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¿Es el hidrógeno la alternativa al gas? Parte 3 de las alternativas a los combustibles marinos

15 de octubre de 2019

Muchas empresas utilizan el gas natural como fuente de energía: para hacer funcionar sus procesos y para calentar sus edificios. Esta aplicación energética puede ser sustituida técnicamente por el hidrógeno y éste parece perfilarse como una interesante alternativa para el sistema energético del futuro. En el Reino Unido se ha presentado un ambicioso plan para preparar a 3,7 millones de hogares y 40.000 empresas e industrias para el cambio del gas al hidrógeno. Los operadores de la red de gas Cadent y Northern Gas Networks y la noruega Equinor han propuesto un plan para construir un sistema de producción, distribución y almacenamiento de hidrógeno que lo suministrará a través de la red de distribución de gas existente a los hogares, empresas e industrias de Teesside, Newcastle, York, Hull, Leeds, Bradford, Halifax, Huddersfield, Wakefield, Manchester y Liverpool.

Pero, ¿cómo puede contribuir este combustible alternativo a reducir las emisiones de azufre del transporte marítimo? La tercera parte de la serie sobre alternativas a los combustibles marinos analizará las posibilidades.

Hidrógeno

DNV GL predice que para 2035, el 39% de la mezcla global de combustibles marinos será de combustibles libres de carbono, como el hidrógeno, el amoníaco y los biocombustibles. La predicción también implica que en 2050 estos combustibles representarán una parte mayor de la mezcla que el petróleo, el GNL y la propulsión eléctrica.

Muchos de estos combustibles pueden utilizarse en un motor convencional: se queman en los cilindros que ponen en movimiento los pistones. Pero es aún más económico y respetuoso con el medio ambiente equipar los nuevos barcos con una pila de combustible que convierta estas sustancias en energía eléctrica.

El hidrógeno es uno de los combustibles con mayor potencial: el hidrógeno no tiene emisiones nocivas. Además, la tecnología es prometedora y la fiabilidad es alta, especialmente en una pila de combustible; una pila de combustible da una alta eficiencia, un bajo consumo de combustible y es silenciosa en su funcionamiento. Además, la pila de combustible no tiene piezas móviles, por lo que no necesita mantenimiento. Eso significa menores costes de mantenimiento.

Pero, por supuesto, su uso tiene desventajas. El hidrógeno debe almacenarse a una alta presión, entre 350 y 700 bares, y a una temperatura extremadamente baja, de -253 grados centígrados, incluso más baja que la del GNL, lo que supone un riesgo de explosión y complica la certificación de los buques.

Otra desventaja es que el hidrógeno tiene una baja densidad. Esto significa que sólo se obtienen 80 kg de combustible por metro cúbico, incluso en su forma líquida más densa. Esto significa que se necesita mucho hidrógeno para navegar. Un viaje de 65 horas en un barco de navegación interior requiere unos 37.500 litros de hidrógeno y 750 kW de potencia. En términos de energía, esto significa que el hidrógeno tiene menos energía que cualquier combustible.

También está la cuestión de la vida útil de una pila de combustible. Hay experiencias con el hidrógeno en los coches, pero para un coche es suficiente una vida útil de 5.000 horas; para un barco es muy diferente, con 250.000 horas.

Uno de los barcos que ya funciona completamente con hidrógeno es el Energy Observer. Este catamarán, que antaño navegaba por el mar, ha sido completamente reconvertido para este fin. En mayo de 2017, el Energy Observer se embarcó en un viaje de seis años alrededor del mundo. Hasta 2022, el catamarán hará 101 paradas en distintos lugares, desde grandes capitales hasta puertos históricos y reservas naturales.

El Energy Observer produce su propio hidrógeno a bordo. Para ello, utiliza agua de mar que se limpia a bordo. Para generar la electricidad necesaria para fabricar el hidrógeno, el catamarán cuenta con unos 130 metros cuadrados de paneles solares en cubierta, así como con dos turbinas eólicas. También hay una cometa a bordo como ayuda ecológica para mantener el "consumo de combustible" de los dos motores eléctricos lo más bajo posible. Todo ello debería garantizar que el barco pueda navegar de forma energéticamente neutra sin emisiones nocivas de CO2 o partículas.

También en Noruega hay iniciativas en marcha. El gobierno noruego apoya una amplia gama de actividades relacionadas con el combustible de hidrógeno, con actores que van desde la Autoridad Marítima Noruega (NMA), la Dirección de Protección Civil (DSB) y la Administración de Carreteras Públicas de Noruega (NPRA), DNV GL, astilleros y armadores. Con el apoyo del gobierno, la NPRA puso en marcha un proyecto en 2017 con el objetivo final de construir y operar un transbordador eléctrico de hidrógeno en la ruta Hjelmeland-Nesvik en la costa suroeste. Este proyecto ha recibido ahora el apoyo financiero del proyecto europeo de innovación FLAGSHIPS.

 

FLAGSHIPS ha recibido 5 millones de euros de la UE para hacer realidad dos buques de hidrógeno de emisiones cero que funcionen comercialmente, además de uno en Noruega y otro en Francia. En Lyon (Francia), un remolcador impulsado por hidrógeno de la Compagnie Fluvial de Transport (CFT) servirá de barcaza en el Ródano.

Pero también en este caso el gran problema es la infraestructura: la infraestructura sólo es interesante si hay suficientes barcos impulsados por hidrógeno, pero mientras haya pocas posibilidades de abastecerse de hidrógeno, habrá pocos incentivos para desarrollar barcos impulsados por hidrógeno.

En Japón, el enfoque es diferente. Aquí, el uso del hidrógeno forma parte de la visión del país sobre un futuro energético limpio. Japón está invirtiendo mucho en el hidrógeno: el gobierno tiene una hoja de ruta y la industria está trabajando duro en ella. Para ello, se ha iniciado la construcción de una instalación de licuefacción de hidrógeno en Port Hastings (Australia). El proyecto será ejecutado por un consorcio de empresas japonesas de energía e infraestructuras liderado por Kawasaki Heavy Industries (KHI) y que incluye a J-Power, Iwatani Corporation, Marubeni Corporation y AGL, siendo KHI e Iwatani quienes dirijan la construcción en Port Hastings. Estos avances podrían convertir a Victoria en un líder mundial en la industria del hidrógeno, que está creciendo rápidamente y cuyo valor se prevé en 1,8 billones de dólares para 2050.

Is waterstof hèt alternatief voor gas? Deel 3 uit de serie over alternatieven voor scheepsbrandstoffen
Foto DNV-GL

 

Doble combustible

Los motores de doble combustible ofrecen la posibilidad de navegar con varios tipos de combustible: normalmente un combustible limpio combinado con gasóleo. Esto hace que las naves con este tipo de motores sean altamente desplegables. Uno de los argumentos más importantes para el desarrollo de los motores de doble combustible fue que ofrece más flexibilidad que la navegación con un solo combustible más limpio, por ejemplo el GNL. Cuando el GNL se agota, el barco sigue funcionando con diésel.

La tecnología de doble combustible ha demostrado su eficacia. La ventaja de los motores de doble combustible es que, por lo general, son lo suficientemente flexibles como para adaptarse fácilmente a combustibles más ecológicos. Los motores también pueden convertirse para quemar metanol y NH3 (de fuentes fósiles o renovables) y combustibles mezclados con hidrógeno.

 

El hidrógeno es el vector energético no fósil más conocido para el transporte marítimo, pero no el único. Hay varias posibilidades; en general, la viabilidad técnica de estas sustancias está menos desarrollada, pero sin duda tienen potencial.

El hidrógeno puede servir de base para estos electrocombustibles y, dada la baja densidad energética del hidrógeno, probablemente sea una forma más eficiente de utilizarlo. Los electrocombustibles, también llamados combustibles sintéticos, se producen a partir de H2 y CO2 (combustibles basados en el carbono, como el gasóleo, el metano y el metanol) o de H2 y nitrógeno (combustibles basados en el nitrógeno, como el amoníaco). En estos casos, se utiliza electricidad renovable para la producción. Los combustibles basados en el carbono son combustibles "drop-in" que sólo requieren una modificación limitada de los motores y los sistemas de combustible para sustituir o mezclar con los combustibles tradicionales. Otra ventaja de los combustibles eléctricos basados en el carbono es que, al igual que los combustibles convencionales, pueden tener una alta densidad energética. Los combustibles sintéticos requieren un almacenamiento a bordo similar al de los combustibles convencionales utilizados actualmente.

En la cuarta parte se analizarán dos de estos combustibles, el amoníaco y el metanol.