FleetMon en la investigación: Viabilidad técnico-económica del amoníaco verde como combustible para la flota marítima

La transparencia y una navegación más ecológica son dos de nuestros objetivos más importantes en FleetMon. Por eso apoyamos a estudiantes, universidades e instituciones en sus proyectos de investigación marítima con datos AIS. Más de 120 universidades forman parte de nuestros socios colaboradores; una de ellas es la Universidad de Oxford. En 2022, Daniel Bundred, un estudiante de ingeniería del Departamento de Ingeniería, se puso en contacto con nosotros y nos pidió datos AIS para su proyecto sobre la descarbonización del transporte marítimo mundial.

Exploración de la viabilidad del amoníaco verde como combustible para graneleros y buques frigoríficos

La OMI se ha fijado como objetivo una reducción del 70 % de la intensidad de las emisiones de CO2 para 2050, que sólo puede lograrse utilizando un combustible con menos emisiones en el pozo hasta la hélice que el fuelóleo pesado (HFO) utilizado actualmente. El amoníaco verde, producido a partir de agua, aire y electricidad renovable, tiene potencial para cumplir este objetivo y ha sido preseleccionado como posible sustituto del HFO por su favorable densidad energética y coste en comparación con las baterías y otros combustibles verdes. A pesar de ello, se necesita más espacio para una sala de máquinas de amoníaco y el almacenamiento de combustible que en el pasado para el HFO. Además, la construcción de una cadena cinemática de amoníaco conlleva costes adicionales y, en el momento del estudio, el amoníaco ecológico era más caro que el HFO por unidad de energía suministrada. 

Uso de los datos AIS por FleetMon

Utilizando datos AIS proporcionados por FleetMon, se modelizó un año de operación para una variedad de buques, incluidos buques portacontenedores ultra grandes, pequeños graneleros y buques de GNL. El modelo introduce las características del motor del buque y los datos de ruta proporcionados con una resolución horaria para 2019. Estos datos se utilizan para calcular el consumo de combustible del buque mediante la modelización de la potencia necesaria para que el buque supere las fuerzas de resistencia, como la fricción de la piel. La energía consumida a lo largo del año se utilizó para calcular el consumo de combustible y los viajes de mayor consumo energético para dimensionar los depósitos de combustible y estimar así la capacidad de carga. También se modelizaron los ingresos económicos, de modo que se evaluaron los beneficios totales de cada buque a lo largo de su vida útil y se compararon con una base de referencia de HFO. Se espera que los precios del amoníaco verde bajen significativamente en los próximos 30 años (y los combustibles fósiles han aumentado su coste durante 2022), por lo que se desarrolló otro modelo para explorar el efecto de la variación de los precios del combustible y las tarifas de flete a lo largo de la vida útil del buque. Incorpora la reacción del operador a las condiciones económicas variables optimizando la velocidad de funcionamiento del buque durante ese año para maximizar el beneficio.

Resultados

Los resultados confirman la viabilidad técnica del amoníaco como combustible marítimo, con una reducción de la capacidad de carga inferior al 5% en todos los buques. Y ello a pesar de la variabilidad en el tamaño, la duración media del viaje, la velocidad de funcionamiento y la demanda de potencia auxiliar observada entre los distintos buques. Los resultados ponen de manifiesto que el coste es el principal obstáculo para la introducción del amoníaco ecológico como combustible marítimo.

Se constató que los costes de capital eran más elevados debido al equipo adicional necesario para hacer funcionar un motor de amoníaco y al material adicional necesario para el almacenamiento del combustible. Al funcionar a velocidades más bajas cuando el coste del combustible es elevado, los buques pudieron reducir los costes de explotación adicionales asociados a un combustible más caro a lo largo de la vida útil del buque. Sin embargo, estos costes adicionales siguen siendo un obstáculo importante para el uso del amoníaco ecológico como combustible con cero emisiones de carbono.

En conjunto, los buques propulsados con amoníaco verde obtuvieron unos beneficios totales durante su vida útil del orden del 30 al 80% de los que obtendría un buque equivalente propulsado con HFO. Por tanto, será necesaria alguna medida económica para incentivar a los inversores a apostar por los buques de carbono cero.

El estudio también confirmó que la utilización de amoníaco verde como combustible marítimo puede dar lugar a una reducción significativa de las emisiones. Los buques que funcionan con amoníaco verde redujeron las emisiones de alcance 2 durante su vida útil entre un 94,8 % y un 96,7 % en comparación con los buques convencionales, lo que basta para cumplir el objetivo de reducción de la intensidad de las emisiones fijado por la OMI para 2030.

Sin embargo, la investigación subraya la importancia de los trabajos futuros para comprender mejor las emisiones de N2O de los ICE alimentados con amoníaco. El estudio estima que la mayor parte de las emisiones de GEI de los buques impulsados por amoníaco podrían proceder de la emisión de N2O, y la incertidumbre de esta cifra provoca una incertidumbre significativa en la reducción del potencial de calentamiento global (PCG) del amoníaco verde como combustible marítimo.

La siguiente tabla muestra los ocho buques considerados, junto con el VAN relativo obtenido por el buque propulsado por amoníaco y la reducción de emisiones en relación con el buque original (propulsado por HFO). El VAN de los buques propulsados por amoníaco varía en función de los precios previstos del amoníaco verde utilizados en el modelo.

Autor: Daniel Bundred, Supervisor: Prof. Rene Banares-Alcantara, Universidad de Oxford

¿Usted también está escribiendo una tesis o su universidad está trabajando en un proyecto de investigación que necesita datos marítimos? Envíenos su solicitud. Estaremos encantados de atenderle.