Nuevas direcciones tecnológicas marinas para Rolls-Royce

Una amplia variedad de factores pueden influir en la eficiencia de un buque (Todas las fotos son cortesía de Rolls-Royce, salvo que se indique lo contrario).

«Desde el punto de vista de la eficiencia, la tecnología de los motores diésel está muy cerca de alcanzar su máximo potencial», afirma Tobias Kohl, vicepresidente de Ingeniería de Aplicaciones Marinas de Rolls-Royce Power. «Se pueden mejorar los sistemas de inyección, la turbocompresión y la dinámica de la cámara de combustión, pero al final se trata de una tecnología que ya está muy optimizada».

“Pero podemos beneficiarnos de esa tecnología al analizar otros combustibles que se pueden utilizar en un motor de combustión interna.”

El comentario de Kohl surgió en respuesta a esta pregunta: dado que ningún combustible "alternativo" tiene la densidad de potencia del diésel, ¿debería el siguiente paso ser mejorar la eficiencia del motor hasta que el metanol, el etanol, el amoníaco o el hidrógeno proporcionen una potencia por kilo equivalente a la del diésel?

Tobias Kohl, Rolls-Royce Power

Según Kohl, esto depende principalmente de la carga y la velocidad del motor. «Independientemente del combustible, si se opera un motor en su punto óptimo, siempre se logrará la máxima eficiencia. Pero para sacarle el máximo partido, creemos que se necesita una gestión de carga inteligente que utilice baterías; a esa combinación la llamamos "motor diésel plus"».

Para explicarlo, Kohl pone el ejemplo de un grupo electrógeno a bordo de un barco. Utilizado para suministrar energía auxiliar, el motor del generador casi nunca funciona a su velocidad óptima, generalmente muy por debajo de ella. Al añadir un paquete de baterías, el grupo electrógeno solo se activará cuando sea necesario, funcionando a la carga y velocidad óptimas. Esa energía se almacena en las baterías para su posterior uso.

Según él, existen otras ventajas. El paquete de baterías puede compensar las fluctuaciones en el suministro eléctrico y, mientras el buque está atracado, puede reducir los costos operativos al utilizar la energía de la red solo durante los períodos más económicos, una forma de reducción de picos de demanda.

postratamiento de emisiones

El uso de un motor de combustión interna con un combustible alternativo, combinado con una batería, puede contribuir a mejorar la eficiencia general. Sin embargo, considerando las mejoras en los sistemas de postratamiento de emisiones, ¿podría ser que estos nuevos combustibles estén desplazando prematuramente al diésel?

“El mayor desafío para los sistemas de postratamiento de emisiones en aplicaciones marinas ha sido la percepción de falta de beneficios para el propietario. En un yate, ven un sistema que aumenta el tamaño del motor, añade peso y genera costes adicionales, como el del líquido de urea AdBlue. A pesar de todo esto, la embarcación no va más rápido ni es más silenciosa.”

En respuesta, Kohl afirma que Rolls-Royce ha desarrollado sistemas de postratamiento de emisiones de tercera generación, más pequeños, ligeros y eficientes que nunca. «Hemos optimizado el sistema y las mejoras son significativas. Creemos que esto hará que los sistemas sean más aceptables para los astilleros y armadores».

Esto plantea la cuestión de si el objetivo de Rolls-Royce al desarrollar estos sistemas es mejorar la eficiencia del motor o de la embarcación.

Puente de mando en el ferry Halunder Jet, que utiliza cuatro motores diésel MTU 4000 y propulsores de chorro de agua.

—Ambas cosas —responde Kohl—. Como ya dije, los motores se han optimizado incorporando las últimas tecnologías. Llevamos más de cien años trabajando en ello —añade con una sonrisa—. Así que, para obtener aún más ventajas, tenemos que pensar de forma integral sobre toda la instalación eléctrica y cómo interactúa ese sistema con el buque.

En cuanto a la mala ejecución, cuenta cómo un yate había sido equipado con un generador simplemente para calentar la piscina a bordo. «Ahora podemos usar el sistema de cogeneración para hacer exactamente lo mismo. No me gusta el término "desperdicio", pero es esencialmente lo que usaríamos ahora para el mismo propósito».

La optimización del tamaño ofrece beneficios.

Es evidente que los nuevos combustibles ofrecen una ventaja en términos de reducción de emisiones, pero la correcta dimensionación de los motores —seleccionar el modelo que se ajuste a la potencia requerida, en lugar de simplemente el más grande disponible— desempeñará un papel considerable en la mejora de la eficiencia de los buques.

“Si un barco o yate entra para una reparación, se pueden analizar los datos para ver cómo ha estado funcionando el motor, dónde y cómo ha estado operando. A partir de esa información, es posible determinar si un modelo de motor más pequeño sería adecuado para esa aplicación.”

El motor del grupo electrógeno Rolls-Royce mtu Serie 2000 DS se puede utilizar para la alimentación auxiliar marina.

Kohl afirma que existen varios factores clave para impulsar la eficiencia. Los combustibles bajos en carbono desempeñan un papel fundamental, al igual que las nuevas tecnologías. Un tercer elemento es la forma en que se opera el buque.

“Debemos tener en cuenta lo que la naturaleza nos ofrece al considerar la eficiencia”, explica. “Las mareas y las condiciones del viento influyen en el funcionamiento del barco y del motor. Contamos con el sistema mtu NautIQ Foresight, que ayuda a los capitanes a supervisar el rendimiento de la embarcación y a tomar decisiones que permitan optimizar la eficiencia”.

Esto va de la mano con el diseño del casco, incluyendo el diseño de las hélices. Kohl afirma que una hélice bien diseñada puede generar mejoras de entre el 10 y el 15%, una mejora sustancial que, en última instancia, reduce los costos operativos.

Canal de desarrollo tecnológico

En agosto de este año, se completó en Tasmania la construcción del buque propulsado por baterías más grande del mundo. Equipado con un sistema de almacenamiento de baterías de 40 MWh y 275 toneladas, el China Zorrilla es un ferry para pasajeros y vehículos que realizará travesías por el río de la Plata entre Argentina y Uruguay.

Kohl cree que, si bien este es un ejemplo extremo de la tecnología, los transbordadores eléctricos tienen una gran utilidad.

El ferry China Zorrilla es cargado en el buque semisumergible de carga pesada Black Marlin (Foto: Incat).

“Cuando una embarcación, como un ferry, tiene una ruta predecible y capacidad de recarga, se trata de una aplicación ideal para la energía eléctrica, y preveo que la tecnología seguirá desarrollándose en los próximos años. En Rolls-Royce, ya tenemos casos en los que los generadores a bordo funcionan únicamente como respaldo del sistema de baterías, de forma similar a un extensor de autonomía en un automóvil.”

En lo que respecta al caso del China Zorrilla, Kohl afirma que le agrada que alguien se arriesgue y lleve la tecnología actual hasta sus límites. Sin embargo, duda que esto tenga un impacto significativo en el desarrollo de los grandes transbordadores. Lo contrario ocurre con los transbordadores más pequeños; señala que los buques eléctricos que ya operan en Escandinavia representan un uso más pragmático de la tecnología.

En cuanto a la tecnología marina futura de Rolls-Royce, Kohl comentó lo siguiente: “Seguiremos desarrollando motores de combustión. Creemos firmemente que, para distancias más largas, rutas impredecibles y para abordar los desafíos de infraestructura, este es el único camino”.

“Pero además, me gustaría añadir que vemos un gran potencial en el metanol. Por lo tanto, seguiremos desarrollando soluciones de combustión interna, siempre y cuando apoyen los combustibles alternativos.”