Wärtsilä está desarrollando una gama sin precedentes de sistemas de suministro de motores y gas combustible para ayudar a los propietarios de barcos a navegar por la ruta hacia la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, cualquiera que sea el combustible que elijan.
El envío marítimo busca reducir drásticamente las emisiones, pero los combustibles que utilizará para hacerlo están lejos de ser claros. Durante 100 años, el mercado de combustibles marinos ha estado dominado casi por completo por el petróleo. Ahora está surgiendo una paleta diversa de potenciales combustibles limpios.
La viabilidad de muchos nuevos combustibles depende de superar muchos desafíos en los próximos 10 a 20 años. Pero la urgencia de la ambición de descarbonización del transporte marítimo, en particular, el objetivo de la Organización Marítima Internacional de reducir las emisiones totales de gases de efecto invernadero al menos a la mitad para 2050, significa que no hay tiempo para esperar la solución ideal. La respuesta está en la flexibilidad, dice Mikael Wideskog, Gerente General, Estrategia e Innovación Tecnológica, Wärtsilä Marine.
“Existen incertidumbres en torno a cada posible combustible, incluido cuándo y dónde estarán disponibles y a qué precio. La creación de flexibilidad de combustible en los nuevos buques, y, cuando corresponda, la modernización de la central eléctrica flexible en los buques más antiguos, ofrece una protección contra estos riesgos “.
Ningún convertidor de energía es más flexible que el motor de combustión interna. Con un intercambio limitado de componentes, los motores marinos de hoy en día pueden quemar cualquiera de los combustibles limpios que se espera estén disponibles en los próximos años. El almacenamiento, la manipulación y el suministro de combustible pueden ser más complicados dadas las propiedades de los nuevos combustibles, pero los desafíos son manejables, especialmente si los buques se construyen teniendo en cuenta las conversiones futuras.
Para impulsar el envío, independientemente de las opciones de combustible, Wärtsilä está investigando todos los nuevos combustibles, incluidos metano, amoníaco, metanol, hidrógeno y biocombustibles bio y sintéticos. Su investigación se basa en la experiencia incomparable que ya ha adquirido construyendo motores, sistemas de suministro y almacenamiento para una amplia gama de combustibles, incluidos GNL, GLP, biodiesel, metanol y compuestos orgánicos volátiles. Frente a un futuro combustible complejo, Wärtsilä tiene un objetivo simple.
Continuaremos siendo un proveedor de suministro completo de combustible y soluciones de motor para todos los combustibles futuros. Dada la demanda del mercado, en la próxima década comercializaremos tecnología de motores y sistemas de suministro de gas combustible que permitirán a los armadores estar preparados para utilizar todos los combustibles actualmente en discusión.
Dada la modularidad de los motores modernos, esto significa que, siempre y cuando los propietarios de los buques consideren los requisitos de almacenamiento, ya pueden estar planeando usar nuevos combustibles en los buques que se están construyendo hoy en día
GNL BIO Y SINTETICO
Wärtsilä cree que la transición a combustibles limpios será más fácil, más rentable y más rápida para las embarcaciones que funcionan con gas natural licuado (GNL). El desarrollo de metano a partir de biomasa y fuentes sintéticas significa que hay un camino claro hacia la energía neutral en carbono del GNL, que ya ofrece reducciones de emisiones de gases de efecto invernadero de 5-21% en comparación con el fuelóleo pesado. El GNL bio y sintético se puede usar inicialmente como combustible directo junto con el GNL convencional para reducir su contenido de carbono fósil y luego, a medida que aumenta la oferta, reemplazarlo por completo.
Esta vía es técnica y logísticamente factible hoy. Los motores y los sistemas de suministro de combustible diseñados para GNL no requieren cambios para usar GNL bio o sintético. Y además de ser compatibles con los motores de GNL existentes, las futuras variedades de carbono neutral también se pueden utilizar en la infraestructura de abastecimiento de combustible que ya se ha establecido para el GNL. Esto ofrece una ventaja dramática (tanto en términos de tiempo como financieramente) en comparación con otros combustibles que necesitarán una infraestructura de suministro para ser construidos desde cero.
“Ya hay buques que funcionan con una mezcla de bio-GNL y GNL fósil, y se planean pequeñas pruebas con GNL sintético“, dice Wideskog. “La perspectiva del suministro a gran escala se compara favorablemente con otros combustibles limpios que pueden estar a una década o más de la disponibilidad comercial“. Un estudio reciente sugiere que el suministro sostenible proyectado de bio-GNL 2030 y 2050 podría satisfacer la necesidad energética total de la industria del transporte marítimo.
Un desafío con la vía del GNL es la emisión de metano, un potente gas de efecto invernadero, que acompaña a la producción, el suministro y la combustión incompleta de GNL. Esto puede compensar las reducidas emisiones de dióxido de carbono del uso de GNL en cierta medida. Pero los desarrollos de motores en los próximos dos o tres años restablecerán la ventaja, y la mayor fuente de emisiones de metano (la producción, el almacenamiento y el transporte de GNL fósil) será significativamente menor cuando emerjan fuentes de biomasa y sintéticas. Por estas razones, Wärtsilä cree que incluso con el desafío del deslizamiento de metano, el GNL ofrece el envío de la ruta más rápida y rentable para la descarbonización.
AMONÍACO
El GNL no es la única ruta para limpiar el envío. Los combustibles a base de hidrógeno ofrecerán una fuente de energía libre de gases de efecto invernadero si se hacen con electricidad renovable. Los dos más destacados son metanol y amoníaco.
La exploración del amoníaco como combustible también está progresando rápidamente. Algunos países están prestando un fuerte respaldo al amoníaco como combustible del futuro. Tiene varias ventajas sobre el hidrógeno: por ejemplo, tiene una mayor densidad de energía y no necesita almacenarse bajo compresión o a temperaturas muy bajas.
Wärtsilä inició las pruebas de combustión de amoníaco en marzo. Según los resultados iniciales, las pruebas continuarán en los motores de gas de doble combustible y de encendido por chispa. A continuación, se realizarán pruebas de campo en colaboración con los armadores a partir de 2022. Mientras tanto, Wärtsilä está trabajando con armadores, constructores navales, sociedades de clasificación y proveedores de combustible para obtener más información sobre los requisitos del sistema y la seguridad, así como la composición del combustible, las emisiones y la eficiencia.
El amoníaco tiene varias otras propiedades que requieren mayor investigación. Se enciende y se quema mal en comparación con otros combustibles y la combustión podría conducir a mayores emisiones de NOx a menos que se controle mediante tratamiento posterior u optimizando el proceso del motor. También será necesario desarrollar un marco regulatorio y reglas de clase para su uso como combustible marino.
METANOL
Hasta ahora, el metanol no se ha utilizado ampliamente como combustible marino. Hoy en día, el alcohol industrial producido de manera fácil y barata se elabora principalmente con gas natural, pero el uso de hidrógeno a partir de electricidad renovable y carbono recapturado para producir metanol verde lo haría neutral en carbono. Y con una mejor combustión y un almacenamiento y manejo más fáciles que el amoníaco, el metanol podría ser un caballo oscuro en la carrera de envío hacia la descarbonización.
Solo un par de fabricantes de motores marinos tienen experiencia con motores de metanol. En 2015 comenzó un proyecto para convertir un motor Wärtsilä Z40 en el buque ro-pax Stena Germanica para quemar metanol. El motor ahora funciona principalmente con combustible de metanol y el éxito de la instalación ha inspirado a Wärtsilä a buscar más combustible.
“El beneficio real del metanol es la facilidad de almacenamiento“, dice Wideskog. “Para Stena Germanica fue una simple conversión de un tanque de agua de lastre. Pero los motores convertidos son bastante viejos y ahora queremos examinar el rendimiento del metanol en un motor más moderno. En los próximos meses comenzaremos a probar metanol en nuestro motor Wärtsilä 32 y analizaremos otros conceptos para quemar metanol ”.
BIODIESEL
Los combustibles derivados de la biomasa tienen un gran potencial como fuente de energía neutral en carbono. Se pueden hacer en una variedad de formas que se pueden usar tanto en motores diesel como de gas, ya sea como combustible directo o por sí solos. Como los biocombustibles se pueden usar en motores existentes, tecnología de suministro y almacenamiento de combustible, podrían ofrecer una descarbonización de envío simple y eficiente en términos de capital, dependiendo de la capacidad de ampliar el suministro a un precio razonable.
Wärtsilä ha estado experimentando continuamente con muchos biocombustibles diferentes desde la década de 1990, y en los últimos diez años ha estado desarrollando técnicas avanzadas de combustión para mejorar aún más la eficiencia y la flexibilidad del combustible. Más recientemente, Wärtsilä trabajó con el proveedor de búnkeres Boskalis y la empresa de biocombustibles Goodfuels para desarrollar y probar biocombustibles adecuados para su uso en el envío. En virtud de la asociación, Wärtsilä probó una gama de nuevos biocombustibles a partir de finales de 2015 y en abril de 2016 había optimizado el rendimiento del combustible y del motor, reduciendo drásticamente las emisiones de partículas y eliminando el contenido de azufre.
HIDRÓGENO
Wärtsilä ya tiene una sólida comprensión del hidrógeno y sus motores de combustible dual y motores de gas de encendido por chispa ya pueden funcionar con una mezcla de combustible que comprende hasta 15-25% de hidrógeno, lo que destaca aún más la flexibilidad de los motores de combustible dual. Pero la compañía cree que el hidrógeno tiene un potencial limitado como combustible en el envío.
“El almacenamiento a bordo en las cantidades necesarias para el transporte marítimo es más factible para el amoníaco y el metanol que para el hidrógeno“, dice Wideskog. “Vemos algunas aplicaciones de nicho para el hidrógeno, ya que hay algunos intereses nacionales que impulsan este combustible, y las estrictas regulaciones locales pueden hacer que sea posible realizar algunos envíos de corta distancia. Pero el papel principal del hidrógeno en el envío será como un bloque de construcción para otros combustibles “.
Wärtsilä intentó utilizar hidrógeno en sus motores de gas por primera vez en 2015 y ahora continúa su desarrollo hacia un motor de hidrógeno puro. Después de un sprint el año pasado en el que los expertos de Wärtsilä hicieron una lluvia de ideas sobre conceptos de motores, utilizando hidrógeno en motores de ciclo Diesel y Otto. Los proyectos ahora se están analizando con el fin de proceder a las pruebas del motor. Pero el almacenamiento y el suministro de combustible siguen siendo un desafío para el hidrógeno debido a su baja densidad de energía volumétrica: el hidrógeno licuado tiene alrededor de un tercio de la energía de GNL por metro cúbico, lo que significa que los tanques deben ser casi el doble del tamaño, así como su naturaleza explosiva y corrosiva.
CONCLUSIÓN
El futuro del mercado de combustibles marinos está lejos de ser cierto, pero la inversión en barcos no puede detenerse. Para gestionar este riesgo, es esencial que los armadores se preparen para incorporar flexibilidad de combustible en sus embarcaciones. El motor de combustión es el vehículo ideal para mantener esta flexibilidad, y el programa de investigación y desarrollo sin precedentes de Wärtsilä que abarca todas las opciones de combustible subraya el compromiso único de Wärtsilä con la industria del transporte marítimo.
Mikael Wideskog concluye: “Nuestro objetivo es asegurar que la flota global pueda ser alimentada de manera limpia y confiable, cualesquiera que sean los combustibles que finalmente ayuden al transporte a alcanzar sus ambiciones de emisión“.
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