¿Es posible un portacontenedores alimentado por baterías?
Jorge Rozados || CTO ( Grupo Arbulu )
La electrificación en los medios de transporte es una tendencia asentada y establecida en países del primer mundo.
La industria automovilística se suma al reto de proporcionar alternativas a los motores de combustión para 2030. Los gobiernos también se suman a la idea de zero emisiones en sus principales núcleos urbanos. Se impone la agenda 2030 (esa que dice quién contamina y quién no) como paso para llegar a los objetivos de emisión aceptados en Europa y en el primer mundo (China, Rusia y otros más por supuesto no) para 2050.
La electrificación en el medio de transporte individual es por tanto un hecho y está alcanzando un punto límite. La sociedad mira hacia otras fuentes de contaminación, y se cuestiona con lógica
por qué no hacer lo mismo con el transporte marítimo (responsable del 3% anual del total de emisiones de gases de efecto invernadero en todo el planeta).
Ejemplos de electrificación energética hay por el mundo unos cuantos. El buque Yara Birkland ( 7MWh/ 13 nudos ) realizó pruebas en 2021. También el pequeño tanquero e5 japonés que tiene previstas pruebas en breve. Se van sumando desarrollos que buscan avanzar en la experimentación y aportar datos para su posterior regulación.
Pero…¿Existe algún límite?
Para analizar esta variable supongamos que se plantea electrificar la planta de propulsión de un portacontenedores tipo de 18.000 TEUs, tamaño habitual usado en el tráfico intercontinental ( ASIA – EUROPA) que emplea 31 días de navegación propulsado por un motor Diesel ( de los mayores ), con un consumo de 4.650 Tons ( HFO).
La energía específica o densidad de energía del Fuel oil es 11.700 Wh/Kg. Una batería de Ion-litio tiene una energía específica de 300Wh/Kg. Cuadro de densidades energéticas.
El consumo total de Fuel en todo el trayecto equivalen a 195 Tera Julios o lo que es igual 54 gigawatios-hora. Dado que el rendimiento del motor Diesel es del 50%, la potencia demanda a baterías es de 27 Gigawatios-hora. Contando con que dejamos un 20% de reserva de carga para no dañar las baterías (equivalente a un 80% de rendimiento en baterías), el peso se incrementa a las 110.000 Ton. 110.000 Ton de baterías!!!.
¿Y qué supone esto para la operativa de un barco de 18.000 TEU?
El portacontenedores CNA CGM BENJAMIN FRANKLIN tiene un peso muerto de 185.000 Tn. Esto supone una reducción de capacidad de carga que se sitúa en el 60%. Notar que el tamaño del barco está ya limitado por manga, calado y eslora.
Cambiar de energía fósil a eléctrica/baterías en un barco como el analizado en este ejemplo es por ahora una quimera. Como sucede con los coches eléctricos (donde una batería pesa unos 500 Kg/coche y representa casi el 24% del peso total), el problema se complica cuando transportamos carga donde todo el peso (incluido el de las baterías) cuenta para el rendimiento final (¡ahí vemos los problemas de TESLA con los camiones!).
Las soluciones pasan por adaptarse a soluciones híbridas (como Toyota con el Prius) ajustados a desplazamientos de autonomía limitada y ciclos combinados. Y ello es así porque la energía específica del fuel oil ( 44 Mj/Kg) es de momento imbatible. Haría falta multiplicar por 70 la energía específica de las baterías para equipararlas al fuel oil.
La industria automovilística se suma al reto de proporcionar alternativas a los motores de combustión para 2030. Los gobiernos también se suman a la idea de zero emisiones en sus principales núcleos urbanos. Se impone la agenda 2030 (esa que dice quién contamina y quién no) como paso para llegar a los objetivos de emisión aceptados en Europa y en el primer mundo (China, Rusia y otros más por supuesto no) para 2050.
La electrificación en el medio de transporte individual es por tanto un hecho y está alcanzando un punto límite. La sociedad mira hacia otras fuentes de contaminación, y se cuestiona con lógica
por qué no hacer lo mismo con el transporte marítimo (responsable del 3% anual del total de emisiones de gases de efecto invernadero en todo el planeta).
Ejemplos de electrificación energética hay por el mundo unos cuantos. El buque Yara Birkland ( 7MWh/ 13 nudos ) realizó pruebas en 2021. También el pequeño tanquero e5 japonés que tiene previstas pruebas en breve. Se van sumando desarrollos que buscan avanzar en la experimentación y aportar datos para su posterior regulación.
Pero…¿Existe algún límite?
Para analizar esta variable supongamos que se plantea electrificar la planta de propulsión de un portacontenedores tipo de 18.000 TEUs, tamaño habitual usado en el tráfico intercontinental ( ASIA – EUROPA) que emplea 31 días de navegación propulsado por un motor Diesel ( de los mayores ), con un consumo de 4.650 Tons ( HFO).
La energía específica o densidad de energía del Fuel oil es 11.700 Wh/Kg. Una batería de Ion-litio tiene una energía específica de 300Wh/Kg. Cuadro de densidades energéticas.
El consumo total de Fuel en todo el trayecto equivalen a 195 Tera Julios o lo que es igual 54 gigawatios-hora. Dado que el rendimiento del motor Diesel es del 50%, la potencia demanda a baterías es de 27 Gigawatios-hora. Contando con que dejamos un 20% de reserva de carga para no dañar las baterías (equivalente a un 80% de rendimiento en baterías), el peso se incrementa a las 110.000 Ton. 110.000 Ton de baterías!!!.
¿Y qué supone esto para la operativa de un barco de 18.000 TEU?
El portacontenedores CNA CGM BENJAMIN FRANKLIN tiene un peso muerto de 185.000 Tn. Esto supone una reducción de capacidad de carga que se sitúa en el 60%. Notar que el tamaño del barco está ya limitado por manga, calado y eslora.
Cambiar de energía fósil a eléctrica/baterías en un barco como el analizado en este ejemplo es por ahora una quimera. Como sucede con los coches eléctricos (donde una batería pesa unos 500 Kg/coche y representa casi el 24% del peso total), el problema se complica cuando transportamos carga donde todo el peso (incluido el de las baterías) cuenta para el rendimiento final (¡ahí vemos los problemas de TESLA con los camiones!).
Las soluciones pasan por adaptarse a soluciones híbridas (como Toyota con el Prius) ajustados a desplazamientos de autonomía limitada y ciclos combinados. Y ello es así porque la energía específica del fuel oil ( 44 Mj/Kg) es de momento imbatible. Haría falta multiplicar por 70 la energía específica de las baterías para equipararlas al fuel oil.
