Preparándose para IMO 2020: Soluciones de emisión marina

Imagen: Danfoss

Parte I: Mejora de motores y combustibles

"Wood Mackenzie pronostica un aumento del 25 por ciento en el precio del combustible con menor contenido de azufre basado en una tasa de adopción de la depuradora de SOx de aproximadamente el dos por ciento, pero algunos escenarios podrían hacer que los precios del LSFO aumenten hasta en un 60 por ciento".

Alrededor del 80 por ciento del comercio mundial se realiza por mar. Con más de 125,000 embarcaciones comerciales y navales que operan en todo el mundo, se proyecta que las emisiones de los motores de los buques aumenten en un 250 por ciento para 2050 a menos que se impongan controles. La contaminación de los motores de los barcos es tan significativa que en 2016 la Organización Marítima Internacional (OMI) emitió la "Regla de la OMI de 2020" para reducir el contenido de azufre del combustible en un 86 por ciento para el año 2020. Un componente de la lluvia ácida, las emisiones de óxido de azufre (SOx) contribuyen a los océanos Acidificación que daña los hábitats y ecosistemas marinos. Para cumplir con la OMI 2020, los operadores y propietarios de embarcaciones comerciales tienen dos rutas que tomar:

1) Mejore los motores y los combustibles: los operadores de embarcaciones comerciales pueden comprar aceite combustible de bajo contenido de azufre (LSFO) o gasóleo (MGO) de mayor costo y, para un alto costo de capital inicial, pueden adaptar sus sistemas de motor con depuradores para eliminar las emisiones de SOx en Combustibles convencionales.

2) Utilice sistemas de propulsión alternativos: los operadores pueden convertir a sistemas de propulsión alternativos, como el gas natural licuado (LNG) o sistemas eléctricos modernos que adoptan tecnologías híbridas que integran el almacenamiento de energía.

Para comprender el mejor curso a seguir, se recomienda a los operadores y propietarios de buques que consideren cómo las regulaciones afectarán el costo y la disponibilidad de LSFO, el valor de usar motores y combustibles mejorados y el valor de emplear tecnologías de propulsión híbrida / eléctrica como Una alternativa a un barco 100% de combustible fósil.

Regulaciones, costos de combustible y disponibilidad.
La Regla de la OMI 2020 requiere que los barcos utilicen combustible MGO con un contenido de azufre de no más del 0,5 por ciento en comparación con el límite actual del 3,5 por ciento. En los buques que operan en Áreas de Control de Emisiones (ECA), que en América del Norte se extienden 200 millas náuticas desde las costas de los EE. UU., El límite de contenido de azufre se mantiene en el estándar de 2015 de 0.1 por ciento.

El azufre y los compuestos de azufre ocurren naturalmente en el petróleo, y se requiere un procesamiento especial o materia prima con bajo contenido de azufre para producir combustible con un bajo contenido de azufre. Debido a la escasez de suministros y la fuerte demanda a medida que se acerca el año 2020, no hay garantía de que los suministros de LSFO sean suficientes. Para confiar en lograr la reducción de 3.5 por ciento a 0.5 por ciento, los operadores deberán hacer una planificación significativa para asegurar que haya combustible disponible para su embarcación o flota para evitar penalizaciones.

La posible escasez podría dar lugar a cambios de precios significativos, lo que complicaría los escenarios de presupuesto e inversión. El analista de la industria, Wood Mackenzie, pronostica un aumento del 25 por ciento en el precio del combustible con un contenido de azufre más bajo, basado en una tasa de adopción del depurador de SOx de aproximadamente el dos por ciento, pero algunos escenarios podrían hacer que los precios del LSFO aumenten hasta en un 60 por ciento.

Los posibles rangos de precios se ilustran en la Figura 1. La prima de precio por tonelada métrica de combustible promedió $ 225 entre 2012 y 2017. Al 1 de octubre de 2018, el precio del búnker de Houston era de $ 465 para el combustible intermedio (IFO380 = 3.5% de azufre) y $ 745 para gasoil marino (MGO = 0.5% de azufre), una diferencia de precio de $ 280.

En otro escenario, un análisis realizado por Stillwater Associates indica que los diferenciales de Rotterdam LSFO a fuel oil con alto contenido de azufre (HSFO) aumentarán de $ 2 a mediados de 2018 a $ 19 por barril a fines de 2019, lo que representa un aumento porcentual del diferencial del 3% al 35%. por ciento durante 18 meses, en previsión de un fuerte aumento en la demanda de combustible compatible.

Previendo una mayor complejidad, los analistas citados por Wood Mackenzie sostienen que la muy baja tasa de adopción de los depuradores utilizados para eliminar las SOx podría llevar a los proveedores de combustible a desechar el suministro general de HSFO, desincentivando una mayor adopción de los depuradores.

En general, estos escenarios indican la incertidumbre que rodea a los precios y la disponibilidad de LSFO. Si las cadenas de suministro para las cantidades y los tipos de combustible necesarios no están listos, las operaciones marinas globales podrían interrumpirse.

Desde una perspectiva global, los estándares y mercados nórdicos son los más progresivos en el cambio a MGO con bajo contenido de azufre, como lo demuestra la rápida adopción de tecnologías de cero emisiones en varias vías fluviales. Estos desarrollos sirven como un ejemplo de cómo el resto del mundo puede responder.
A la vanguardia en América del Norte, el Puerto de Long Beach (PLB) apunta a cero emisiones para el 2035. A partir de ahora, ya se están realizando cambios sustanciales que afectarán las compras de equipos para cumplir con los estándares de emisión. Otros puertos en la costa oeste también tienen estrategias audaces, siguiendo el liderazgo de PLB.

Mejoras de combustible y motor.
Al considerar el cumplimiento con la OMI 2020, la mayoría de los operadores piensan naturalmente en adaptar sus embarcaciones y motores para utilizar cualquier combustible que pueda haber disponible. Tomando esta pista, los armadores tienen tres opciones:

1.Utilice opciones de tecnología que puedan utilizar combustible de alto contenido de azufre (HFO) a bajo costo con lavadores de SOx o sistemas de limpieza de gases de escape (consulte la discusión a continuación)

2.Utilice LSFO y MGO disponibles a un costo variable más alto, pero que evita la inversión de capital para los depuradores o soluciones de gases de escape

3.Utilice gas natural licuado (GNL), un combustible que prácticamente no contiene azufre. Los precios de GNL son generalmente equivalentes o inferiores a los de HFO, pero las instalaciones de distribución no están muy extendidas debido a la demanda limitada actual y los altos costos de desarrollo de la infraestructura. Como tal, el alcance de la disponibilidad futura de GNL es cuestionable. Algunos puertos están dispuestos a invertir, pero el LNG no estará disponible en todas partes. Además, el cambio a GNL requiere la conversión a un sistema de gestión de combustible diferente que emplea grandes unidades de refrigeración para mantener el gas en estado líquido.

Como alternativa a la exposición a los costos variables de LSFO, los propietarios y operadores pueden cumplir con los estándares de emisiones de 2020 mediante la inversión en diversas opciones de tecnología que pueden utilizar HFO. Por ejemplo, existen diseños avanzados de motores marinos que se ajustan a los estándares de motores Tier 4 de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. Los motores Tier 4 incorporan varias tecnologías avanzadas, incluida la reducción catalítica selectiva (SCR) y la recirculación de los gases de escape (EGR) (Figura 2). Estas dos tecnologías reducen significativamente las emisiones de óxido de nitrógeno (NOx) para el cumplimiento en las áreas de control de emisiones de NOx, como el Mar del Norte.

Para lograr reducciones de las emisiones de los motores marinos, los fabricantes de motores emplean varios enfoques diferentes, tales como:
1.El uso del sistema modular de tratamiento posterior del escape (EAT, por sus siglas en inglés) para cumplir con el Nivel 4 para botes de trabajo, lo que permite la colocación flexible de componentes para los diseñadores de barcos. Un sistema SCR recubierto con vanadio se usa para una mayor resistencia al azufre, lo que permite el uso de combustible diesel con alto contenido de azufre.

2.Utilizando la tecnología SCR Tier 4 para reducir el consumo de combustible y urea en comparación con los tipos de motores Tier 3, al tiempo que se logra una alta eficiencia del motor y un alto rendimiento de emisiones. Además, el peso es 50 por ciento más bajo, la aceleración a plena potencia es más rápida y el rendimiento del motor no se reduce si el sistema SCR falla.

3. Uso de motores preparados para GNL, además de sistemas de propulsión eléctricos e híbridos que incorporan sistemas de análisis, automatización y control de emisiones. (El uso de GNL y los combustibles "híbridos" o con bajo contenido de azufre también se puede hacer con motores de Nivel 3 para cumplir con los requisitos del Área de Control de Emisiones).

4.Utiliza una combinación de todas las tecnologías disponibles y promueve la EGR como una forma de utilizar un SCR más pequeño.

Los sensores de emisiones son componentes críticos utilizados en los sistemas de escape del motor para rastrear y probar el cumplimiento de las emisiones. Un ejemplo de una tecnología de sensor de emisión in situ es el sensor de emisión marina MES 1001 ofrecido por Danfoss IXA. El MES 1001 garantiza que los sistemas y la conmutación de combustible funcionan al combinar el monitoreo continuo de emisiones y la recopilación de datos para las autoridades. Los sensores también pueden entregar datos para controlar la dosificación de urea SCR, mejorando la utilización de recursos y el rendimiento del sistema.

Para los propietarios de embarcaciones interesados en reducir el consumo de combustibles fósiles, las tecnologías de hibridación y electrificación complementan u ofrecen una alternativa efectiva con muchos beneficios. Busque la Parte II de este artículo en la edición “Green Marine” de mayo de 2019 para obtener más información sobre el valor de usar sistemas de propulsión alternativos para cumplir con la OMI 2020.

Los autores

Jim Lerner es vicepresidente de ventas en el este de los Estados Unidos para Danfoss Drives en Houston, Texas. Su experiencia incluye 33 años en la industria electromecánica y cuatro años en ingeniería técnica eléctrica / de telecomunicaciones. Es titular de diplomas en negocios financieros y marketing. Jon Holloway es el jefe de estrategia de Danfoss Power Solutions, con sede en Hamburgo, Alemania. Anteriormente, fue Director de Marketing Estratégico para Danfoss en América del Norte, y tiene experiencia en finanzas, estrategia y marketing.