Del sol al mar

El sector naval es responsable de la emisión de más de 1.000 millones de toneladas de CO₂ al año, correspondiente al 3% de las emisiones globales a la atmósfera. En el caso de este sector, las dos vías de descarbonización posibles son:

- La reducción del consumo por mejoras en el diseño hidrodinámico de los buques, mejorando la eficiencia de los motores, y reduciendo la velocidad de las travesías (lo cual implica la necesidad de aumentar la flota).

- La sustitución de combustibles fósiles por renovables.

Para el cálculo de la huella de carbono del transporte marítimo, no sólo se debe tener en cuenta la propia emisión de CO₂ en los buques, sino las emisiones producidas en la extracción, transporte y producción de los combustibles fósiles, lo que se conoce como Well-to-wake, es decir, las emisiones desde el pozo (de petróleo) hasta su utilización en el barco.

En este artículo, vamos a describir los procesos necesarios para transportar la energía renovable (solar y eólica) hasta el barco para hacerlo navegar por el mar.

En estos pasos de transformación de la energía hay dos aspectos que se deben tener en cuenta:

- Todos los procesos de transformación se producen con pérdidas de energía, por lo que se debe tener en cuenta la eficiencia.

- La inversión en las instalaciones industriales que nos permitirán llevar a cabo cada uno de los procesos.

Ambos aspectos tendrán un efecto en el precio final del combustible renovable disponible en el puerto.

Las dos principales fuentes de energía renovable que habitualmente se utilizan son la energía solar fotovoltaica, y la energía eólica. También existe una tercera opción de producción de combustibles renovables similares a los actuales fósiles, pero de origen renovable, como es el biometano producido a partir de residuos de origen biogénico o el biodiesel y HVO.

La inversión necesaria para la producción de energía fotovoltaica es de 700 a 800 €/kW de potencia instalada y, dependiendo de la localización, se pueden alcanzar hasta unos factores de carga (horas equivalentes a capacidad nominal de producción por año) del 25%. En el caso de la producción de energía eólica, la inversión necesaria es de 700 a 900 €/kW de potencia instalada, pudiendo alcanzar un factor de carga del 25-30%.

La producción intermitente de la energía renovable afecta directamente al dimensionado y planificación de la producción de su transformación a combustibles renovables, ya que implica aumentar la capacidad de producción (para mejorar el aprovechamiento de la energía renovable), y hace necesario que estas plantas industriales dispongan de la suficiente capacidad de regulación para adaptarse a este régimen de disponibilidad de la energía.

La primera transformación que se debe llevar a cabo es la producción de hidrógeno renovable mediante la electrolisis del agua. La eficiencia de este proceso es de un 70% aproximadamente. La inversión necesaria varía entre 1.000 y 2.000 €/kW de electrolisis instalado (dependiendo de la tecnología, capacidad, almacenamiento y compresión). Actualmente, el precio del hidrógeno renovable es de 4-8 €/kg, y el esperado al final de la década es de 1,8-3,2 €/kg.

Ya que el hidrógeno dispone de malas cualidades para ser almacenado y transportado en grandes cantidades en los barcos, se puede transformar en amoniaco, mediante la reacción Haber-Bosch, con nitrógeno separado del aire; o a metanol, mediante la reacción de hidrogenación de CO₂ capturado de la atmósfera o de fuentes de combustión. El coste de producción actual de e-amoniaco está entre 900 y 1.780 €/t y del e-metanol entre 820 y 1.620 €/t.

Actualmente el precio del VLSFO es de aproximadamente 600 USD$/t, y del MGO de 780 USD$/t; pero con una alta volatilidad que les hicieron alcanzar hace un año precios de 1.120 USD$/t y 1.430 USD$/t respectivamente. Sin embargo, los precios de los combustibles renovables no deberían estar tan expuestos a los mercados ya que habrá mucha mayor diversificación de proveedores.

El uso de biometano de origen renovable es una solución atractiva de descarbonización inmediata de barcos movidos con tecnología de propulsión a partir de gas natural licuado (GNL) de origen fósil. En la actualidad, el GNL es el combustible alternativo mayoritario en buques (10,3% del total de buques, teniendo en cuenta nuevos pedidos). Este tipo de motor tiene una tecnología madura, altamente probada en la industria naval.

La digestión anaerobia, además de atraer gran interés debido a su capacidad de conversión de residuos orgánicos en diversos tipos de energía renovable y productos fertilizantes, es un proceso de tratamiento de residuos altamente establecido en la industria que proporciona una solución sostenible a los problemas convencionales de la gestión de residuos. El coste de producción de biometano varía ampliamente en función de la tecnología de upgrading aplicada, escala y biomasa residual usada en la producción del biogás, pudiéndose encontrar entre los 40-120 €/MWh.

España cuenta con un potencial de producción de biometano de 163 TWh/año, una cifra que permitiría cubrir en torno al 45% de la demanda nacional de gas natural y que se encuentra actualmente en desarrollo desde una producción de 2,74 TWh en el 2020. El impulso al biometano y su introducción en el mix energético es esencial para facilitar una mayor independencia energética y el progreso hacia los objetivos de descarbonización.

Tanto el biodiesel como el aceite vegetal hidrotratado (HVO) se producen mediante diferentes rutas de producción a partir de la misma materia prima: mezcla de aceite vegetal y grasa animal. En el primer caso, mediante la transesterificación de la biomasa de origen (en presencia de alcohol y catalizador básico), mientras que la producción de HVO requiere hidrotratamiento y refinación.

Si bien ambos combustibles renovables ya se utilizan en la actualidad en el transporte marítimo y terrestre, ya que su uso sólo requiere de retoques mínimos en los motores, se prevé que la materia prima disponible para generar este tipo de combustible renovable no sea suficiente para cubrir el consumo total. Por ello, con el fin de optimizar los recursos y maximizar el potencial de descarbonización, se debería de limitar su utilización a aquellos buques en los que nuevas inversiones de reconversión a otros combustibles más económicos no estén justificadas.

Como conclusión, se puede observar (y como se podía imaginar) que la descarbonización del sector marítimo tendrá un coste, tanto inversión en actualización de barcos existentes para adaptar la motorización a los nuevos combustibles renovables, y en construcción de nuevos barcos si se opta por la vía de la reducción de la velocidad de crucero; como en el coste de los nuevos combustibles renovables; que indirectamente podrían empujar hacia la primera opción de reducir el consumo de combustible en las travesías.

Ghenova, además de contar con una sólida experiencia en el sector naval, también tiene una amplia presencia en el sector energético renovable, habiendo ejecutado numerosos proyectos de energía fotovoltaica, eólica terrestre, termosolar de concentración y plantas de waste-to-energy. Actualmente, está ampliando sus capacidades en proyectos de producción de hidrógeno renovable, biogás/biometano, producción de metanol y amoniaco renovable, y eólica marina.

Ghenova está presente en toda la cadena de valor de la incorporación de las energías renovables al sector marítimo. Desde el sol en tierra firme a la energía necesaria para navegar por los océanos.