FleetMon em Investigação: Viabilidade Técnico-Económica da Amónia Verde como Combustível para a Frota Marítima

Transparência e navegação mais ecológica são dois dos nossos objectivos mais importantes na FleetMon. Por conseguinte, apoiamos estudantes, universidades e instituições nos seus projectos de investigação marítima com dados AIS. Mais de 120 universidades fazem parte dos nossos parceiros de cooperação - uma delas é a Universidade de Oxford. Em 2022, Daniel Bundred, um estudante de MEng do Departamento de Engenharia, contactou-nos e solicitou dados da AIS para o seu projecto de descarbonização da navegação global.

Explorando a Viabilidade do Amoníaco Verde como Combustível para Graneleiros e Navios Frigoríficos

A OMI visou uma redução de 70 % na intensidade das emissões de CO2 até 2050, o que só pode ser conseguido utilizando um combustível com menos emissões de poço a hélice do que o fuelóleo pesado (HFO) actualmente utilizado. O amoníaco verde, produzido a partir de água, ar e electricidade renovável, tem potencial para cumprir este objectivo e foi pré-seleccionado como um substituto potencial para o HFO devido à sua densidade energética favorável e custo em comparação com as baterias e outros combustíveis verdes. Apesar disto, é necessário mais espaço para uma casa de máquinas de amoníaco e armazenamento de combustível do que o anteriormente necessário para HFO no passado. Juntamente com isto, há custos adicionais associados à construção de uma locomotiva alimentada a amoníaco, e na altura do estudo o amoníaco verde era mais caro do que o HFO por unidade de energia fornecida. 

Utilização de dados AIS por FleetMon

Utilizando dados AIS fornecidos pela FleetMon, foi modelado um ano de operação para uma variedade de navios, incluindo navios porta-contentores de Ultra Large Container, pequenos navios graneleiros, e navios de GNL. O modelo introduz as características do motor do navio e os dados de rota fornecidos a uma resolução horária para 2019. Estes dados são utilizados para calcular o consumo de combustível do navio, modelando a potência necessária para o navio superar forças resistivas, tais como o atrito cutâneo. A energia consumida ao longo do ano foi utilizada para calcular o consumo de combustível e as viagens mais intensivas em energia para dimensionar os tanques de combustível e assim estimar a capacidade de carga. As receitas económicas também foram modeladas, pelo que os lucros totais de cada navio foram avaliados e comparados com uma linha de base HFO. Espera-se que os preços do amoníaco verde caiam significativamente nos próximos 30 anos (e os combustíveis fósseis aumentaram o seu custo durante 2022), pelo que foi desenvolvido outro modelo para explorar o efeito da variação dos preços dos combustíveis e das taxas de frete ao longo da vida útil do navio. Incorpora a reacção do operador a condições económicas variáveis, optimizando a velocidade de operação do navio para esse ano, a fim de maximizar o lucro.

Resultados

Os resultados confirmam a viabilidade técnica do amoníaco como combustível marítimo, com a capacidade de carga a ser reduzida em menos de 5% para todos os navios. Isto apesar da variabilidade no tamanho, duração média da viagem, velocidade de operação e procura de energia auxiliar observada entre os diferentes navios. Os resultados sublinham que o custo é a principal barreira à introdução do amoníaco verde como combustível marítimo.

Verificou-se que os custos de capital eram mais elevados devido ao equipamento extra necessário para o funcionamento de um motor de amoníaco e ao material extra necessário para o armazenamento de combustível. Ao operar a velocidades mais baixas quando os custos de combustível são elevados, os navios conseguiram reduzir os custos operacionais adicionais associados a um combustível mais caro ao longo da vida útil do navio. No entanto, estes custos adicionais são ainda uma barreira significativa à utilização do amoníaco verde como combustível sem carbono.

Globalmente, os navios movidos a amoníaco verde alcançaram lucros totais durante toda a vida útil na ordem dos 30 a 80% do que seria alcançado por um navio equivalente movido a HFO. Por conseguinte, será necessária alguma medida económica para incentivar os investidores a apoiarem navios com zero emissões de carbono.

O estudo também confirmou que a utilização do amoníaco verde como combustível marítimo pode levar a uma redução significativa das emissões. Os navios que operam com amoníaco verde tiveram uma redução de emissões ao longo da vida útil 2 na ordem dos 94,8-96,7% em comparação com os navios convencionais, o que é suficiente para cumprir o objectivo da IMO de redução da intensidade das emissões em 2030.

No entanto, a investigação salienta a importância do trabalho futuro para uma melhor compreensão das emissões de N2O das ICE alimentadas a amoníaco. O estudo estima que a maioria das emissões de GEE dos navios alimentados a amoníaco poderia provir da emissão de N2O, e a incerteza neste número leva a uma incerteza significativa na redução do potencial de aquecimento global (PAG) do amoníaco verde como combustível marítimo.

O quadro abaixo mostra os oito navios considerados, juntamente com o VPL relativo alcançado pelo navio alimentado a amoníaco e a redução das emissões relativamente ao navio original (alimentado a HFO). É dado um intervalo para o VPL dos navios alimentados a amoníaco correspondente ao intervalo de preços previstos do amoníaco verde utilizado no modelo.

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

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