Mobilitat Medi ambient

El futur sostenible dels ferris: descarbonització i electrificació

Encara que els ferris actuals són ja una alternativa més sostenible que altres mitjans de transport, especialment quan competeixen amb el transport per carretera, la tendència actual és aconseguir convertir-los en una manera zero emissions, efectiu i innovador a través de la seva electrificació, ajudant a reduir la petjada de carboni del transport i protegint el medi ambient.

Publicat el 27.04.2023

Carlos Martín

Carlos Martín és Gerent en l’Àrea de Consultoria en Ports i Transport Marítim d’IDOM.

MS Medstraum, el primer ferri ràpid del món totalment elèctric i zero emissions classificat com a vaixell d'alta velocitat. (Maritime CleanTech)

Els ferris són una elecció atractiva per al transport de passatgers tant en entorns urbans com en la connexió entre regions. Ofereixen avantatges com la flexibilitat en termes de programació i rutes, una experiència a bord més relaxant i còmoda, o la no necessitat d'infraestructures invasives entre destins.

En els últims anys, han sorgit molts serveis de ferris totalment elèctrics, especialment en països escandinaus i altres zones d'Europa i Amèrica del Nord. Els ferris elèctrics no sols redueixen les emissions de gasos d'efecte d'hivernacle, sinó que també milloren la qualitat de l'aire en general i redueixen el soroll, sent aquest últim aspecte especialment rellevant en zones residencials pròximes als cossos d'aigua.

Noruega, el Canadà, Portugal o Nova Zelanda, exemples pioners

Així, existeixen diverses iniciatives de xarxes de transport de passatgers emprant ferris elèctrics, amb Noruega com a principal banderer, però també algunes molt interessants implantades o en construcció per a ciutats de Països Baixos, Alemanya, Dinamarca, Portugal, el Canadà o Nova Zelanda.

En general, es tracten d'embarcacions de capacitat mitjana (fins a 250 passatgers), eslores de fins a 40 metres i velocitats de creuer màximes de 20 nusos. No obstant això, existeixen iniciatives més ambicioses i interessants que encara no han entrat en operació, però que tenen com a objectiu aconseguir velocitats de creuer superiors als 28 nusos.

Moltes altres ciutats són conscients de la importància de la descarbonització del sector del transport i no són poques les regions que ja estan seguint l'exemple de les economies del nord d'Europa. És el cas, per exemple, de la ciutat d'Istanbul, amb estudis en aquest àmbit i on el transport de passatgers per via aquàtica és molt rellevant, o els plantejaments de diverses economies llatinoamericanes per a substituir progressivament la flota que opera en les seves hidrovías per embarcacions que siguin elèctriques o neutres en carboni.

L'exemple més ambiciós el trobem en el desenvolupament futurista de la regió de NEOM, a Aràbia Saudita, on s'està dissenyant una xarxa de transport públic aquàtic totalment sostenible, centrat en les persones, que ofereixi una alta connectivitat i comoditat a bord d'una flota zero emissions amb l'objectiu de connectar 650 km de línia de costa i múltiples desenvolupaments en diverses illes del seu arxipèlag.

Sistemes de propulsió: bateries i metanol verd, els més desenvolupats

Els sistemes de propulsió per a embarcacions de passatgers amb major aplicabilitat actual són les bateries d'ió de liti i les d'alta energia, amb major densitat energètica. Són segures, fiables, no generen emissions, i estan guanyant quota de mercat, encara que s'enfronten a diversos reptes a causa de la seva grandària, pes i cost. Cal assenyalar que perquè el transport pugui ser catalogat com purament verd, el subministrament elèctric en la recàrrega ha de procedir de fonts renovables.

D'altra banda, el metanol verd és una altra font energètica que s'espera estigui disponible per al seu ús comercial, encara que en aquest cas es tracta d'un combustible neutre en carboni i la seva toxicitat per a l'ésser humà suposa un repte per a la seva aplicació en el transport de passatgers. Per aquest mateix motiu, però en un grau molt superior, l'amoníac verd es descarta per a les embarcacions de passatgers.

Amb un menor grau de desenvolupament trobem sistemes de propulsió sobre la base de cel·la de combustible d'hidrogen verd, amb expectativa que les primeres embarcacions d'aquest tipus entrin en operació al llarg del present 2023 amb desenvolupaments als Estats Units i Noruega, i més endavant també s'espera el desenvolupament de motors propulsats per hidrogen verd.

En tots dos casos, el major repte continua sent les característiques pròpies de l'hidrogen que requereixen d'una elevada pressió i molt baixa temperatura per al seu emmagatzematge, i es tracta d'un gas altament inflamable i de baixa densitat energètica.

Velocitat, autonomia i capacitat, els tres factors crítics

La viabilitat d'un servei de transport basat en una flota totalment elèctrica o de zero emissions està fortament condicionada per tres factors crítics: la velocitat de creuer, l'autonomia màxima disponible i la capacitat de transport de persones.

En termes generals, les rutes de navegació més llargues són més complicades de viabilitzar amb una embarcació elèctrica que aquelles que toquin port amb major freqüència. Així mateix, les demandes de velocitat més altes són difícils de satisfer, ja que el consum energètic augmenta aproximadament amb la galleda de la velocitat.

La capacitat de transport està limitada per la grandària necessària per a allotjar les bateries, així com per les restriccions de pes, capacitat i cost. A més, aquests tres factors estan interrelacionats; si es requereix una autonomia més alta, no es poden mantenir altes velocitats de creuer, i si es necessita una major capacitat de transport, és necessari renunciar parcialment a l'autonomia.

El procés de disseny i assignació de la flota adequada per a cada ruta és, per tant, iteratiu i acaba determinant les condicions del servei futur.

Infraestructures i temps de recàrrega

Evidentment, la selecció de l'embarcació adequada per a una operació marítima va més enllà del nombre de seients i el rendiment en termes de velocitat i abast. En l'àmbit que ens ocupa, la disponibilitat d'infraestructures de recàrrega per a garantir que l'operació sigui segura, eficient i sostenible és un factor especialment influent en seleccionar l'embarcació adequada.

Si hi ha instal·lacions de càrrega disponibles durant la ruta, llavors es pot optar per un motor totalment elèctric. En cas contrari, podria ser necessària alguna forma d'hibridació per a garantir que l'embarcació tingui suficient energia per a completar el seu cicle.

En qualsevol cas, els temps requerits per a realitzar recàrregues elèctriques determinen l'assignació d'horaris i poden implicar la necessitat d'un major nombre d'embarcacions, quan es requereixi mantenir una freqüència mitjana de pas establerta.

La potència instal·lada en les terminals és determinant, especialment en aquelles que requereixin càrrega ràpida durant l'escala, arribant a convertir-se en un problema molt significatiu, ja que poden requerir de solucions tècniques complexes i de gran envergadura, amb un cost d'execució elevat i que a més són difícils d'aconseguir en ubicacions aïllades.

Sistemes de propulsió híbrids, el pas previ

Solucions com la instal·lació d'acumuladors d'energia en la terminal que vagin recarregant-se durant el dia i siguin capaços de transferir en la potència necessària l'energia al ferri en el moment en el qual embarquen i desembarquen els passatgers poden ser d'interès en uns certs casos.

En resum, la viabilitat tècnica i operativa d'un servei de transport elèctric en l'aigua depèn de diversos factors interrelacionats, i l'elecció de l'embarcació adequada per a una ruta específica és un procés complex que requereix una avaluació acurada de múltiples factors.

En paral·lel, haurà d'avaluar-se la viabilitat del pla financer del model de transport. El desplegament d'un sistema sobre la base d'embarcacions elèctriques o zero emissions implica una inversió superior a causa del preu d'adquisició de les bateries i la instal·lació de sistemes de recàrrega elèctrica de gran potència.

També podrien arribar a requerir-se més embarcacions a causa del temps d'inactivitat associades a les necessitats de recàrrega. Per contra, tant els costos operatius, a causa de l'eliminació del subministrament de combustible, com els costos de manteniment, a causa del tipus de motor i la seva alimentació, poden ser més baixos, per la qual cosa hauran de buscar-se fórmules de finançament que avaluïn les millores ambientals i garanteixin la salut econòmica global del sistema de transport.

D'altra banda, és important valorar l'horitzó temporal per a la planificació estratègica d'adquisició o renovació de la flota, perquè s'espera que el desenvolupament de les bateries continuï accelerant-se.

En el futur, s'espera que hi hagi bateries més lleugeres i de major capacitat, així com sistemes de recàrrega d'alta potència modulars o solucions amb bateries integrades o estacions centrals amb electrònica integrada i satèl·lits de càrrega en els punts pròxims al seu ús.

Sobre als sistemes de propulsió, es projecta l'ús de solucions híbrides que aniran adoptant diferents combustibles cada vegada més sostenibles, des de combinacions elèctriques amb dièsel fins a l'ús del metanol o l'hidrogen verd.

Automatització i navegació amb efecte sòl

D'altra banda, en l'actual entorn d'evolució tecnològica és fonamental considerar escenaris hipotètics i reavaluar el paradigma assumit per a la presa de decisions. En l'àmbit marítim, sorgeixen dues tendències que podrien alterar significativament l'statu quo.

D'una banda, s'està observant un creixent interès en l'automatització en la navegació, la qual es troba estretament vinculada al desenvolupament de flotes elèctriques o zero emissions. D'aquesta manera, s'espera que en un futur no gaire llunyà es redueixi la quantitat de tripulants a bord i es transiti cap a sistemes de control remot o fins i tot completament autònoms en rutes curtes, repetitives i en entorns controlats.

D'altra banda, estan ressorgint tecnologies de vehicles amb navegació amb efecte sòl, els quals són similars als avions i es desplacen per sobre de l'aigua gràcies a la generació d'un escut aerodinàmic per mitjà del coixí d'aire.

Aquestes aeronaus, que queden sota el paraigua regulador de l'Organització Marítima Internacional, són molt més ràpides que les embarcacions convencionals i poden recórrer distàncies de fins a 350 km gràcies al menor consum energètic que implica l'eliminació de la resistència amb l'aigua.

En resum, els ferris elèctrics són una solució viable, sostenible i efectiva per a reduir les emissions de gasos d'efecte d'hivernacle, millorar la qualitat de l'aire en zones pròximes als ports i atacar externalitats negatives associades al transport aquàtic.

La capacitat de les bateries i la infraestructura elèctrica són els principals desafiaments en la seva implementació, però s'espera que aquests se superin a mesura que l'apetit per aquest tipus d'embarcacions continuï enfortint-se en diferents regions i els fabricants de ferris abracin aquest canvi tecnològic perquè els costos disminueixin.

A més, cada vegada més ciutats estan seguint l'exemple de les regions pioneres i estan planificant la modernització i renovació dels seus sistemes de transport aquàtic cap a solucions sostenibles, traduint-se en oportunitats latents per a l'aplicació de les tecnologies per a ferris que avui es troben en desenvolupament.