Novas direções tecnológicas marítimas para a Rolls-Royce

Uma ampla variedade de fatores pode influenciar a eficiência da embarcação (Todas as fotos foram fornecidas pela Rolls-Royce, salvo indicação em contrário).

“Do ponto de vista da eficiência, a tecnologia dos motores a diesel está praticamente no limite do seu potencial”, afirma Tobias Kohl, vice-presidente de Engenharia de Aplicações Marinhas da Rolls-Royce Power. “É possível aprimorar os sistemas de injeção, a turbocompressão, a dinâmica da câmara de combustão, mas, no fim das contas, trata-se de uma tecnologia que já está bastante otimizada.”

“Mas podemos nos beneficiar dessa tecnologia ao analisarmos outros combustíveis que podem ser usados em um motor de combustão interna.”

O comentário de Kohl surgiu em resposta à seguinte pergunta: já que nenhum combustível "alternativo" possui a densidade de potência do diesel, o próximo passo não deveria ser melhorar a eficiência do motor a ponto de o metanol, o etanol, a amônia ou o hidrogênio fornecerem uma potência equivalente por quilograma ao diesel?

Tobias Kohl, Rolls-Royce Power

Segundo Kohl, isso se resume principalmente à carga e à rotação do motor. “Independentemente do combustível, se você operar um motor em sua faixa ideal de operação, sempre obterá a melhor eficiência. Mas, para realmente extrair o máximo desse motor, acreditamos que é necessário um gerenciamento inteligente de carga que utilize baterias – chamamos essa combinação de 'motor a diesel plus'”.

Para ilustrar, Kohl apresenta o exemplo de um grupo gerador a bordo de uma embarcação. Utilizado para fornecer energia auxiliar, o motor do gerador quase nunca opera na velocidade ideal, geralmente ficando bem abaixo desse ponto. A adição de um conjunto de baterias significa que o grupo gerador só entrará em funcionamento quando necessário, operando com a carga e a velocidade ideais. Essa energia é então armazenada nas baterias para uso posterior.

Ele afirma que existem outras vantagens. O conjunto de baterias pode compensar as flutuações no fornecimento de energia e, enquanto a embarcação estiver atracada, pode reduzir os custos operacionais utilizando a energia da rede apenas durante os períodos de menor custo – uma forma de redução da demanda de pico.

Pós-tratamento de emissões

Operar um motor de combustão interna com um combustível alternativo, em combinação com um conjunto de baterias, pode contribuir para aumentar a eficiência geral. Mas, considerando as melhorias nos sistemas de pós-tratamento de emissões, será que esses novos combustíveis estão substituindo o diesel prematuramente?

“O maior desafio para os sistemas de pós-tratamento de emissões em aplicações marítimas tem sido a percepção da falta de benefícios para o proprietário. Em um iate, eles veem um sistema que aumenta o tamanho do motor. Veem peso adicional. E há custos adicionais, como o fluido de ureia AdBlue. Com tudo isso, a embarcação continua sem ir mais rápido, nem mais silenciosa.”

Em resposta, Kohl afirma que a Rolls-Royce desenvolveu sistemas de pós-tratamento de emissões de terceira geração, menores, mais leves e mais eficientes do que nunca. "Otimizamos o sistema e as melhorias são significativas. Acreditamos que isso tornará os sistemas mais aceitáveis para construtores e armadores de navios."

Isso levanta a questão de se o objetivo da Rolls-Royce ao desenvolver esses sistemas é melhorar a eficiência do motor ou da embarcação.

Ponte do ferry Halunder Jet, que utiliza quatro motores a diesel MTU 4000 e propulsores a jato de água.

“Ambos”, responde Kohl. “Como eu disse, os motores foram otimizados com a incorporação das tecnologias mais recentes. Estamos trabalhando nisso há mais de 100 anos”, acrescenta com um sorriso. “Portanto, para obtermos ainda mais vantagens, precisamos pensar de forma holística sobre toda a instalação de energia e como esse sistema interage com a embarcação.”

Com relação à má execução, ele relata como um iate foi equipado com um gerador simplesmente para aquecer a piscina a bordo. “Agora podemos usar o sistema de cogeração [produção combinada de calor e energia] para fazer exatamente a mesma coisa. Não gosto do termo 'desperdício', mas é essencialmente o que usaríamos hoje para o mesmo propósito.”

O dimensionamento adequado traz benefícios.

Os novos combustíveis oferecem claramente uma vantagem em termos de redução de emissões, mas o dimensionamento correto dos motores – a seleção do modelo que corresponde à potência necessária, em vez de simplesmente o maior disponível – deverá desempenhar um papel considerável na melhoria da eficiência das embarcações.

“Se um navio ou iate chega para uma reforma, você pode analisar os dados, ver como o motor tem funcionado, onde e como tem operado. A partir dessas informações, é possível determinar se um modelo de motor menor funcionaria naquela aplicação.”

O motor do grupo gerador Rolls-Royce mtu Série 2000 DS pode ser usado para alimentação auxiliar marítima.

Kohl afirma que existem uma série de "alavancas" fundamentais para impulsionar a eficiência. Os combustíveis de baixo carbono desempenham um papel crucial, assim como as novas tecnologias. Um terceiro elemento é a forma como a embarcação é operada.

“Ao considerarmos a eficiência, temos que analisar o que a natureza nos oferece”, explica ele. “As marés e as condições de vento impactam a operação da embarcação e o funcionamento do motor. Temos o sistema mtu NautIQ Foresight, que auxilia os capitães a monitorar o desempenho da embarcação e a tomar decisões que podem gerar ganhos de eficiência.”

Isso está intimamente ligado ao projeto do casco e ao projeto das hélices. Kohl afirma que uma hélice bem projetada pode proporcionar ganhos entre 10 e 15% – uma melhoria significativa que, em última análise, reduz os custos operacionais.

Linha de produção tecnológica

Em agosto deste ano, a construção da maior embarcação movida a bateria do mundo foi concluída na Tasmânia. Equipada com um sistema de armazenamento de baterias de 40 MWh e 275 toneladas, a China Zorrilla é uma balsa para passageiros e veículos que fará travessias no Rio da Prata entre a Argentina e o Uruguai.

Kohl acredita que, embora este seja um exemplo extremo da tecnologia, as balsas movidas a eletricidade têm uma forte justificativa para sua aplicação.

A balsa China Zorrilla é carregada no navio semissubmersível de carga pesada Black Marlin (Foto: Incat)

“Quando uma embarcação, como um ferry, tem uma rota previsível e capacidade de recarga, essa é uma aplicação ideal para energia elétrica, e acredito que essa tecnologia continuará a se desenvolver nos próximos anos. Na Rolls-Royce, já temos casos em que os geradores de bordo servem apenas como reserva para o sistema de baterias, assim como um extensor de autonomia em um carro.”

Analisando especificamente o caso do China Zorrilla, Kohl afirma que gosta da ideia de alguém estar assumindo o risco, levando a tecnologia atual aos seus limites absolutos. Mas ele duvida que isso tenha qualquer impacto significativo no desenvolvimento de grandes balsas. O oposto é verdadeiro para balsas menores; ele cita embarcações movidas a bateria que já operam na Escandinávia como um uso mais pragmático da tecnologia.

Quanto à tecnologia marítima futura da Rolls-Royce, Kohl declarou: “Continuaremos a desenvolver motores de combustão. Acreditamos firmemente que, para distâncias mais longas, rotas imprevisíveis e para enfrentar os desafios de infraestrutura, este é o único caminho.”

“Mas, além disso, gostaria de acrescentar que vemos o metanol como tendo um grande potencial. Portanto, continuaremos desenvolvendo soluções para motores de combustão interna, de uma forma que apoie combustíveis alternativos.”