Los barcos de hidrógeno se alzan como una de las soluciones más prometedoras para descarbonizar el transporte marítimo.
En un momento en el que la necesidad de reducir las emisiones se alinea con nuevas regulaciones internacionales, la industria marítima se encuentra en una búsqueda activa de soluciones que permitan minimizar su impacto medioambiental.
El tráfico marítimo es hoy fuente de aproximadamente el 3% del total de emisiones globales de gases de efecto invernadero. Un porcentaje que, según se prevé y si no se toman medidas, aumentará hasta el 10% de las emisiones globales para 2050.
En este contexto, el foco está puesto en la capacidad del sector para desarrollar nuevas tecnologías capaces de lograr su descarbonización. Desde los buques adaptados para el uso de Gas Natural Licuado, al amoniaco y el metanol, son muchas las opciones que se barajan. En este contexto, los barcos de hidrógeno aparecen como una de las opciones más prometedoras, por su producción de cero emisiones gracias al uso del hidrógeno verde.
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Un escenario para el que se están aunando esfuerzos desde múltiples sectores y en el que los avances en ingeniería criogénica juegan un papel imprescindible para posibilitar el uso del combustible hidrógeno. Lo analizamos.
Barcos de hidrógeno: qué son y cómo funcionan
Los barcos de hidrógeno consisten en embarcaciones que utilizan hidrógeno como fuente de energía.
Un tipo de buque altamente innovador que cuenta ya con algunas embarcaciones célebres como el Energy Observer, definido por sus creadores como “el primer buque propulsado por hidrógeno y de cero emisiones que es autosuficiente a nivel energético«.
Hidrógeno como alternativa sostenible
Los barcos de hidrógeno están llamados a resolver el problema de la descarbonización en la industria marítima. Esto se debe a que el empleo de hidrógeno verde como combustible supone acceder a una fuente de energía limpia, ya que:
- Produce cero emisiones de CO₂ y óxidos de nitrógeno (solo emite vapor de agua).
- Puede producirse mediante electrólisis a partir de agua, de modo que supone una energía renovable capaz de reducir la dependencia de combustibles fósiles.
Frente a estas claras ventajas, el desarrollo de barcos de hidrógeno se enfrenta hoy a una serie de desafíos para los que se busca la solución más eficiente, incluyendo:
- Costes más elevados que otros combustibles. La producción de hidrógeno verde deberá reducir sus costes hasta un tercio del precio actual para resultar competitiva.
- Limitaciones en la infraestructura (por ejemplo, la existencia de puertos con estaciones de recarga) y complejidad de las cadenas de suministro de hidrógeno.
- Necesidad de soluciones de almacenamiento ad hoc, como los tanques criogénicos para hidrógeno líquido.
El potencial del transporte marítimo con hidrógeno es tal que toda una serie de actores y operadores a nivel internacional ya está trabajando activamente y con éxito para resolver estos desafíos. A estos avances se unen algunas iniciativas gubernamentales para facilitar la implantación del hidrógeno verde.
Una suma de movimientos por el que se espera que en los próximos años el hidrógeno se convierta en uno de los pilares del transporte marítimo sostenible.
Conoce nuestro proyecto: Energía con hidrógeno liquido para un transporte marítimo más limpio
Tipos de propulsión de los barcos de hidrógeno
En la actualidad, las dos principales vías que se exploran para el uso de hidrógeno en la propulsión de barcos son:
- Pilas de combustible, capaces de convertir el hidrógeno en electricidad en vistas a alimentar motores eléctricos. Para ello, el hidrógeno se hace reaccionar con un agente oxidante como el oxígeno, en un proceso cuyos subproductos son agua, calor y energía eléctrica. Una tecnología que ya está presente en prototipos y diversos tipos de buques, incluyendo ferries, barcos de pasajeros y submarinos.
- Motores de combustión interna adaptados, creando un motor de hidrógeno. Esta opción permite utilizar tecnología ya existente, pero implica una menor eficiencia energética que las pilas de combustible.
Como se explica más abajo, el hidrógeno líquido está siendo protagonista para el desarrollo de todas estas soluciones. Almacenado a temperaturas criogénicas (-253 °C), proporciona una mayor densidad energética que el hidrógeno en estado gaseoso o hidrógeno comprimido y es, por lo tanto, la solución para buques que requieren una alta demanda de energía.
Beneficios de los barcos de hidrógeno
Reducción de emisiones y descarbonización en el transporte marítimo
La descarbonización del sector marítimo se alza como una cuestión urgente. Proyecciones publicadas por la UE calculan que las emisiones del sector podrían incrementarse hasta en un 130% respecto a los niveles de 2008 para 2050, convirtiéndose en un agente clave en la lucha frente al cambio climático.
Pero las cifras también proponen un escenario más alentador: el informe Decarbonising Maritime Transport Pathways to zero-carbon shipping by 2035 del International Transport Forum prevé que el uso de combustibles limpios (junto con medidas para mejorar la eficiencia de los barcos y otras mejoras operacionales) podrían conseguir una reducción de entre el 82% y el 95% de las emisiones frente a los niveles previstos para 2035.
Entre estos combustibles alternativos se hallan opciones como el metanol, el amoniaco o el Gas Natural Licuado.
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Todos ellos aliados clave en una transición hacia la descarbonización total, en la que el combustible hidrógeno tome la delantera gracias a que no produce ningún tipo de emisión salvo vapor de agua.
Cumplimiento de normativas internacionales
Los barcos de hidrógeno son clave para que la industria marítima cumpla normativas internacionales como las desarrolladas por la Organización Marítima Internacional (OMI o IMO por sus siglas en inglés). Más específicamente, la estrategia GHG de 2023 desarrollada por la OMI ha establecido la necesidad de reducir en un 40% las emisiones en el transporte marítimo hasta 2030.
Un movimiento que ya ha catalizado toda una serie de esfuerzos para renovar las tecnologías de combustión en buques, como la conversión de buques de Gas Natural Licuado.
El papel de la criogenia en el desarrollo de los barcos de hidrógeno
El desarrollo de los barcos de hidrógeno requiere de una serie de avances tecnológicos en los que la ingeniería criogénica va a ser protagonista.
Entre las más importantes se halla la necesidad de diseñar soluciones de almacenamiento y transporte de hidrógeno líquido a bordo, requisito imprescindible para la propulsión de buques mercantes de tamaño medio y grande. Lo analizamos:
Tecnologías de almacenamiento criogénico para hidrógeno líquido
Los tanques criogénicos para hidrógeno líquido abren la puerta a lograr la mayor eficiencia para el almacenaje de esta sustancia, de modo que pueda transportarse la mayor cantidad posible en el menor espacio posible.
Para ello, es preciso que las soluciones sean capaces de mantener temperaturas inferiores a -253 ºC, de modo que se minimicen las pérdidas por evaporación. Esto requiere de ingeniería criogénica precisa que garantice un aislamiento eficaz, combinado con sistemas de seguridad capaces de evitar daños en los materiales o accidentes. El uso de estas soluciones de almacenamiento en entornos marinos implica también requisitos específicos contra la corrosión.
Los tanques de almacenamiento criogénico deben estar, además, acompañados por dispositivos también especializados como tuberías aisladas y válvulas.
Un despliegue de tecnología criogénica no solo en los buques, sino también en los puertos, que va a requerir de la colaboración de todos los agentes involucrados en el transporte marítimo.
Aplicaciones criogénicas en el transporte marítimo
Más allá de posibilitar el uso de hidrógeno líquido como combustible, la ingeniería criogénica está también detrás de otros avances en el sector marítimo que buscan avanzar hacia la descarbonización.
Es el caso de los buques propulsados por Gas Natural Licuado, una sustancia que también requiere de almacenamiento como Líquido criogénico (-162 °C) y que, al contar con infraestructura bien desarrollada y madurez como tecnología, se alza como agente de transición hacia un futuro cero emisiones.
Este tipo de buques incorporan tanques criogénicos para el transporte de esta sustancia, que quedan acompañados de toda una serie de sistemas auxiliares, como los equipos de vaporización y relicuefacción que, efectivamente, permiten el uso GNL.
Cryospain: facilitamos el transporte seguro de hidrógeno
Desde Cryospain, ponemos nuestra experiencia de más de dos décadas en ingeniería criogénica al servicio del sector marítimo y su descarbonización.
Para ello, somos capaces de liderar proyectos de retroadaptación de buques a través del diseño, fabricación e instalación de todo el sistema de tuberías criogénicas aisladas al vacío para transportar el hidrógeno en el interior del barco.
Un proceso que implica:
- Desarrollo del diseño de los tramos de tubería criogénica de alto vacío en 3D.
- Estudio de elementos finitos para asegurar la integridad del diseño con las presiones y temperaturas que deberá soportar el sistema.
- Fabricación de las tuberías criogénicas en nuestras plantas de producción propias, lo cual nos permite lograr los más altos estándares de calidad.
- Instalación en el astillero, incluyendo el alto vacío y la puesta en funcionamiento.
- Realización de pruebas de estanqueidad con helio y pruebas de presión.
De este modo, desde Cryospain ayudamos a los operadores marítimos a avanzar para cumplir con los criterios IMO 2023 con las mayores garantías de fiabilidad y seguridad, además del cumplimiento de las directrices del certificado de calidad RINA.
Para ello, contamos con la tecnología y la experiencia necesarias para crear tuberías aisladas al vacío 100% adaptadas a las necesidades de cada proyecto.
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