All-Electric Ships. Una solución hacia una movilidad completamente eléctrica también en barcos.

Introducción

Llevamos años escuchando hablar de soluciones híbridas y eléctricas en sectores como el automovilístico con las ventajas que ello supone en cuanto a reducción de emisiones, aumento de eficiencia en el transporte por carretera y otras muchas.

¿Y si aplicamos estos mismos conceptos a otro tipo de transporte en el que el consumo de energía es mucho mayor, y en el que una reducción del consumo tiene un importante impacto económico y medioambiental?

Hablamos del sector marítimo, sí, de barcos de transporte de pasajeros, de operaciones offshore, de mercancías, de investigación oceanográfica, de recreo, etc., donde la evolución de la tecnología hará que los sistemas híbridos-eléctricos y finalmente los puramente eléctricos tengan una presencia elevada en no muchos años en la flota marítima. Veamos por qué:

Contexto

Las políticas de cambio climático están generando importantes restricciones en cuanto a emisiones en el sector marítimo, lo cual desemboca en la existencia de zonas o áreas protegidas declaradas como Áreas con Control de Emisiones (ECAs por sus siglas en inglés), en las que los buques deben navegar emitiendo un contenido extremadamente bajo y controlado de gases contaminantes, incluso nulo en algunas de ellas.

Existe un interés creciente por la salud de los ecosistemas, el impacto de las diversas fuentes de estrés ambiental sobre su funcionamiento y sostenibilidad, así como su repercusión sobre el bienestar social. Las políticas europeas relacionadas con la gestión de los mares pretenden garantizar el buen estado de los ecosistemas marinos, regulando las principales actividades humanas en el medio marino y generando oportunidades para el crecimiento económico y social en sectores de gran potencial (Crecimiento Azul).

Por otro lado, en un mercado tan competitivo como es el del transporte marítimo es necesario reducir los costes de operación de los buques, siendo el consumo de combustible una parte fundamental en los mismos.

Tecnologías y Soluciones

En los buques de nueva generación la hibridación puede estar presente en varias formas. A nivel de propulsión, combinando la propulsión mecánica y eléctrica en la cadena cinemática; a nivel de fuentes de energía, combinando las fuentes basadas en máquinas de combustión interna (diésel o gas) con sistemas de almacenamiento de energía (baterías, ultra-condensadores, pilas de hidrógeno, etc.) e incluso con otras fuentes de energía categorizadas como renovables (fotovoltaica, mini-eólica, etc.). En sistemas sofisticados, la hibridación puede estar presente tanto en la cadena cinemática de propulsión como en la cadena de generación o fuentes de energía.

Soluciones como la presentada por Ingeteam este año en la feria Electric & Hybrid World Marine Expo, denominada INGEDRIVE E3-Ship, permite una fuerte reducción de consumo de combustible y emisiones mediante la integración y funcionamiento óptimo de todos los sistemas de generación de energía eléctrica, almacenamiento de energía y consumo presentes en la nueva generación de buques con propulsión eléctrica. La solución, entre otros beneficios, permite que los grupos de generación de energía eléctrica o gensets puedan operar de manera independiente y a velocidad variable, siempre buscando el punto óptimo de funcionamiento en términos de consumo de combustible y emisiones ante cualquier régimen de carga.

El sistema INGEDRIVE E3-Ship contiene los siguientes tipos de subsistemas o interfaces de electrónica de potencia:

• Sub-sistema de electrónica de potencia de generación
• Sub-sistema de distribución
• Sub-sistema de electrónica de potencia de propulsión
• Sub-sistema de electrónica de potencia para las cargas auxiliares y de servicio
• Sub-sistema de electrónica de potencia para el almacenamiento y gestión de la energía eléctrica

El consumo de combustible, la reducción de emisiones, así como el volumen, peso y coste de la solución se ven altamente beneficiados utilizando este tipo de soluciones, manteniendo, e incluso mejorando las prestaciones dinámicas y de fiabilidad, la funcionalidad, la seguridad y las necesidades de mantenimiento de los sistemas actuales.

¿Y si lo cuantificamos? Por ejemplo, se puede conseguir un aumento de eficiencia del sistema completo tal que se llegue a obtener hasta un 30% de ahorro de combustible en función del buque, su aplicación, sus modos de operación y sus perfiles habituales en cuanto a consumo de potencia.

Conclusiones

Los Sistemas de Potencia Integrados de Alta Eficiencia para buques de Propulsión Eléctrica:

• Reducen los costes de operación. 
• Permiten la operación de los grupos de generación a velocidad variable siempre buscando el punto de operación de menor consumo específico y mejor proceso de combustión.
• Permiten la integración eficiente de sistemas de almacenamiento de energía eléctrica tales como baterías, ultra-condensadores o incluso pilas de combustible.
• En modo de funcionamiento 100% eléctrico, operan a cero emisiones utilizando la energía eléctrica almacenada.
• Permiten la integración del sistema eléctrico de potencia del buque con el sistema eléctrico de potencia del puerto (conexión ON-SHORE). En puerto, los generadores podrían estar apagados y las cargas auxiliares del buque se podrían alimentar desde la red eléctrica del puerto. Las baterías del buque podrían ser recargadas (Plug-in Hybrid-Electric Ship haciendo un símil con Plug-in Hybrid-Electric Car).  Incluso en modelos avanzados el intercambio de energía podría ser bi-direccional, permitiendo incluso el trasvase de energía desde el buque hacia el puerto (ship to shore power flow).
  

Es el momento de posicionar a nuestra industria naval y de bienes de equipo a la vanguardia en cuanto a este tipo de tecnologías y soluciones para la nueva generación de buques, aplicando el conocimiento y saber hacer que desde hace ya muchos años se viene demostrando en este sector.