Almacenamiento de energía: ahora relevante para cualquier tipo de embarcación

Enhydra de la Flota Roja y Blanca, el miembro más nuevo de la flota de buques de excursión de pasajeros R&W. El barco monocasco de aluminio LOA de 128 pies con un haz de 30 pies es el mayor barco híbrido eléctrico de iones de litio en Norteamérica construido bajo la certificación "USCG Subchapter K". Imagen: AAM y rojo y blanco.

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Una introducción al tema en rápida evolución de la tecnología de baterías a bordo.

El almacenamiento de energía en sí mismo es en realidad una vieja noticia. Desde que las velas se bajaron definitivamente, los buques mercantes han cruzado los océanos utilizando algún tipo de energía almacenada de forma segura a bordo. Ya sea carbón, diesel, gasolina o gas natural, y sin importar el tipo de energía, el almacenamiento seguro a bordo ha sido vital para la seguridad y la finalización del viaje planeado. Por otro lado, el uso activo de baterías en sistemas de propulsión es relativamente nuevo. Comenzó con embarcaciones más pequeñas, pero se expandió en pocos años a vasijas medianas y grandes.

Rendimiento y seguridad mejorados
Una de las claves de este crecimiento tanto en la capacidad como en los tipos de recipientes ha sido el nuevo diseño que supera la protección térmica requerida causada por una falla de la celda, generalmente llamada fuga térmica. Corvus, por ejemplo, ha demostrado en múltiples pruebas que una falla inyectada en una celda de una batería no se propaga a las células sanas adyacentes. Corvus también ha introducido una solución de batería contenida que conduce a cualquier gas potencial fuera de la sala de baterías y hacia un área segura. Estos logros, combinados con los sistemas activos de administración de baterías, han aumentado significativamente la confianza en la tecnología de baterías. La tecnología ahora se acepta como un método viable y seguro para transferir energía a bordo de barcos.

¿Qué tiene de único las baterías?
Las baterías son el único sistema de almacenamiento de energía importante que puede cambiar instantáneamente de proporcionar energía a absorber energía excesiva. La mejor manera de describir esto es compararlo con un resorte en espiral. Puede comprimirlo aún más, por lo tanto, hacerlo más fuerte, o puede soltarlo para permitirle hacer un trabajo por usted. En pocas palabras, eso es exactamente lo que las baterías pueden hacer por usted. Esta característica es única, y debe ser acreditada a la tecnología de semiconductores de potencia desarrollada por compañías eléctricas. ABB fue un pionero en la industria marina, al lanzar Onboard DC Grid en 2011.
Muchas otras compañías siguieron rápidamente con las soluciones de concordancia, y hoy en día existen múltiples integradores que utilizan activamente las baterías en sus soluciones.

Aprovechando al máximo las baterías: cuenta las formas
El objetivo final de cualquier nueva tecnología es poder realizar el mismo trabajo de manera más eficiente, menos contaminante, con costos reducidos y seguridad mejorada. Entonces, ¿cómo podemos lograr esto? A continuación se enumeran algunas de las características que los propietarios / operadores de hoy en día aprecian al emplear esta tecnología:

• Cero Emisiones : Los ferries son los ganadores aquí. La mayoría de ellos van entre dos muelles específicos y se recargan en cada muelle mientras los vehículos se descargan y se vuelven a cargar. Solo Noruega tendrá 50 ferries a batería en operación para 2020. Europa y Canadá han comenzado a hacer lo mismo, y muchos ferries de batería están en construcción. Cualquier embarcación que atraca rutinariamente varias veces al día es un candidato viable para cero emisiones, impulsado por la tecnología de baterías.
• Áreas Libres de Emisiones : Cualquier barco que ingrese a los límites de la ciudad estará bajo escrutinio en el futuro. La salud y el confort de las personas están directamente relacionados con la calidad del aire. Con las baterías instaladas, los recipientes pueden alcanzar cero emisiones por un tiempo limitado; ya sea en el muelle de las ciudades o al entrar en fiordos o áreas similares sensibles a la contaminación. Los ferries híbridos RoPax hoy entran y salen rutinariamente de los puertos solo con la energía de la batería. En mar abierto, todavía necesitan motores, pero los optimizan recargando las baterías y preparándose para el próximo puerto. Los barcos de exploración de cruceros hacen lo mismo, pero también cuando entran en paisajes prístinos y sensibles.
• Afeitado de picos : muchos buques tienen picos cortos de alta demanda de potencia, lo que a veces se denomina "la hora de la potencia". Las baterías pueden proporcionar ese impulso de potencia, lo que le otorga a la embarcación una calificación de potencia total superior a la potencia total del diesel a bordo. Los barcos de pesca son un gran ejemplo de esta práctica. Tienen potencia máxima cuando se arrastra la marcha atrás, pero también largos periodos con la propulsión al ralentí. Las baterías proporcionarán la potencia máxima y optimizarán la energía al recargarse cuando los buques tengan una potencia excesiva. Curiosamente, los remolcadores también son excelentes candidatos para esto, ya que solo usan brevemente la tremenda cantidad de energía diesel que han instalado en el transcurso de una jornada laboral típica. El tamaño reducido del motor combinado con las baterías ayudará a esta flota a ser más eficiente y ecológica; llegando tan lejos como lograr cero emisiones cuando se carga en el muelle. La tecnología permite que los remolcadores funcionen principalmente con baterías, con motores diesel como respaldo solamente.
• Reserva de hilatura : Ciertas operaciones en el mar requieren una reserva de hilatura. En pocas palabras, esto significa que una parada repentina de un motor, o una pérdida de potencia no debe tener impacto en la posición o las operaciones del barco. Esta reserva de hilatura se logra hoy al ejecutar más motores en línea que los necesarios. La desventaja de esto es la carga extremadamente baja en los motores y las horas de funcionamiento innecesarias. A medida que las autoridades y otras partes interesadas comienzan a aceptar cada vez más las baterías como reserva de giro, los operadores pueden apagar los motores de marcha lenta que funcionan solo para la reserva de giro. Este es típicamente un gran beneficio en la industria petrolera y en alta mar para los buques que operan en modo DP.
• Respuesta más rápida : las baterías pueden admitir grandes variaciones de carga en poco tiempo. Este es un beneficio que ha demostrado ser particularmente eficiente en los motores de gasolina con un tiempo de respuesta generalmente más largo, y se cree que es un socio perfecto cuando la tecnología de celda de combustible se presenta como proveedor de carga base. Existen múltiples OSV y ferries que operan hoy en día con la combinación de motores de gas y baterías a bordo.
• Nivelación de carga : cualquier persona que haya estado en una sala de máquinas durante una fuerte tormenta sabe qué tan fuerte trabaja un motor diesel para mantener la velocidad mientras el barco navega sobre las olas. Este bombeo de la potencia reduce la eficiencia. Las baterías se pueden usar para nivelar la carga y aumentar la eficiencia, hasta un 10% de ahorro en combustible durante el tránsito en mares pesados.
• Recipiente silencioso: imagínese cruzar en un área sensible al ruido sin motores en marcha; por ejemplo, avistamiento de ballenas, cruceros escénicos por el fiordo, operaciones científicas y operaciones sísmicas. La oportunidad de operar una embarcación durante varias horas sin motores en funcionamiento aún promete muchas oportunidades aún por explorar.
• Redundancia : con las baterías a bordo, no solo está disponible una fuente de alimentación más, una fuente de energía completamente diferente de los motores de combustión abre otras posibilidades y ventajas. Esto es algo que podría beneficiar a misiones tan peligrosas como las embarcaciones de apoyo para bomberos y terminales de gas.
• Combustible menos costoso : por último, la electricidad, que depende de la fuente y los modelos económicos locales, puede ser menos costosa que los motores diésel. No contamina localmente, y no contamina globalmente si la energía se genera a partir de energía limpia.

En resumen, las baterías representan múltiples formas de reducir drásticamente las horas de funcionamiento para cualquier tipo de embarcación virtual, minimizando en última instancia los costosos intervalos de servicio, ahorrando combustible y muchos otros trabajos en los motores. El concepto tiene patas, y está en uso aquí en los Estados Unidos. Este año, All American Marine y la Flota Roja y Blanca de San Francisco anunciaron el lanzamiento de la Enhydra, el miembro más nuevo de la flota de buques de excursiones de pasajeros R&W. El barco monocasco de aluminio LOA de 128 pies con un haz de 30 pies es el mayor barco híbrido eléctrico de iones de litio en Norteamérica construido bajo la certificación "USCG Subchapter K".

El integrador de propulsión o la embarcación para 600 pasajeros es BAE Systems, que suministró su sistema de propulsión HybriDrive que incluye un generador, un convertidor de potencia de propulsión, una fuente de alimentación de carga doméstica y un sistema de control. Sin duda, más de este tipo de embarcaciones están en camino. Incluso podría ser un buen ajuste para sus operaciones.

Sveinung Odegard es gerente de ventas de Corvus Energy en América del Norte. Ha participado en proyectos híbridos y todos los proyectos eléctricos en Noruega, y combina su trabajo en Europa con la vida en Seattle, WA. Odegard también posee y opera una pequeña empresa que se centra en tecnología marina verde para el mercado norteamericano.

Este artículo apareció por primera vez en la edición impresa de noviembre de la revista MarineNews .