporte marítimo en todo el mundo significa que las emisiones marítimas se han acelerado más rápido que la mayoría de los otros sectores, dice.
Sin acción, el transporte marítimo podría ser responsable del 10-13 % de las emisiones globales en unas pocas décadas.
Combustible de transición
Hoy en día, la mayoría de los transatlánticos y portacontenedores dependen de motores diesel para generar electricidad para propulsar la embarcación. La Organización Marítima Internacional (OMI), la agencia de las Naciones Unidas responsable de regular el transporte marítimo, tiene como objetivo reducir a la mitad las emisiones de los buques oceánicos para 2050. Esto requiere que la industria establezca un rumbo hacia combustibles más limpios.
Un enfoque es deshacerse del diésel y orientarse hacia el gas natural licuado (GNL). El GNL se forma cuando el gas natural (metano) se enfría de gaseoso a líquido, haciéndolo 600 veces más pequeño en volumen. Esto facilita su transporte y almacenamiento. El aumento de la temperatura lo convierte de nuevo en un gas.
Aunque el GNL sigue siendo un combustible fósil, está incluido en la Taxonomía de la UE, que lo enumera como un combustible de transición que ayudará al cambio a la energía renovable en un futuro próximo.
Eliminación de humos
En 2020, el proyecto Nautilus se propuso desarrollar un nuevo tipo de motor basado en GNL que reduciría a la mitad las emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con el diésel y eliminaría por completo los gases de escape del diésel, que contienen contaminantes dañinos para la vida marina y la salud humana.
Tomando su nombre de la palabra griega para marinero, el proyecto Nautilus ahora está construyendo un motor especial en el DLR en Alemania que funcionará con GNL.
Este motor contiene una celda de combustible de óxido sólido que convierte el GNL en electricidad, sin quemar el gas, y luego enciende una batería. La celda de combustible y la batería juntas impulsan el barco. Mucha más energía química del gas se destina a la propulsión que si simplemente se quemara.
“La conversión de energía no es combustión, sino una conversión electroquímica”, dijo Ansar, líder del proyecto Nautilus. «Es mucho más eficiente».
Ya existen combustibles de óxido sólido, pero no en la escala utilizada en el transporte marítimo. Están previstos para su uso en plantas de generación de energía. Pero la tecnología existente es demasiado voluminosa para los barcos. «El peso no es el problema principal en los barcos», dijo Ansar, «pero el volumen sí lo es».
transatlánticos
Considere también que un transatlántico típico requiere de 40 a 60 megavatios, aproximadamente el mismo consumo de energía que una ciudad de aproximadamente 10 000 casas. Tal como están las cosas, los proveedores en Europa solo pueden proporcionar unidades de celdas de combustible de óxido sólido en su mayoría por debajo de los 10 kilovatios, una fracción de lo que se necesita.
El proyecto Nautilus ha construido grandes pilas de combustible de hasta 30 kilovatios, que luego se combinan en paquetes para lograr los 40 a 60 megavatios necesarios para los barcos.
El equipo tiene como objetivo obtener pruebas certificadas en tierra para 2024, con pruebas a bordo para 2026 y un barco de pasajeros propulsado por el motor para 2030.
El próximo paso entonces será el buque portacontenedores. Están pensando en grande. «No queremos impulsar barcos en aplicaciones de nicho», dijo Ansar. «Queremos apuntar al elefante en la habitación, que son los buques de carga, los grandes buques de pasajeros y otros transatlánticos».
Y debido a que la energía de GNL todavía genera emisiones de CO2, el proyecto también está mirando hacia el futuro cuando este combustible fósil de transición sea reemplazado por una alternativa baja en carbono.
metano verde
Inicialmente, el combustible se mezclaría y luego se reemplazaría por una forma renovable de GNL, metano verde, generado con energía solar o eólica. El metano verde no agrega emisiones a la atmósfera.
Por ahora, la ambición es reemplazar gradualmente los motores diesel en los barcos con tecnología que aprovecha las celdas de combustible, el GNL y el almacenamiento de baterías. Otros desafíos implican hacer que las unidades sean lo suficientemente robustas para viajes marítimos, de gran escala y capaces de operar bajo diferentes cargas.
Pero el diésel y el GNL no son las únicas opciones cuando se trata de propulsar cargueros y buques cisterna en alta mar. Otro proyecto busca limpiar el transporte marítimo global aprovechando el potencial del amoníaco para dinamizar la industria del transporte marítimo.
El amoníaco se usa ampliamente en la industria química y es mejor conocido como el ingrediente clave en los fertilizantes. Incoloro y de olor acre, el hecho de que la molécula de amoníaco (NH3) sea rica en hidrógeno lo hace perfecto para adaptarse como combustible. Cuando se usa como combustible, las únicas emisiones son agua, sin carbono presente para producir CO2.
«Hay un fuerte enfoque en el amoníaco como una posible alternativa al combustible de carbono fósil para la propulsión», dijo Andrea Pestarino de RINA Consulting en Italia, «pero no hay ningún motor comercial que pueda instalarse en este momento a bordo de un barco». Coordina el proyecto Engimmonia, una de varias iniciativas en todo el mundo que buscan aprovechar el amoníaco para impulsar el transporte marítimo.
Energía densa
El amoníaco es un medio relativamente denso en energía para almacenar y transportar hidrógeno verde generado por energías renovables. El amoníaco líquido contiene más energía en el mismo volumen que el hidrógeno líquido y puede almacenarse a menos 33 °C, en comparación con los menos 253 °C del hidrógeno.
«En lugar de almacenar hidrógeno, almacenas amoníaco», dijo Pestarino. En la práctica, esto significa que ya no necesita grandes tanques presurizados para almacenar gas de hidrógeno concentrado, sino que simplemente puede almacenar amoníaco líquido enfriado.
No obstante, se necesita cuidado para asegurar que no haya fugas, ya que el amoníaco es tóxico y maloliente. El proyecto está abordando un desafío adicional; asegurando que los gases nocivos de óxido nitroso se eliminen de los gases de escape cuando se consume amoníaco.
Es la comidilla de la ciudad en los círculos navieros. «Actualmente, el amoníaco se considera la forma más eficiente de descarbonizar el sector del transporte marítimo, especialmente la propulsión», dijo Pestarino.
amoníaco verde
Engimmonia también busca transformar las tecnologías utilizadas en tierra en tecnología en forma de barco lista para las condiciones del mar. Esto requiere estrategias para reciclar el calor residual para electricidad y aire acondicionado. También existen desafíos prácticos, como dónde colocar los paneles solares en los buques portacontenedores, que tienen muy pocas superficies libres tal como están diseñadas en la actualidad.
Baste decir que el amoníaco en sí deberá ser amoníaco verde, generado a partir de fuentes de energía renovables, de la misma manera que el GNL finalmente tendrá que ser reemplazado por metano verde. Por el momento, el amoníaco no es una alternativa libre de carbono porque en su creación se utiliza energía de combustibles fósiles.
Hay numerosas iniciativas en marcha para navegar en la industria del transporte marítimo hacia la descarbonización, en línea con los objetivos del Pacto Verde Europeo, un plan para hacer de Europa el primer continente climáticamente neutral del mundo.
«Estamos reuniendo todas las piezas del rompecabezas para crear un sistema viable para el transportista», dijo Ansar.
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La investigación de este artículo fue financiada por la UE y publicada originalmente en Horizon, la revista de investigación e innovación de la UE.
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