IMO2020: El aumento del hidrógeno líquido a granel en Noruega

Representaciones de un granelero para el transporte de hidrógeno licuado por Moss Maritime, Wilhelmsen Ship Management, Equinor y DNV-GL. Crédito de la foto: Moss Maritime.

Tor Skogan: Tor Skogan, VP de GNL en Moss Maritime. Crédito de la foto: Tor Skogan.

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Imagine una red de distribución de energía donde el exceso de energía renovable de la energía hidroeléctrica, eólica, solar y nuclear se convierta en hidrógeno y se use como combustible de transporte en la industria marítima. Con el atractivo de un combustible de cero emisiones, varios propietarios de barcos están comenzando a considerar seriamente el hidrógeno para los buques de nueva construcción. Como primer paso audaz, el país de Noruega ha otorgado una serie de subvenciones a las principales compañías marítimas para que realicen estudios de viabilidad sobre diversos aspectos de este sector de tecnología emergente. Un elemento central de esta discusión es "cómo" el hidrógeno se transportará desde su fuente hasta los usuarios finales.

Las empresas con sede en Noruega, Moss Maritime y Wilhelmsen Ship Management, junto con el gigante energético noruego Equinor y la sociedad de clases DNV-GL, realizaron recientemente un estudio de viabilidad para analizar los aspectos técnicos y económicos de dicha empresa. Tor Skogan, vicepresidente de gas natural licuado (GNL) en Moss Maritime, y Per Brinchmann, vicepresidente de proyectos especiales en Wilhelmsen, brindaron información sobre el mercado emergente de hidrógeno líquido a granel en Noruega. Con una donación de Innovation Norway, una organización de investigación patrocinada por el estado, estas empresas se embarcaron en un estudio técnico para diseñar un transportista para el transporte de hidrógeno licuado a granel con una capacidad de 9,000 metros cúbicos que serviría un papel integral en una economía emergente de hidrógeno.

Un mercado en crecimiento para el hidrógeno líquido a granel
Sobre la base de conversaciones con expertos en el campo del hidrógeno marítimo, es probable que los transbordadores y cruceros sean los primeros tipos de embarcaciones que adopten esta tecnología. “Comienza con operaciones en mar corto y pequeñas [como los transbordadores rápidos]… Habrá un mercado para el hidrógeno licuado que viene en Noruega ", explicó el Sr. Brinchmann, quien señaló a FLAGSHIPS, una subvención del programa de Investigación e Innovación de la UE Horizon 2020, para construir y utilizar ferries de hidrógeno. Un comunicado de prensa de Horizonte 2020 indicó que uno de los primeros ferries de hidrógeno licuado en el mundo será operado por Norled, un proveedor de transporte local en Noruega, que se utilizará en la ruta de Finnøy al noreste de Stavanger para el año 2021.

Para desarrollar aún más la cadena de valor del hidrógeno, Moss, Wilhelmsen, Equinor y DNV-GL se propusieron diseñar un granelero para suministrar hidrógeno líquido a los ferries y cruceros propuestos que operan en los fiordos noruegos. Al mapear los diferentes métodos y sitios de producción de hidrógeno licuado, el grupo consideró tanto el "hidrógeno verde" generado por electrólisis a partir de fuentes de energía renovable como el "hidrógeno azul" de la reformación de metano con vapor combinado con la captura de carbono. En el proceso de electrólisis, el agua se divide en hidrógeno y oxígeno a través de un proceso que utiliza corriente eléctrica y membranas especializadas. Por otra parte, el reformado de vapor y metano combinado con la captura de carbono implica la combustión de productos derivados del petróleo, generalmente gas natural, y la captura y almacenamiento de las emisiones de carbono después de la combustión.

"Las plantas de licuefacción son caras", declaró el Sr. Brinchmann. "Este es un juego de volúmenes ... ¿Cómo creamos los volúmenes necesarios para justificar los altos costos de inversión?" Representaciones de un granelero para el transporte de hidrógeno licuado por Moss Maritime, Wilhelmsen Ship Management, Equinor y DNV-GL. Crédito de la foto: Moss Maritime.

Además de la buena voluntad creada por el despliegue de embarcaciones que no producen emisiones durante las operaciones, el gobierno noruego está planeando emitir regulaciones que alienten a los armadores a adoptar embarcaciones de cero emisiones en ciertas áreas operativas.

El Sr. Brinchmann explicó: “El gobierno noruego anunció que después de 2026 se le permitirá ingresar a nuestros fiordos de patrimonio en Noruega, debe estar libre de emisiones. Los cruceros que llegan a Noruega después de 2026 no podrán entrar en fiordos específicos debido a las emisiones a menos que cambien otros tipos de combustible. Esta es una señal fuerte para la industria de que necesita cambiar. Con el tiempo, forzará a algunos de los operadores que quieren ir a los fiordos ... a cambiar a hidrógeno ".

Además de los fiordos noruegos específicos, Svalbard, la austera isla ártica ubicada al norte del continente noruego, también puede ser un mercado emergente para el hidrógeno licuado. En un impulso del gobierno noruego a la transición del carbón, las autoridades están considerando el hidrógeno y las pilas de combustible para alimentar la isla. El Sr. Brinchmann declaró: "Una opción es enviar hidrógeno desde Tjeldbergodden, [un sitio cerca de Trondheim donde Equinor tiene una planta de metanol y una terminal de recepción de gas], a Svalbard. Este recipiente fue diseñado para manejar el transporte de hidrógeno para abastecer a Svalbard. [Nuestra] subvención de Innovation Norway se basó principalmente en el caso Svalbard ”.

Per A. Brinchmann, vicepresidente de proyectos especiales en Wilh. Wilhelmsen Holding ASA. Crédito de la foto: Wilhelmsen.
Ingeniería de Innovación y Desafíos
Moss Maritime, los diseñadores originales de los prolíficos portadores de gas natural licuado de musgo (GNL), se desempeñó como líder técnico para el estudio de factibilidad del transportador de hidrógeno licuado a granel. Aprovechando más de 50 años de diseño de sistemas criogénicos para transportadores de LNG y terminales flotantes de LNG, la compañía comenzó a desarrollar un diseño para un portador de hidrógeno licuado a granel de 9,000 metros cúbicos con capacidad de carga.

"Hay muchas similitudes entre el gas natural licuado y el hidrógeno licuado", explicó el Sr. Skogan. "Uno de los puntos importantes [durante el estudio de viabilidad] fue definir los distintos modos de operación del barco y, por lo tanto, especificar el equipo que se necesita para el barco".
“Cuando nos acercamos a los proveedores relevantes en el mercado, llegamos a la conclusión de que la mayoría, si no todo el equipo, que se necesita en dicho barco está más o menos listo para ser propuesto por el proveedor. Vimos algunas pequeñas brechas en las que algunos de los proveedores continuarán trabajando para que sus productos estén listos para ser ofrecidos. Yo diría que está bastante cerca ". El Sr. Skogan continuó para indicar que el estudio no reveló ningún "showstoppers".

El estudio de factibilidad también cubrió las consideraciones para el manejo del gas de ebullición (BOG), que se produce naturalmente por la entrada de calor desde el exterior de los tanques de almacenamiento. "Llegamos a la conclusión de que al usar aislamiento por vacío terminamos con una tasa de BOG tan baja que podemos gestionar [el BOG] sin una planta de re-instalación en el recipiente, lo que es ventajoso para CAPEX y OPEX", dijo el Sr. Skogan. Una planta de licuefacción, que se encuentra en la mayoría de los transportistas de GLP y algunos transportadores de GNL, enfría el BOG y lo convierte de nuevo en líquido. “Esto significa que después de la operación de carga en la terminal, el barco puede navegar a múltiples destinos con los tanques cerrados. La presión del tanque aumentará como resultado de la entrada de calor natural y las operaciones de descarga, pero estará dentro de la presión de diseño razonable de los tanques ”. El Sr. Skogan aclaró que este diseño fue seleccionado para reducir el costo y la complejidad del diseño. Sin profundizar en la información patentada sobre la construcción de tanques, el Sr. Skogan explicó que se requieren espacios de vacío y materiales de aislamiento especiales para alcanzar las bajas tasas de BOG para los dos tanques de 4500 metros cúbicos propuestos para el barco.

Próximos pasos
Con una serie de proyectos de hidrógeno licuado en todo el mundo en diferentes etapas de ejecución, el Sr. Skogan y el Sr. Brinchmann indicaron que están listos para el siguiente paso. "A tal nivel de factibilidad, no estamos muy lejos de producir documentación que pueda ser la base para un Principio de Aprobación, que es un primer paso tecnológico que se usa a menudo para demostrar que la tecnología podría introducirse en el mercado" , declaró el señor Skogan.

Como siguiente paso inmediato, el Sr. Skogan indicó que el equipo “trabajará más detalladamente [con] las diversas operaciones del barco, incluidas las relacionadas con la puesta en servicio y la puesta en servicio del sistema del tanque de almacenamiento, y también se centrará más en las especificaciones del equipo relevante y materiales ”.

Para desarrollar este nivel de detalle, el Sr. Skogan solicitó un "proyecto específico en el que podríamos adaptar el diseño para cumplir con los requisitos específicos del proyecto" en función de las necesidades de un cliente específico.

De la discusión con el Sr. Skogan y el Sr. Brinchmann quedó claro que el interés en el hidrógeno marítimo a granel continuará creciendo a medida que los organismos reguladores de todo el mundo exijan emisiones más estrictas en todos los sectores del transporte. Además, está claro que Noruega seguirá siendo uno de los centros épicos globales para la investigación en hidrógeno marítimo.