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El hidrógeno verde y el sector marítimo.

24/11/2020


Hidrógeno como combustible alternativo en el transporte aéreo | Blog

ARTÍCULO DE OPINIÓN

El sector marítimo es de crucial importancia tanto para el comercio cómo para la economía de un país. Entre un 70/80% de las mercancías se transportan por mar. A este dato hay que añadir otro tipo de embarcaciones que completan el sector como los petroleros, pesqueros, barcos de pasajeros, embarcaciones de recreo, entre otras.

Para poder tener una idea global de todos los desplazamientos que se están desarrollando en el mundo actualmente en estos momentos, que no son muy favorables, se muestra una imagen obtenida de MarineTraffic. En la ilustración se puede observar el tránsito de embarcaciones con diferente fin, destacando los de puntos de color verde que son buques de carga, y los rojos petroleros. 

Actualmente, estos barcos se encuentran propulsados por combustibles que producen emisiones nocivas. El reemplazo del actual tipo de combustible hacia combustibles sin emisiones como podría ser el hidrógeno verde, daría paso a la descarbonización del sector marítimo en su totalidad.

Ilustración 1: Movimiento marítimo en el mundo 22/11/2020. Fuente: www.marinetraffic.com


Normalmente los buques suelen consumir alrededor de 225 litros de combustible por hora, determinando el máximo en los cruceros,  los cuales tiene un consumo de en torno a 700 litros. Antes del 1 de enero de 2020, los combustibles usados en los buques contenían entre un 1,5% y un 3,5% de azufre, por lo que si comparamos las emisiones producidas con otros combustibles y otros medios de transporte, se obtienen datos cómo que 47 cruceros emiten casi diez veces más de óxido de azufre que todo el parque móvil de Europa, según un estudio de Transport & Environment.

A partir del 1 de enero de 2020, el control del contenido de azufre es más restrictivo, ya que se fija en un valor máximo de 0,5%, en zonas que no tengan otro tipo de restricciones. Esta restricción conlleva la reducción alrededor de un 80% de las emisiones, no emitiéndose un total de 8,5 millones de toneladas métricas de óxidos de azufres. Aun así, se siguen emitiendo alrededor de 2 millones de toneladas, a las que hay que añadir las emisiones de CO2 y las de otros compuestos tóxicos que se producen en la combustión como óxidos de nitrógeno. 

El sector marítimo se enfrenta al gran reto fijado a nivel global de descarbonizar todos los sectores incluidos la movilidad y, por tanto, el sector marítimo. 

A finales del 2050, se debe haber logrado un recorte global de emisiones del 55% dióxido de azufre, 38% de óxidos nitrosos y un 36% de partículas en base a los datos del 2008. 

El hidrógeno verde se define así porque en su proceso de producción sólo se emite vapor de agua. La producción se realiza mediante la ruptura de la molécula de agua, este proceso se lleva a cabo en un electrolizador y para ello es necesario agua y energía renovable. El hidrógeno verde va a jugar un papel determinante en el proceso de descarbonización denominado como transición energética.

Las tecnologías de hidrógeno verde en el sector marítimo traerán consigo la adecuación o fabricación de nuevas embarcaciones en las que deben incluirse los equipos necesarios.

Los buques deben de incluir principalmente la incorporación de un sistema de almacenamiento de hidrógeno y una pila de combustible. El hidrógeno será almacenado para posteriormente ser introducido en la pila de combustible y junto con el oxígeno captado del aire se produce energía eléctrica que se utiliza para mover el barco.

Esta incorporación sólo supondría reducir un máximo de 5% de capacidad de carga del barco. Aunque en la mayoría de los casos se podrían realizar sin cambiar la capacidad de la carga de los buques y sin tener que realizar paradas extras en su trayecto por falta de combustible. La única emisión producida por los barcos es vapor de agua, suponiendo la eliminación total de las emisiones generadas por los sistemas ahora convencionales. 

Actualmente se encuentran en desarrollo proyectos en todo el mundo, que tienen como objetivo la incorporación de hidrógeno como combustible en los barcos

Uno de estos proyectos se está desarrollando en Noruega. El proyecto Ulstein SX190 tiene como objetivo demostrar que es posible electrificar medios de transporte que necesitan una gran cantidad de energía para desarrollar su actividad. El proyecto va a desarrollar un buque eléctrico, denominado Ulstein SX190 Zero Emission DP2, para alimentarlo con una celda de combustible e hidrógeno líquido, con una potencia de 3,2 MW hibridado con batería. La empresa que va a hacer el retrofitting del buque es Norwegian Electrical Systems (NES) con sede en Bergen, convirtiéndose en uno de los primeros buques noruegos que navegarán en 2023 por los fiordos noruegos.

Ilustración 2: Ulstein SX190 Zero Emission DP2. Fuente: Norwegian Electrical Systems(NES).


Otro proyecto es Suiso Frontier, un buque comercial japonés, cuya principal función es la de transportar hidrógeno líquido y que, por tanto, determinará la viabilidad del desarrollo de una cadena internacional de suministro de hidrógeno. En el buque, el hidrógeno será almacenado en estado líquido, con una capacidad de almacenaje de 1250 m3 de hidrógeno a -253°C. El buque ha sido presentado por Kawasaki Heavy Industries. 

Ilustración 3: Suiso Frontier.


La multinacional suiza ABB y la institución Hydrogène de France, han firmado con acuerdo para fabricar de forma conjunta pilas de combustible a escala de megavatios que puedan ser incorporadas en grandes buques oceánicos. Las pilas tendrán una potencia de 3MW y permitirá propulsar los barcos y alimentar los sistemas eléctricos que se encuentran en ellos. 

A su vez, FCHJU (Asociación público-privada que apoya las actividades de desarrollo tecnológico en pilas de combustible y energía de hidrógeno en Europa), financia proyectos con el fin de desarrollar barcos propulsados con hidrógeno. 

Un ejemplo es el proyecto ShipFC. Este proyecto se está desarrollando con el objetivo de incorporar las tecnologías del hidrógeno en el sector. Se instalará una pila de combustible de 2MW que será alimentada con amoniaco a una embarcación, que navegará en etapa de testeo durante unas 3000 horas utilizando únicamente hidrógeno. Otra parte del proyecto desarrollará estudios para otros tipos de embarcaciones, una embarcación de construcción en alta mar y dos tipos de embarcaciones de carga., extrapolando a diversos tipos de embarcaciones del sector marítimo. 

Otro proyecto financiado es FLAGSHIPS, en él se va desarrollar dos buques comerciales que deberán operar 18 meses. Los buques funcionarán con hidrógeno producido mediante un electrolizador y energía renovables, uno de ellos será almacenado en forma de gas y otro líquido. 

Por último, la FCHJU ha financiado el revolucionario proyecto HySHIP, dónde además del desarrollo de un buque comercial propulsado con hidrógeno líquido, se pretende establecer una cadena de suministro y una plataforma de abastecimiento de hidrógeno verde en la costa oeste de Noruega, que podrá ser el combustible de otros vehículos o la posibilidad de utilización del gas en otros sectores. El buque constará de una combinación de una batería de 1000 kWh y una celda de combustible de 3 MW. Además se llevará a cabo tres embarcaciones más, un barco cisterna de 1MW para vías navegables interiores, un ferry de 3 MW y un estudio. 

Todos los proyectos tanto financiados por entidades privadas como parcialmente o totalmente  por entidades públicas pretenden que las tecnologías del hidrógeno y el sector marítimo vayan de la mano en la transición energética. Fijando en un futuro a corto plazo al hidrógeno verde como una solución de emisiones cero en el sector marítimo.

Centro Nacional del Hidrógeno empresa colaboradora de Tech4Fleet.

Vanesa Sendarrubias
Vanesa Sendarrubias

Técnico en la Unidad de Innovación Abierta
Centro Nacional del Hidrógeno

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