La Universidad de Huelva ensaya el funcionamiento de un barco híbrido, alimentado por un motor de combustión y otro eléctrico conectado a una batería, y comprueba que se trata de una fórmula adecuada para reducir el coste y las emisiones contaminantes del transporte marítimo internacional.
El grueso de las mercancías que se desplazan por todo el mundo lo hacen en buques de gran tonelaje. Este modelo de transporte ha demostrado su eficacia desde el punto de vista logístico, pero no tanto desde el medioambiental, ya que el transporte marítimo supone el 2,9 por ciento de todas las emisiones y libera a la atmósfera más de 1.000 millones de toneladas de gases de efecto invernadero al año, según la Organización Marítima Internacional.
Para reducir el impacto de una actividad que se ha multiplicado con la globalización y que no tiene visos de reducir su crecimiento, se han planteado varias estrategias para construir barcos menos contaminantes. Pero si bien se ha conseguido mover vehículos con motores eléctricos, todavía no se ha logrado un modelo de motor eléctrico para impulsar las 40.000 toneladas que puede pesar un buque de 200 metros de eslora.
Buques híbridos, la alternativa sostenible analizada en la Universidad de Huelva
Los avances más destacados en la sostenibilidad del transporte marítimo los ha dado la naviera Maersk, con el uso de metanol, un combustible que genera menos emisiones, y que supone también una manera de sortear la actual crisis energética, con unos combustibles a precios por las nubes. Y aunque los barcos más modernos, sobre todo de las armadas, se impulsan con motores eléctricos, todavía confían la generación de la energía a sistemas de combustión interna que se alimentan de diésel.
La Universidad de Huelva, por su parte, sí plantea una alternativa muy diferente, con un sistema de buques híbridos, que funcionarían mediante un motor de combustión y otro eléctrico alimentado por baterías. En un trabajo encabezado por el investigador del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Juan Pérez Torreglosa, se ha comprobado la viabilidad de este tipo de modelos para impulsar un barco y, además, también se ha constatado que no supondría un gran reto desde el punto de vista tecnológico.
¿Cómo son los barcos híbridos?
Pues, según ha explicado este investigador a Nova Ciencia, el modelo resulta muy similar al de un vehículo eléctrico. Por un lado se tendría un motor de combustión interna alimentado por fuel, tal como el que disponen los buques actuales. Y de forma paralela, uno eléctrico alimentado por un sistema de baterías.
La novedad en el modelo que propone Juan Pérez Torreglosa radica en cómo se alimenta esa batería, que lo haría mediante un sistema que aprovecharía el calor de los gases de escape del motor de combustión para generar un vapor, que hace mover una turbina, en la que finalmente se genera electricidad que se almacena en las baterías.
Cómo funcionaría el sistema híbrido de un buque
El método de funcionamiento sería, por tanto muy similar al de un vehículo híbrido. “Estamos hablando de un sistema híbrido que necesitaría un acoplamiento energético. Ocurre lo mismo que en el coche. Hay un motor de combustión interna y luego otro eléctrico alimentado por una batería. Y los dos, mediante un sistema mecánico, pueden ejercer el trabajo útil en el eje de las ruedas”, afirma este investigador de la Universidad de Huelva.
El sistema, según se ha corroborado en este experimento con un simulador es factible, y más porque en un barco, salvo en situaciones muy contadas, no se necesitan los picos de energía que se demandan en un coche, en el que las arrancadas y las paradas son mucho más frecuentes.
Qué se necesita para transformar un buque tradicional en un barco híbrido
Para construir un modelo de barco híbrido bastaría, explica Juan Pérez Trorreglosa, con redimensionar los elementos, para ajustarlos a la potencia nominal que se necesita de ambos motores y adaptar las baterías a las necesidades del modelo.
Este investigador de la Universidad de Huelva reconoce su investigación es un primer trabajo en esta línea, en el que básicamente se ha estudiado la viabilidad técnica y, sobre todo, si se pueden asumir las perturbaciones que se pueden dar en la red eléctrica, y se ha comprobado que este sistema de propulsión reúne las condiciones para ser instalado en todo tipo de barcos.
En qué han consistido los ensayos con el modelo de barco virtual
“Hemos buscado en los estados transitorios que se producen, como por ejemplo pasar de la potencia mínima a la máxima. Y hemos detectado los picos de intensidad, porque son clave a la hora de dimensionar los convertidores, la batería, para ver si los elementos que se integran en la parte eléctrica son capaces de resistir esos picos de exigencia”, añade.
Las pruebas se han realizado con una plataforma de simulación en tiempo real en la propia Universidad de Huelva. En un principio se generó un algoritmo de control que se vinculó a una placa controladora. Ésta se encarga de tomar la información de todos los parámetros, como la carga de la batería, la energía que pueden proporcionar los motores y la que se necesita para impulsar el buque, y coordinarlo todo. “Hemos visto que el funcionamiento es correcto y se podría llevar a un buque”.
Cuáles serán los siguientes pasos en esta investigación sobre buques híbridos
Por el momento, la investigación se ha quedado ahí, pero si en vez de en una universidad, Juan Pérez Torreglosa, trabajara en una empresa, el siguiente paso sería llevar el modelo a un prototipo para realizar pruebas y después, si todo ha salido bien, pasar a la fase de producción del buque.
Toda esta investigación no habría sido posible sin el trabajo desarrollado por este mismo investigador de la Universidad de Huelva, en el marco del proyecto ECCoSHIP, en el que se desarrolló un modelo para aprovechar el calor de los gases de escape del barco en la producción de energía eléctrica y que permite un ahorro de un 25 por ciento.
La clave de este modelo circular de la energía de los buques se basa en el ciclo orgánico de Rankine, muy similar al que se utiliza en las centrales térmicas para producir electricidad, que convierten agua en un vapor que impulsa una turbina. En el caso de los barcos, la producción de ese vapor se haría no con carbón u otro combustible, sino con el calor que se emite con los gases de escape, que pueden alcanzar una temperatura de entre 300 y 500 grados centígrados.
Y otra diferencia fundamental, es que en vez de utilizar agua, se emplea otro fluido orgánico que se evapora a una temperatura menor y que permite aprovechar todavía más ese calor residual que sale por las chimeneas de los barcos.
Estos sistemas contribuyen a hacer más sostenible el transporte marítimo, una de las actividades cruciales en el mundo actual globalizado cuya huella ambiental se agranda a medida que se incrementa el tamaño de los buques y se abren nuevas vías de navegación.
