Los barcos transportan más del 80% del comercio mundial y dependen en gran medida de algunos de los combustibles de transporte disponibles menos respetuosos con el medio ambiente .

No existen soluciones baratas y ampliamente disponibles que puedan reducir las emisiones de carbono de la industria del transporte marítimo que calientan el planeta; de hecho, el transporte marítimo se considera una de las industrias más difíciles de descarbonizar del planeta, pero se están probando algunas innovaciones interesantes en este momento.

Como profesor de arquitectura naval e ingeniería marina , trabajo en sistemas de control y propulsión de barcos, incluida la electrificación, las baterías y las pilas de combustible. Con la atención centrada en el cambio climático esta semana mientras los líderes mundiales se reúnen en la cumbre del G-7 y los negociadores discuten las emisiones del transporte marítimo en una reunión de la Organización Marítima Internacional de la ONU , echemos un vistazo a lo que es posible y algunos de los combustibles y tecnologías que son probables. para definir el futuro de la industria.

El problema climático del transporte marítimo

El envío es la forma más barata de mover materias primas y productos a granel . Eso le ha dado un enorme impacto económico y una gran huella de carbono.

La industria emite aproximadamente mil millones de toneladas métricas de dióxido de carbono por año , casi el 3% de las emisiones globales, según la OMI, una agencia especializada de la ONU compuesta por 174 países miembros que establece estándares para la industria. Si el transporte marítimo fuera un país, se ubicaría entre Japón y Alemania como el sexto mayor contribuyente a las emisiones globales de dióxido de carbono. Además, casi el 70% de las emisiones de los barcos ocurren dentro de 250 millas (400 kilómetros) de tierra, lo que significa que también tiene un impacto en la calidad del aire, especialmente en las ciudades portuarias.

La innovación tecnológica, además de las políticas, será crucial para lograr un transporte marítimo con bajas emisiones de carbono o cero emisiones. Los institutos de investigación académica, los laboratorios gubernamentales y las empresas están experimentando ahora con la electrificación; combustibles con cero o bajas emisiones de carbono, como hidrógeno, gas natural, amoníaco y biocombustibles; y fuentes de energía alternativas como pilas de combustible y energía solar, eólica y undimotriz. Cada uno tiene sus ventajas y desventajas.

Por qué es importante electrificar los barcos

Al igual que en tierra, la electrificación es una de las claves para limpiar las emisiones de la industria. Permite que los motores que funcionan con combustibles fósiles sean reemplazados por tecnologías alternativas de generación de energía o que se reduzcan y modifiquen para una operación de bajas emisiones. También permite que los barcos se conecten a la energía eléctrica mientras están en el puerto , lo que reduce sus emisiones por inactividad.

La electrificación e hibridación de buques son tendencias importantes tanto para buques comerciales como militares . Electrificar un barco significa reemplazar sus sistemas mecánicos tradicionales por eléctricos. Algunas flotas ya han electrificado la propulsión y el manejo de carga. Los sistemas de energía híbridos, por otro lado, integran diferentes mecanismos de generación de energía, como motores y baterías, para aprovechar sus características complementarias.

Veo una electrificación más profunda y una hibridación más amplia como una estrategia central para lograr un envío ecológico.

También existen enormes oportunidades para mejorar el funcionamiento de la flota existente y reducir el uso de combustible mediante la automatización y el control en tiempo real. Los sensores avanzados, la inteligencia artificial y el aprendizaje automático pueden ayudar a los barcos a «ver», «pensar» y «actuar» mejor para mejorar la eficiencia y reducir las emisiones.

Combustibles más ecológicos para viajes oceánicos

Cambiar a fuentes de combustible más limpias y ecológicas será esencial para descarbonizar la industria del transporte marítimo.

La mayoría de las centrales eléctricas de los barcos actuales se basan en motores de combustión interna que utilizan fuelóleo pesado barato. Las innovaciones en el diseño y el tratamiento de los gases de escape de los motores de turbina de gas y diesel marinos han reducido las emisiones nocivas. Sin embargo, se ha cosechado la mayor parte de la «fruta madura», quedando poco espacio para mejoras drásticas en las fuentes de energía tradicionales.

La atención se centra ahora en desarrollar fuentes de combustible más limpias y tecnologías alternativas de generación de energía más eficientes.

Se prevé que los combustibles con bajo contenido de carbono o sin carbono, como el gas natural, el amoníaco y el hidrógeno, serán las fuentes de energía dominantes para el transporte marítimo en el futuro. El amoníaco es fácil de transportar y almacenar, y puede usarse en motores de combustión interna y celdas de combustible de alta temperatura. Pero al igual que el hidrógeno , en gran parte todavía se fabrica con combustibles fósiles. También es tóxico. Ambos tienen el potencial de fabricarse con agua y energía renovable mediante la electrólisis, pero esa tecnología sin carbono todavía se encuentra en las primeras etapas y es costosa.

Estos combustibles han comenzado a reemplazar a los combustibles diesel pesados ​​en algunos segmentos marinos, principalmente como proyectos de demostración y a un ritmo más lento de lo necesario. El costo y la infraestructura siguen siendo obstáculos importantes.

Las fuentes de energía renovables , como la energía eólica , solar y undimotriz, también son prometedoras. La integración de fuentes renovables como soluciones energéticas rentables y confiables para embarcaciones oceánicas es otro desafío en el que están trabajando los desarrolladores.

Alimentando barcos usando pilas de combustible y baterías

Las pilas de combustible y las baterías también son prometedoras como tecnologías alternativas de generación de energía.

Mediante reacciones electroquímicas, las pilas de combustible generan energía eléctrica de forma muy eficiente y limpia, lo que las hace muy atractivas para el transporte. Las pilas de combustible funcionan con hidrógeno puro o gases reformados , a excepción de las pilas de combustible de alta temperatura que pueden utilizar gas natural o amoníaco como combustible.

Dada la infraestructura de combustible existente, la mayoría de los proyectos de demostración de celdas de combustible marítimas en la actualidad tienen que almacenar hidrógeno líquido o utilizar sistemas a bordo que convierten el gas natural u otro combustible en gas de síntesis rico en hidrógeno. Se debe desarrollar la infraestructura para el almacenamiento de hidrógeno para una adopción generalizada de la tecnología de pilas de combustible.

La tecnología de baterías es esencial para la electrificación, incluso para barcos con un motor de combustión interna como motor principal. También tiene sus propios desafíos únicos. Además de garantizar que las baterías sean seguras y confiables, no desea un incendio o un corte de energía en medio del océano, la robustez y la flexibilidad son necesarias para impulsar operaciones como el manejo de carga y las operaciones de remolcadores.

Invertir en el futuro

En 2018, el Comité de Protección del Medio Ambiente Marino de la Organización Marítima Internacional estableció objetivos para reducir la intensidad de carbono de la flota mundial en al menos un 40% para 2030 y reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero a la mitad para 2050 desde los niveles de 2008. Se espera que adopte requisitos obligatorios que reflejen esos objetivos a largo plazo en su reunión del 10 al 17 de junio de 2021.

Esos objetivos son importantes, pero dejan los plazos para la acción en el futuro.

Los países y algunas compañías navieras recomiendan una transición más rápida. A principios de junio, los gobiernos de Dinamarca, Noruega y los Estados Unidos, junto con el Foro Marítimo Global y el Centro Mærsk Mc-Kinney Møller para Envío Cero Carbono, anunciaron una nueva Misión de Envío Cero Emisiones para tratar de ampliar y desplegar nuevos soluciones marítimas ecológicas más rápido.

El gigante del transporte marítimo AP Møller-Maersk ha dicho que podría respaldar un impuesto al carbono de 150 dólares por tonelada de dióxido de carbono para fomentar una mayor innovación y una transición más rápida, aunque otros en la industria argumentan que un impuesto como ese casi duplicaría el costo del combustible búnker. y encarece mucho el flete , con repercusiones en toda la economía mundial.

Creo que la gran visión del transporte marítimo de cero emisiones se puede hacer realidad si las comunidades de diseño de barcos y operación de la flota trabajan junto con los legisladores, la industria de la logística y las amplias comunidades académicas y técnicas de la industria para encontrar soluciones.

Este es un momento emocionante para trabajar en el área de energía y soluciones eléctricas para el transporte marítimo. La tecnología desarrollada hoy tendrá un impacto transformador, no solo en la industria marina sino también en la sociedad.

Fuente/TheConversation
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