El transporte marítimo es responsable del movimiento del 90% de los volúmenes de comercio mundial, una tarea en la que utiiza cuatro millones de barriles de petróleo diarios, equivalentes al 4% de la producción a nivel global. El tamaño actual de los buques y la cantidad de mercancía que transportan requiere un gasto energético enorme.
Sus emisiones de CO2 llegaron en 2019 a los 710 millones de toneladas, el equivalente al 20% de las emisiones del transporte de mercancías, casi el 10% de las emisiones del transporte y el 2% del total de las emisiones de la economía mundial. Aunque estas cantidades están muy por debajo de las de otros sectores, la industria está comprometida con el cambio y pretende eliminar la dependencia de los combustibles fósilesen los próximos años.
La Cámara Internacional de Navegación, ICS, cree que ha llegado el momento de dar paso a la cuarta revolución en la propulsión marítima para conseguir alcanzar los objetivos de reducción de emisiones fijados por la Organización Marítima Internacional, OMI, que pretende que en 2050 el nivel de emisiones se haya reducido a la mitad respecto a 2008.
El sector está trabajando en el desarrollo de potenciales soluciones de cero emisiones, como el hidrógeno y el amoniaco, que sin embargo, aún presentan algunos desafíos a nivel operativo, relacionados con la seguridad y con su menor densidad energética.
Esto supone que los buques tendrán que transportar a bordo más combustible,lo que exigirá una modernización de la flota y el desarrollo de nuevas redes de suministro.
Igualmente, en el caso de los buques de baterías eléctricas, debe tenerse en cuenta que un portacontenedores normal necesita cada día la misma energía que 10.000 Tesla S85. Sin embargo, el obstáculo más inmediato a resolver es la falta de inversión en I+D.
Por eso, los armadores han propuesto el lanzamiento de un fondo de 5.000 millones de dólares destinados a identificar las tecnologías necesarias para la introducción de buques de cero emisiones en el mercado a partir de 2030, que estaría supervisado por la OMI.
Aunque las tecnologías de cero o bajas emisiones que permitirían alcanzar los objetivos medioambientales no se producen aún a una escala que permita que sean comercialmente viables, especialmente para las grandes rutas transoceánicas, con las inversiones necesarias podrían llegar a marcar una gran diferencia.
[sumario]Las tecnologías como el hidrógeno o el amoniaco aún presentan algunos desafíos relacionados con la seguridad y con su menor densidad energética”.[/sumario]
La elección del combustible más adecuado en cada caso dependerá de su densidad energética, si el combustible es completamente verde, la necesidad de instalar nuevos sistemas de propulsión y la disponibilidad de una infraestructura global de reabastecimiento.
Las múltiples posibilidades existentes suponen un desafío adicional para la industria, que debe estudiar concienzudamente cada opción De hecho, se calcula que serán necesarios unos 200 proyectos de I+D para llegar a probar en buques alrededor de 20.
Amoniaco verde
El amoniaco verde es uno de los combustibles de bajas emisiones más prometedores y se calcula que en 2070 se producirán unos 130 millones de toneladas, lo que supone casi el doble de lo que se ha utilizado para la producción de fertilizante en 2019.
En este caso, los óxidos de nitrógeno, que son los únicos gases de efecto invernadero producidos en su combustión, pueden eliminarsecon sistemas catalizadores. El amoniaco puede, por tanto, ser utilizado en un motor de combustión interno, y de hecho, MAN Energy Solutiones ya prevé lanzar en 2024 su primer motor propulsado por este combustible.
Generalmente, el amoniaco se produce a partir de gas natural o gas licuado de petróleo, generando grandes cantidades de carbono en el proceso. Sin embargo, el amoníaco verde se produce a partir de energía renovable, sin emisiones de carbono.
Para ser utilizado como combustible, el amoniaco debe almacenarse en estado líquido y es preciso desarrollar una nueva red de abastecimiento especializada y segura, pues es un combustible muy tóxico. Asimismo, su densidad energética es relativamente baja, lo que significa que los buques tendrían que transportar más del doble de combustible que los propulsados por diésel para la misma distancia.
Aunque el gasto energético y económico derivado del uso del amoniaco verde de manera generalizada sería en este momento elevado, es interesante que empiece a formar parte del mix energético para ir incrementando su utilización de manera gradual.
[sumario]El papel del hidrógeno como combustible es más limitado que el del amoniaco para los grandes buques, por sus costes de almacenamiento y su menor densidad energética”.[/sumario]
Entre los futuros proyectos, Arabia Saudí ha anunciado una inversión de 5.000 millones de dólares en una planta que estará operativa en el año 2025. Esta instalación generarará cuatro gigavatios de energía renovable a partir de energía solar y eólica, con una capacidad de producción de 650 toneladas diarias de hidrógeno y 1,2 millones de toneladas anuales de amoníaco verde.
De momento, el hidrógeno producido se destinará a la propulsión de camiones, pues se necesita una mayor investigación antes de que el amoníaco o el hidrógeno puedan usarse como combustible para barcos. No obstante, teniendo en cuenta que el país se encuentra en el centro de las principales rutas marítimas de Asia y Europa, los buques podrían llegar a ser una importante fuente de demanda.
Hidrógeno
El hidrógeno es uno de los combustibles más atractivos para el transporte marítimo, pues no emite gases de efecto invernadero ni otros contaminantes durante su uso. La parte negativa es que la mayoría del que se comercializa se produce a partir de combustibles fósiles, generando gran cantidad de emisiones de carbono.
Por ello, se están realizando investigaciones para desarrollar procesos energéticamente eficientes que permitan producir hidrógeno verde a partir del agua mediante procesos termoquímicos que utilizan energía renovable. Otra opción pasa por la producción de hidrógeno por electrólisis a partir de energía renovable eólica o solar, lo que facilitaría el almacenamiento y transporte del excedente de energía, estabilizando la producción de estas plantas.
La densidad energética del hidrógeno es relativamente baja, y sería necesario que estuviera en estado líquido y almacenado bajo presiónpara que fuera viable como combustible. No obstante, una unidad de hidrógeno líquido requiere más del doble de espacio de almacenamiento que el diésel y una infraestructura de abastecimiento adecuada.
Según la Agencia Internacional de la Energía, el papel del hidrógeno como combustible es más limitado que el del amoniaco para grandes buques, por los altos costes del almacenamiento y su menor densidad energética, pero podría alcanzar los 12 millones de toneladas en 2070, equivalente al 16% de la demanda mundial de combustible marino de 2019.
Por otro lado, los fabricantes pueden producir hidrógeno azul o con bajo contenido de carbono, capturando y almacenando el carbono emitido durante el proceso de producción.
A ello se añade la posibilidad de procesar químicamente el hidrógeno verde con carbono o nitrógeno para producir combustible líquido o gaseoso. Los combustibles sintéticos a base de carbono tienen propiedades similares a los combustibles fósiles actuales, pero son técnicamente neutrales en carbono.
Pilas de combustible y baterías
En lugar de pasar por un proceso de combustión, el hidrógeno se puede utilizar en pilas de combustible que convierten la energía en electricidad mediante una reacción electroquímica.
Esta tecnología sin emisiones de carbonopodría utilizarse para la propulsión de los buques en distancias cortas, pero también para los sistemas auxiliares de los barcos más grandes.
Por su parte, el uso de bateríaspara la alimentación de motores eléctricos aún está en sus primeras etapasa de desarrollo.
En un futuro quizá incluso los grandes buques transoceánicos puedan utilizar esta tecnología, pero parece complicado, ya que un gran portacontenedores necesitaría la energía de 70.000 baterías de coches eléctricos para navegar una semana. Por ello, en principio solamente se utilizarán buques totalmente eléctricos en conexiones de corta distancia.
En cualquier caso, es probable que la industria del transporte marítimo se beneficie de los avances en la industria del automóvil, pues se están realizando investigacionespara aumentar la densidad energética de las baterías.
Energía eólica y nuclear
Aunque es poco probable que hoy en día los buques utilicen exclusivamente la energía del viento, este tipo de propulsión podría complementar a los combustibles neutros en carbono.
Las velas rígidas, cometas y rotores Flettner seguirán desarrollándose con el fin de proporcionar un sistema secundario de propulsión para barcos o incluso primario en algunas rutas.
Aunque actualmente la adaptación de los buque para el aprovechamiento de la energía eólica solo permite cubrir entre el 5% y el 10% de las necesidades energéticasde un barco, se espera una mayor optimización y el desarrollo de sistemas híbridos que combinen la electricidad y el viento.
En cuanto a los combustibles nucleares, podrían utilizarse en muchos buques para eliminar por completo las emisiones de CO2. Utilizando un pequeño reactor nuclear, se eliminaría la necesidad de repostar o utilizar tanques.
Rusia ya opera con éxito una serie de rompehielos nucleares en el Ártico, pero es poco probable que la mayoría de gobiernos consideren políticamente aceptable la utilización de combustibles nucleares, por cuestiones de seguridad.