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Sep 22, 2023

Caminos hacia el futuro energético de las vías navegables interiores

"No existe una única solución mágica o una tecnología unicornio" para reducir las emisiones, dijo Gary Sarrat de Caterpillar Marine. En cambio, hay muchas opciones, cada una con sus ventajas y desventajas a considerar. sarrat era

"No existe una única solución mágica o una tecnología unicornio" para reducir las emisiones, dijo Gary Sarrat de Caterpillar Marine. En cambio, hay muchas opciones, cada una con sus ventajas y desventajas a considerar.

Sarrat habló sobre “Soluciones de sostenibilidad para segmentos marinos” en la reunión de seguridad de verano de operadores de vías navegables estadounidenses en el centro de St. Louis los días 16 y 17 de agosto. La reunión contó con varios paneles y presentaciones sobre tecnología verde para las vías navegables interiores, todos ellos repletos de información. Mike Breslin, director de seguridad y sostenibilidad de AWO, presentó a los panelistas y oradores.

Sarrat señaló que Caterpillar ha aumentado sus comunicaciones con sus clientes sobre sus esfuerzos de investigación y desarrollo en tecnologías verdes y lo que podrían significar para ellos.

La presentación de Sarrat cubrió las actualizaciones de motores, servicios, sistemas de propulsión eléctricos e híbridos, combustibles con menor intensidad de carbono y emisiones reguladas de Cat. Dijo que las empresas se están volviendo más sofisticadas en el cálculo de sus ciclos del carbono. "El simple hecho de optar por un combustible alternativo no siempre significa menos emisiones", afirmó. "En algunas circunstancias, el metanol puede tener un ciclo de carbono con más emisiones de carbono que los combustibles fósiles".

Sarrat repasó los pros, los contras y las ventajas y desventajas de los combustibles alternativos, desde los biocombustibles y el diésel renovable hasta el metanol, el hidrógeno líquido, el hidrógeno comprimido y la electricidad almacenada en baterías. Explicó el concepto de "densidad volumétrica" ​​o la cantidad de energía por volumen equivalente. El hidrógeno no tiene emisiones de carbono, pero requiere 10 veces más volumen que el diésel para obtener la misma cantidad de energía. Incluso el hidrógeno licuado requiere cinco veces más volumen que el diésel. También requiere mucha energía para licuarlo y mantenerlo fresco, lo que reduce su eficiencia general de carbono.

Los países europeos han estado realizando importantes inversiones en tecnología del hidrógeno para usos marinos.

Los biocombustibles pueden tener límites de mezcla. El diésel renovable es un combustible “de uso inmediato” que no requiere modificaciones en el motor. Sin embargo, al biodiesel no le gusta el agua ni las altas temperaturas y, a menos que se maneje adecuadamente, puede producir algas.

El metanol tiene la mitad de eficiencia volumétrica que el diésel; es decir, sólo se necesita el doble de metanol para lograr la producción de energía del diésel y es líquido a temperatura ambiente. En marzo de 2022, Caterpillar anunció que estaba cerca de lanzar versiones de combustible dual de su serie 3500 de motores marinos que pueden funcionar con metanol, dijo Sarrat. La serie 3500 es la plataforma de motores marinos más popular de Cat y se utiliza en una variedad de embarcaciones marinas. Cat también lanzará kits de actualización dentro de cinco años para convertir motores Tier 4 3500 a combustible dual. Con el tiempo, Caterpillar también analizará sus otras plataformas de motores.

Las baterías requieren un ecosistema de carga terrestre sólido desde el barco hasta la costa. Una vía de tecnología verde potencialmente prometedora para el futuro podría implicar el uso de instalaciones de hidrógeno terrestres para cargar baterías a bordo.

El sistema de control es la parte más importante de cualquier sistema energético, afirmó Sarrat.

Ben Parrish, responsable de proyectos especiales e iniciativas ESG en Kirby Marine y ganador del premio “40 Under 40” de la Inland Marine Expo 2018, habló sobre el vehículo de doble combustible de Kirby. Green Diamond, que será bautizado dentro de unas semanas. Su nombre surgió de un concurso de nombres en el que los empleados de Kirby y los colaboradores de diseño SanJac Marine y Stewart & Stevenson presentaron 755 candidaturas.

Su planta diésel-eléctrica está sustentada por un banco de baterías. Una de las grandes ventajas de una embarcación propulsada por baterías es el “par instantáneo sin aumentar la velocidad”, dijo Parrish. Por ese motivo, la energía de la batería es ideal para maniobras cercanas y a muy baja velocidad. Los timoneles también obtienen una amplia banda de potencia con batería. "Tenemos un equipo que está sincronizando el acelerador ahora", dijo Parrish. Los controles del acelerador para la energía de la batería pueden ser tan sensibles que deben probarse exhaustivamente con los conductores para que se acostumbren y calibren los controles. Las baterías pueden proporcionar de dos a tres veces la potencia instantánea de un motor convencional.

El Green Diamond tiene sistemas de energía redundantes que pueden funcionar de forma independiente si es necesario sin pérdida de caballos de fuerza. Cuando funciona con batería el funcionamiento es más silencioso, aunque no del todo silencioso. Parrish mostró un gráfico que ilustra cómo la batería puede pasar de descargarse a recargarse en diferentes modos operativos. Si bien las baterías necesitan carga mediante enchufe en tierra para optimizar su uso, esa carga se puede dividir en segmentos y no tiene que ser continua. El ahorro de emisiones puede ser del 30 por ciento sin carga y de hasta el 80 por ciento con carga en el muelle.

Matt French, gerente de operaciones territoriales de ADM, señaló que American River Transportation Company (ARTCo) se involucró en los biocombustibles porque la empresa matriz ADM los fabrica. ARTCo, que ha operado durante 51 años y actualmente cuenta con 29 embarcaciones de transporte de línea y 53 embarcaciones de flota/puerto, comenzó a estudiar combustibles alternativos sin cita previa en 2003 en la mv. María Evelyn. Comenzó su programa de repotenciación hace 15 años integrando biocombustibles en su flota.

Actualmente hay 59 instalaciones de producción de biocombustibles en 29 estados que produjeron 2,087 millones de galones el año pasado, dijo French. Señaló que sus ubicaciones se corresponden estrechamente con el sistema fluvial interior, ya que están ubicados donde se cultivan y también aprovechan el transporte acuático cuando pueden. Dijo que ARTCo tuvo algunos problemas para aprender a manejar biocombustibles y diésel renovable. Construyó una instalación de mezcla en tierra con mezcla computarizada y un ciclo de descarga. Los biocombustibles pueden tener un efecto detergente en tuberías y componentes. Es posible que los usuarios tengan que cambiar los filtros con más frecuencia al principio, dijo.

El año pasado, ADM tuvo un rendimiento de 5,5 millones de galones de biocombustible. Está desarrollando un negocio de carga de biocombustibles para clientes de ferrocarriles y camiones. French concluyó recomendando el Programa Smartway de la EPA, que alienta a las empresas a ingresar voluntariamente sus datos de carbono para compararse con otros modos, empresas e industrias.

Sam Lewis, vicepresidente de sostenibilidad de Southern Devall, comenzó como marinero y compite con autos como pasatiempo. Habló sobre la colaboración de su empresa con una nueva empresa llamada Amogy, que ha desarrollado un “craqueador” de amoníaco portátil patentado que libera el hidrógeno contenido en amoníaco en el punto de uso. Amogy, que ha presentado 12 patentes relacionadas con su tecnología, hace una promesa audaz en su sitio web: “Esta tecnología tiene el potencial de revolucionar no sólo la industria del transporte sino el sector energético en su conjunto. … Amogy permitirá que la industria del transporte se descarbonice completamente para 2050, con aplicaciones adicionales para descarbonizar la generación de energía e hidrógeno a gran escala”.

Lewis señaló que el amoníaco, que se compone de tres partes de hidrógeno por una parte de nitrógeno, es la forma más densa y eficiente de transportar y almacenar hidrógeno. El combustible de hidrógeno resultante tiene cero emisiones y el nitrógeno liberado se escapa a la atmósfera, que está compuesto en un 70 por ciento de nitrógeno. El cracker patentado se encuentra en una caja negra autónoma.

El 22 de junio, Amogy anunció que un cliente marítimo anónimo en Noruega firmó un acuerdo para comprar cuatro de los crackers de Amogy para uso a bordo. "Este es un hito importante en nuestro camino hacia la comercialización y creo que servirá como inspiración para que otros armadores lo sigan", dijo Christian Berg, director general de Amogy Noruega.

El concepto se está probando en un proyecto piloto para Southern Devall, una barcaza llamada DCBL 57 que se está construyendo y probando en Brooklyn Navy Yard. La promesa de este combustible es especialmente importante para Southern Devall, dijo, porque "impulsamos el amoníaco".

Un problema con la conversión de amoníaco en hidrógeno es que el proceso libera mucho calor, que debe dispersarse. También es necesario ventilar los espacios de hidrógeno. Parrish señaló que la Guardia Costera exige estructuras de ventilación en forma de pila que se extienden hacia atrás en algunos prototipos de embarcaciones propulsadas por baterías. Dado que existe una zona de exclusión de 30 pies alrededor de las áreas donde se almacena hidrógeno altamente inflamable, los respiraderos no pueden ubicarse cerca de otros equipos, como radares, que podrían generar una chispa. Las “chimeneas” de ventilación son actualmente un factor limitante en el diseño de embarcaciones que utilizan hidrógeno.

Otro problema, dijo Lewis, es el ciclo de vida total de las pilas de combustible. El calor que se genera al desintegrar el amoníaco puede degradar los componentes de la pila de combustible, aunque se están logrando avances en la durabilidad de los materiales.

"Las baterías son el futuro", dijo Lewis. Al igual que otros oradores, advirtió: “Los motores diésel no desaparecerán durante mi vida, y tal vez no durante la vida de mis hijos, pero eventualmente desaparecerán”.