MS Medstraum, el primer ferri rápido del mundo totalmente eléctrico y cero emisiones clasificado como barco de alta velocidad. (Maritime CleanTech)
El futuro sostenible de los ferris: descarbonización y electrificación
Aunque los ferris actuales son ya una alternativa más sostenible que otros medios de transporte, especialmente cuando compiten con el transporte por carretera, la tendencia actual es lograr convertirlos en un modo cero emisiones, efectivo e innovador a través de su electrificación, ayudando a reducir la huella de carbono del transporte y protegiendo al medio ambiente.
Publicado el
27.04.2023
Carlos Martín es Gerente en el Área de Consultoría en Puertos y Transporte Marítimo de IDOM.
MS Medstraum, el primer ferri rápido del mundo totalmente eléctrico y cero emisiones clasificado como barco de alta velocidad. (Maritime CleanTech)
Noruega, Canadá, Portugal o Nueva Zelanda, ejemplos pioneros
Así, existen varias iniciativas de redes de transporte de pasajeros empleando ferris eléctricos, con Noruega como principal abanderado, pero también algunas muy interesantes implantadas o en construcción para ciudades de Países Bajos, Alemania, Dinamarca, Portugal, Canadá o Nueva Zelanda.
En general, se tratan de embarcaciones de capacidad media (hasta 250 pasajeros), esloras de hasta 40 metros y velocidades de crucero máximas de 20 nudos. No obstante, existen iniciativas más ambiciosas e interesantes que aún no han entrado en operación, pero que tienen como objetivo alcanzar velocidades de crucero superiores a los 28 nudos.
Muchas otras ciudades son conscientes de la importancia de la descarbonización del sector del transporte y no son pocas las regiones que ya están siguiendo el ejemplo de las economías del norte de Europa. Es el caso, por ejemplo, de la ciudad de Estambul, con estudios en este ámbito y donde el transporte de pasajeros por vía acuática es muy relevante, o los planteamientos de varias economías latinoamericanas para sustituir progresivamente la flota que opera en sus hidrovías por embarcaciones que sean eléctricas o neutras en carbono.
El ejemplo más ambicioso lo encontramos en el desarrollo futurista de la región de NEOM, en Arabia Saudita, donde se está diseñando una red de transporte público acuático totalmente sostenible, centrado en las personas, que ofrezca una alta conectividad y comodidad a bordo de una flota cero emisiones con el objetivo de conectar 650 km de línea de costa y múltiples desarrollos en varias islas de su archipiélago.
Sistemas de propulsión: baterías y metanol verde, los más desarrollados
Los sistemas de propulsión para embarcaciones de pasajeros con mayor aplicabilidad actual son las baterías de ion de litio y las de alta energía, con mayor densidad energética. Son seguras, fiables, no generan emisiones, y están ganando cuota de mercado, aunque se enfrentan a varios retos debido a su tamaño, peso y coste. Cabe señalar que para que el transporte pueda ser catalogado como puramente verde, el suministro eléctrico en la recarga debe proceder de fuentes renovables.
Por otro lado, el metanol verde es otra fuente energética que se espera esté disponible para su uso comercial, aunque en este caso se trata de un combustible neutro en carbono y su toxicidad para el ser humano supone un reto para su aplicación en el transporte de pasajeros. Por este mismo motivo, pero en un grado muy superior, el amoniaco verde se descarta para las embarcaciones de pasajeros.
Con un menor grado de desarrollo encontramos sistemas de propulsión en base a celda de combustible de hidrógeno verde, con expectativa de que las primeras embarcaciones de este tipo entren en operación a lo largo del presente 2023 con desarrollos en Estados Unidos y Noruega, y más adelante también se espera el desarrollo de motores propulsados por hidrógeno verde.
En ambos casos, el mayor reto sigue siendo las características propias del hidrógeno que requieren de una elevada presión y muy baja temperatura para su almacenamiento, y se trata de un gas altamente inflamable y de baja densidad energética.
Velocidad, autonomía y capacidad, los tres factores críticos
La viabilidad de un servicio de transporte basado en una flota totalmente eléctrica o de cero emisiones está fuertemente condicionada por tres factores críticos: la velocidad de crucero, la autonomía máxima disponible y la capacidad de transporte de personas.
En términos generales, las rutas de navegación más largas son más complicadas de viabilizar con una embarcación eléctrica que aquellas que toquen puerto con mayor frecuencia. Asimismo, las demandas de velocidad más altas son difíciles de satisfacer, ya que el consumo energético aumenta aproximadamente con el cubo de la velocidad.
La capacidad de transporte está limitada por el tamaño necesario para alojar las baterías, así como por las restricciones de peso, capacidad y coste. Además, estos tres factores están interrelacionados; si se requiere una autonomía más alta, no se pueden mantener altas velocidades de crucero, y si se necesita una mayor capacidad de transporte, es necesario renunciar parcialmente a la autonomía.
El proceso de diseño y asignación de la flota adecuada para cada ruta es, por ende, iterativo y termina determinando las condiciones del servicio futuro.
Infraestructuras y tiempos de recarga
Evidentemente, la selección de la embarcación adecuada para una operación marítima va más allá del número de asientos y el rendimiento en términos de velocidad y alcance. En el ámbito que nos ocupa, la disponibilidad de infraestructuras de recarga para garantizar que la operación sea segura, eficiente y sostenible es un factor especialmente influyente al seleccionar la embarcación adecuada.
Si hay instalaciones de carga disponibles en la ruta, entonces se puede optar por un motor totalmente eléctrico. De lo contrario, podría ser necesaria alguna forma de hibridación para garantizar que la embarcación tenga suficiente energía para completar su ciclo.
En cualquier caso, los tiempos requeridos para realizar recargas eléctricas determinan la asignación de horarios y pueden implicar la necesidad de un mayor número de embarcaciones, cuando se requiera mantener una frecuencia promedio de paso establecida.
La potencia instalada en las terminales es determinante, especialmente en aquellas que requieran carga rápida durante la escala, llegando a convertirse en un problema muy significativo, ya que pueden requerir de soluciones técnicas complejas y de gran envergadura, con un coste de ejecución elevado y que además son difíciles de lograr en ubicaciones aisladas.
Sistemas de propulsión híbridos, el paso previo
Soluciones como la instalación de acumuladores de energía en la terminal que vayan recargándose durante el día y sean capaces de transferir en la potencia necesaria la energía al ferry en el momento en el que embarcan y desembarcan los pasajeros pueden ser de interés en ciertos casos.
En resumen, la viabilidad técnica y operativa de un servicio de transporte eléctrico en el agua depende de varios factores interrelacionados, y la elección de la embarcación adecuada para una ruta específica es un proceso complejo que requiere una evaluación cuidadosa de múltiples factores.
En paralelo, deberá evaluarse la viabilidad del plan financiero del modelo de transporte. El despliegue de un sistema en base a embarcaciones eléctricas o cero emisiones implica una inversión superior debido al precio de adquisición de las baterías y la instalación de sistemas de recarga eléctrica de gran potencia.
También podrían llegar a requerirse más embarcaciones debido al tiempo de inactividad asociadas a las necesidades de recarga. Por el contrario, tanto los costos operativos, debido a la eliminación del suministro de combustible, como los costos de mantenimiento, debido al tipo de motor y su alimentación, pueden ser más bajos, por lo que deberán buscarse fórmulas de financiación que evalúen las mejoras ambientales y garanticen la salud económica global del sistema de transporte.
Por otro lado, es importante valorar el horizonte temporal para la planificación estratégica de adquisición o renovación de la flota, pues se espera que el desarrollo de las baterías continúe acelerándose.
En el futuro, se espera que haya baterías más ligeras y de mayor capacidad, así como sistemas de recarga de alta potencia modulares o soluciones con baterías integradas o estaciones centrales con electrónica integrada y satélites de carga en los puntos cercanos a su uso.
En cuanto a los sistemas de propulsión, se proyecta el uso de soluciones híbridas que irán adoptando distintos combustibles cada vez más sostenibles, desde combinaciones eléctricas con diésel hasta el uso del metanol o el hidrógeno verde.
Automatización y navegación con efecto suelo
Por otro lado, en el actual entorno de evolución tecnológica es fundamental considerar escenarios hipotéticos y reevaluar el paradigma asumido para la toma de decisiones. En el ámbito marítimo, surgen dos tendencias que podrían alterar significativamente el statu quo.
Por un lado, se está observando un creciente interés en la automatización en la navegación, la cual se encuentra estrechamente vinculada al desarrollo de flotas eléctricas o cero emisiones. De esta forma, se espera que en un futuro no muy lejano se reduzca la cantidad de tripulantes a bordo y se transite hacia sistemas de control remoto o incluso completamente autónomos en rutas cortas, repetitivas y en entornos controlados.
Por otro lado, están resurgiendo tecnologías de vehículos con navegación con efecto suelo, los cuales son similares a los aviones y se desplazan por encima del agua gracias a la generación de un escudo aerodinámico por medio del cojín de aire.
Estas aeronaves, que quedan bajo el paraguas regulatorio de la Organización Marítima Internacional, son mucho más veloces que las embarcaciones convencionales y pueden recorrer distancias de hasta 350 km gracias al menor consumo energético que implica la eliminación de la resistencia con el agua.
En resumen, los ferris eléctricos son una solución viable, sostenible y efectiva para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, mejorar la calidad del aire en zonas cercanas a los puertos y atacar externalidades negativas asociadas al transporte acuático.
La capacidad de las baterías y la infraestructura eléctrica son los principales desafíos en su implementación, pero se espera que estos se superen a medida que el apetito por este tipo de embarcaciones continúe fortaleciéndose en distintas regiones, y los fabricantes de ferris abracen este cambio tecnológico para que los costos disminuyan.
Además, cada vez más ciudades están siguiendo el ejemplo de las regiones pioneras y están planificando la modernización y renovación de sus sistemas de transporte acuático hacia soluciones sostenibles, traduciéndose en oportunidades latentes para la aplicación de las tecnologías para ferris que hoy se encuentran en desarrollo.
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