El sector marítimo está experimentando un cambio notable con la aparición de barcos híbridos como una solución para lograr cero emisiones netas en el transporte marítimo.
El especialista en tecnología marina Wärtsilä examina en un artículo las últimas tendencias que están dando forma al rumbo de la propulsión híbrida de barcos. Desde la introducción de nuevas químicas de baterías y el aumento de la capacidad de energía de las baterías hasta el prometedor potencial de las pilas de combustible y la evolución de los conceptos de integración eléctrica, la tecnología híbrida se está transformando, impulsada por la sostenibilidad y el rendimiento optimizado.
Tradicionalmente, las baterías marinas se han basado en la tecnología de iones de litio, muy parecida a las utilizadas en los sectores de la automoción y la energía. Sin embargo, Wärtsilä identifica un cambio significativo en este ámbito. Además de las actuales baterías de níquel-manganeso-cobalto (NMC), nuevas químicas de baterías de iones de litio se están abriendo camino en el ámbito marino. Las introducciones notables incluyen baterías de ferrofosfato de litio (LFP) y baterías de óxido de litio y titanio (LTO).
Estos tipos de baterías emergentes ofrecen distintas ventajas adaptadas a aplicaciones específicas. Una vida útil más larga, un peso reducido y costos más bajos son algunos de los beneficios asociados con estas nuevas químicas.
Además, la transición de las fuentes de energía convencionales a las soluciones híbridas ha sido catalizada por los avances en la energía de las baterías.
Estos robustos sistemas de almacenamiento de energía facilitan la flexibilidad en tareas que consumen mucha energía y allanan el camino para perfiles operativos innovadores.
Consideraciones sobre la batería
Wärtsilä continuó diciendo que, contrariamente a lo que se piensa erróneamente, la motivación detrás de la búsqueda de baterías más potentes no está determinada por los costos. Si bien los precios de las baterías experimentaron una caída constante antes de 2020, esta trayectoria se ha visto alterada debido a la creciente demanda mundial de celdas de batería y materias primas. Wärtsilä enfatizó que los tamaños sustanciales de baterías ofrecen versatilidad operativa, lo que potencialmente conduce a importantes ahorros de combustible. El granelero híbrido Misje Vita, por ejemplo, demostró hasta un 40% de ahorro de combustible en comparación con sus homólogos gracias a la integración de tecnología avanzada de baterías.
Wärtsilä también subrayó la importancia de las consideraciones funcionales a la hora de determinar el tamaño ideal de batería para un barco. El perfil operativo de un barco y las funciones previstas deben dictar el diseño de la batería, permitiendo sistemas de propulsión eficientes. Este cambio de paradigma enfatiza la importancia de rediseñar los sistemas de propulsión en función de los requisitos funcionales, en lugar de simplemente agregar peso mediante la integración de baterías.
Wärtsilä instó a los propietarios de buques a contratar expertos en los casos en que los diseños de propulsión existentes no estén alineados con los beneficios potenciales de los sistemas híbridos, abogando por una reevaluación holística del diseño de los buques.
Mientras tanto, las pilas de combustible están emergiendo como una tecnología fundamental en el sector marítimo, funcionando de forma similar a las baterías autosostenibles que generan electricidad y calor mediante el consumo continuo de combustible y agentes oxidantes. Si bien las baterías destacan en el manejo de cargas variables, las pilas de combustible brillan en escenarios de carga base estable. Actualmente, las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) están disponibles para aplicaciones marinas. Estos demuestran una eficiencia superior al 50% cuando se emplea hidrógeno directamente.
El futuro también es prometedor para las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC), que pueden generar electricidad directamente a partir de metanol o amoníaco, aunque esta tecnología sigue en desarrollo. Wärtsilä destaca que los PEMFC representan una opción viable para la propulsión impulsada por hidrógeno, aunque con consideraciones sobre los requisitos de espacio y la autonomía reducida de los buques debido al almacenamiento de hidrógeno.
Preguntas actuales
El aumento de los centros de corriente continua (CC) en la integración de sistemas de propulsión es otra tendencia notable descrita por Wärtsilä. Los barcos híbridos tradicionalmente albergan motores que producen corriente alterna (CA) junto con sistemas de baterías de CC. La aparición de centros de CC está remodelando la distribución de electricidad, eliminando potencialmente la necesidad de transformaciones de CA a CC.
Sin embargo, Wärtsilä dijo que si bien los centros de CC son prometedores para embarcaciones más pequeñas con motores de alta velocidad, podrían no ser óptimos para embarcaciones híbridas más grandes o de alta potencia. El documento subraya la importancia de evaluar las especificaciones del buque y los requisitos operativos antes de adoptar la integración del centro de CC.
La energía costera, un componente esencial de los barcos híbridos, ha experimentado su propio cambio de estandarización. La norma IEC 80005 para sistemas de conexión a tierra de alto voltaje (HVSC), establecida en 2011, ha sido fundamental en esta transformación. Los sistemas HVSC no solo eliminan la necesidad de grupos electrógenos auxiliares mientras se encuentran en el puerto, sino que también sirven como medio para cargar baterías híbridas de embarcaciones.
Wärtsilä señaló que los principales buques híbridos en producción, como los ro-pax, ro-ro y los transportes puros de automóviles y camiones, ahora están equipados con conexiones eléctricas a tierra IEC 80005.
El documento señala que a medida que avance la estandarización, la eficiencia y la velocidad de los procesos de carga seguirán mejorando, y los beneficios potenciales se extenderán a una reducción del tiempo de inactividad y una mayor disponibilidad operativa.
En conjunto, estas tendencias reflejan los esfuerzos concertados de la industria marítima para navegar hacia soluciones sostenibles, eficientes e innovadoras a medida que los barcos híbridos se convierten en una parte cada vez más integral del ecosistema marítimo.
Fuente: Hellenic Shipping News
