Los cargueros podrían cambiar a combustibles renovables, pero no es barato (todavía)

Los cargueros podrían cambiar a combustibles renovables, pero no es barato (todavía)

Los cargueros podrían cambiar a combustibles renovables, pero no es barato (todavía)

La transición a energías limpias involucra algunos mercados donde tenemos soluciones que no son problema (más eólica y solar, por favor) pero también dolores de cabeza. El transporte marítimo pertenece a esta última categoría. A menos que regresen al transporte marítimo, estos buques seguirán necesitando combustibles de densidad energética relativamente alta para transportar mercancías a largas distancias de forma económica. Entonces, ¿cómo se limpia una industria que funciona con fuel oil pesado?

Un nuevo estudio realizado por Boris Stolz y Maximilian Held en ETH Zürich analiza opciones plausibles para la flota de carga que opera en Europa. La idea de los investigadores era tomar datos reales de navegación de 2018 y calcular el impacto de cambiar el sistema de propulsión de cada barco. Para los barcos que transportan cargas pesadas, Stolz y Held establecieron un punto de referencia de abandonar no más del 3% de la carga de los barcos para instalar sistemas de propulsión potencialmente libres de emisiones. A partir de ahí, los investigadores averiguaron cuántos viajes aún se podían hacer y a qué costo.

Opciones renovables

El equipo evaluó los sistemas de propulsión que utilizan hidrógeno, amoníaco, metano, metanol y diésel, todos fabricados con materias primas renovables y con electricidad limpia. Esto incluye el suministro de carbono para metano, metanol o diésel a partir del CO2 atmosférico capturado. Los investigadores también consideraron motores de combustión interna y dos tipos de celdas de combustible (membrana de intercambio de protones u óxido sólido) con motores eléctricos para poner estos combustibles en movimiento. También se incluyeron baterías de iones de litio.

Estos escenarios son especulativos en diversos grados, dado que la mayoría depende de tecnologías inmaduras en algún momento. La especulación es particularmente fuerte con respecto a sus precios. Por ejemplo, la captura de carbono atmosférico está en sus inicios, con solo un puñado de plantas de demostración en funcionamiento en todo el mundo, lo que lo hace bastante costoso.

El estudio intenta considerar toda la cadena de suministro en lugar de solo el equipo necesario en el barco. Esto significa que la cantidad de electricidad necesaria para producir cada combustible afecta el costo, así como las necesidades de almacenamiento y transporte (que es más complicado para el hidrógeno y el metano).

Publicidad

Teniendo en cuenta una reducción del 3% en el flete y asumiendo que los barcos llevarían solo la cantidad de combustible que necesitan, la cantidad de viajes por mar en 2018 que se pueden manejar (sin parar para repostar/llenar) varió. Las baterías de iones de litio actuales solo pueden cubrir una pequeña cantidad de viajes, aunque los futuros avances en baterías podrían acercar ese número a la mitad.

Los combustibles químicos son considerablemente más densos en energía que las baterías, por lo que el hidrógeno licuado era adecuado para aproximadamente el 93% de estos viajes. El amoníaco, el metano, el metanol y el diésel eliminaron cada uno un 99 %. Y si se estira para permitir una reducción del 6% en el flete, incluso el hidrógeno puede alcanzar el 99% del envío.

Densidades energéticas de cada opción (abajo) y porcentaje de viajes cubiertos en 2018 (arriba).  La curva naranja muestra la ventaja de cargar solo la cantidad de combustible necesaria para el viaje.Agrandar / Densidades energéticas de cada opción (abajo) y porcentaje de viajes cubiertos en 2018 (arriba). La curva naranja muestra la ventaja de cargar solo la cantidad de combustible necesaria para el viaje.

Una cuestión de precio

La viabilidad técnica básica es bastante buena, con compensaciones manejables. El verdadero obstáculo es el costo. Muchas de estas tecnologías aún no se han escalado, por lo que cualquier análisis cuidadoso mostrará que son mucho más caras que el combustible y los motores disponibles actualmente. Los investigadores estiman el costo total de propiedad a corto plazo en alrededor de dos a seis veces más grande. En ausencia de generosos subsidios públicos, esto no sería una inversión financiera.

Sin embargo, el alto costo no está escrito en piedra: aunque los precios caen a medida que las tecnologías maduran, el costo no es necesariamente la barrera que parece.

Entre las opciones de combustible, el amoniaco destaca como el más económico, mientras que el diésel renovable es el más caro. Aunque no es el único factor de costo, existen diferencias significativas en la cantidad de electricidad requerida para producir cada uno: ciertos combustibles permiten conversiones relativamente eficientes de energía eléctrica en energía química.

El hidrógeno producido al dividir el agua se ve bien en esta métrica, pero este ahorro se compensa con el costo de almacenar y transportar este combustible. El amoníaco tiene una eficiencia similar, se produciría a partir del hidrógeno y el nitrógeno atmosféricos, y es mucho más fácil de transportar. Los investigadores destacan el amoníaco y el metanol como las dos opciones más prometedoras en este análisis.

Si estos combustibles se adoptaran por completo, se necesitaría una cantidad sustancial de electricidad para producirlos en cantidad suficiente. El análisis muestra que esta nueva industria aumentaría el consumo de electricidad en Europa entre un 4% y un 8%. (A modo de comparación, la industria del transporte marítimo es actualmente responsable de aproximadamente el 3% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero).

Construir más generación de energía renovable para satisfacer esta demanda es bastante simple. Pero estas tecnologías de combustible deben evolucionar hacia industrias maduras con costos mucho más bajos. Si esto sucede, deshacerse del combustible fósil pesado puede no ser tan engorroso.

Nature Energy, 2020. DOI: 10.1038/s41560-021-00957-9 (Acerca de los DOI).

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.