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Equipo / Electrónica

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Navegación 100% eléctrica: Realidad o utopía.

24/11/21

Navegación 100% eléctrica: Realidad o utopía.La navegación de recreo está en plena mutación y los astilleros y fabricantes de equipamiento y motores están realizando enormes esfuerzos en la búsqueda de alternativas a los combustibles fósiles. Resumimos aquí algunas de las innovaciones tecnológicas e iniciativas que se están desarrollando en torno a la energía eléctrica a bordo, que marcan los posibles caminos a seguir y algunas de las cuales podremos ver a bordo de los barcos expuestos en el próximo Salón Náutico Internacional de Barcelona. German de Soler

 

Greenline Navegación 100% eléctrica

-La marca eslovena Greenline fue la primera en ofrecer motorización híbrida en una vedette de crucero de 33 pies, hoy dispone de una oferta mucho más amplia en eslora.

El concepto de navegación eco-responsable ha calado profundamente tanto en la industria náutica como entre los propios navegantes y aficionados a los deportes náuticos. Tanto es así que, si bien todavía estamos lejos de poder prescindir totalmente del motor térmico o del generador a bordo como fuentes principales de energía eléctrica, estamos ante una muerte anunciada, prácticamente programada: ¡preparémonos! 

Un motor térmico es ruidoso, poluciona, llena el fondo del mar de sonidos que invaden el necesario silencio de las profundidades que la vida marina necesita… Uno se siente tan culpable de esta injerencia en la naturaleza al volante de su utilitario como de su barco a motor.  Y, sin embargo, todavía los necesitamos aun sabiendo que las fuentes de energías fósiles se están agotando y que se acercan al final. Pero ¿qué alternativa tenemos para mover nuestro barco a motor sin carburante fósil? Solo hay una respuesta: la electricidad, directa o a través de la acumulación en baterías.

>>La energía fósil es determinante en el cambio climático: un litro de gasoil produce 2,67 kg de CO2 <<

Ciertamente, al contrario que en los motores térmicos, la energía eléctrica posee la virtud de generar cero residuos contaminantes. Pero aquí también esta tecnología plantea dudas que hay que responder: ¿cómo, ¿quién, ¿dónde y bajo qué controles se fabrica el gran parque de baterías necesarias, ¿cómo se recargan, y finalmente, ¿cómo se reciclan? 

Y esto nos lleva al rompecabezas de cómo conseguir electricidad limpia. Las fuentes de producción de electricidad son cuatro: térmica (motores y grupos electrógenos), nuclear, solar y eólica, sin olvidar el hidrógeno, pero este gas no es sino el carburante de una máquina (la pila de combustible) que fabrica electricidad, y la producción de hidrógeno necesita las mismas fuentes de energía que las anteriores.  Nos queda, por tanto, la energía solar y la eólica. Pero, ¿es suficiente?

 

La autonomía, el gran reto

Para que todo este conjunto pueda suplir un día las energías fósiles, el gran reto para la navegación de recreo es la autonomía, o lo que es lo mismo, la capacidad de almacenaje de las baterías.

Aquí, la industria del automóvil marca el ritmo con avances tecnológicos permanentes, toda vez que los motores eléctricos no plantean demasiados problemas: funcionan con corriente continua, permiten variaciones de régimen casi instantáneas y son estancos, pero dado que la autonomía de un barco eléctrico depende del peso y la velocidad, estos dos factores determinan la potencia y el consumo para una velocidad dada, lo que relacionado con la capacidad de las baterías nos da la autonomía. 

He aquí porque la mayoría de los barcos eléctricos actuales son pequeñas unidades, barcos que hacen trayectos cortos (ferrys) o, en el caso que estén destinados a navegación de altura o crucero costero largo, pueden hacerlo, pero a velocidades muy bajas generalmente inferiores a los cinco nudos, velocidad a la que la autonomía es muy aceptable pudiendo llegar casi a las 100-140 millas con la tecnología actual. 

Por su parte cada día más los pequeños veleros, las embarcaciones neumáticas, semirrígidas e incluso kayaks utilizan motores fuera o intraborda alimentados por baterías.  

Ahora bien, aunque las velocidades máximas puedan ser en algunos casos muy elevadas, situándose en torno a los 30 nudos, estas cifras solo se alcanzan a costa de una autonomía máxima de un par de horas a lo sumo.

 

FERRYS2 Navegación 100% eléctrica

-Una firma española suministrará a Lisboa un total de diez ferrys eléctricos.

 

>> En el caso de los veleros, el uso de placas fotovoltaicas, pilotos de viento, aerogeneradores e hidrogeneradores es habitual desde hace muchos años. << 

 

La elección de las baterías: plomo o litio.

Las baterías son, hoy en día, los únicos dispositivos capaces de almacenar electricidad. Entender las tecnologías que tenemos a disposición facilita la elección del modelo que mejor se adapte a nuestros requerimientos de manera que ajustemos al máximo posible las necesidades de a bordo a la capacidad de almacenamiento de energía del parque de baterías para no sub o sobredimensionarlo. ¡Los errores en este tema son una de las causas más frecuentes de los incendios a bordo!  

Pero también aquí hay otros problemas a resolver: los ciclos de carga/descarga de una batería de plomo –las más habituales a bordo- no son infinitas y por tanto la duración es limitada (unos cinco años de media en uso continuo dependiendo sin embargo de la tecnología de construcción y las condiciones), la tasa de autodescarga (30 % mensual aproximadamente), y las descargas profundas de más del 70% que pueden dañarlas irreversiblemente. 

Se considera que una batería ha llegado al final de su ciclo de vida cuando ha perdido un 20% de su capacidad nominal (80 Ah para un modelo de 100 Ah, por ejemplo). Cierto que las baterías cerradas sin mantenimiento de gel y AGM (Absorved Glass Matt) han mejorado mucho estas cifras, pero al precio de incrementar considerablemente el coste.

 

Batería AGM

-Cierto que las baterías cerradas sin mantenimiento de gel y AGM (Absorved Glass Matt) han mejorado mucho estas cifras, pero al precio de incrementar considerablemente el coste.

El litio ha venido a resolver algunos de estos problemas: a igual capacidad pesan la mitad, los ciclos son el doble al igual que su vida útil, tienen un tiempo de recarga rápido y soportan descargas profundas superiores al 80-90% de su capacidad nominal al tiempo que reducen considerablemente la autodescarga. De aquí que hoy en día sean las más usadas cuando hablamos de propulsión netamente eléctrica incluso en barcos de gran eslora híbridos, si bien requieren un gran parque y su peso es entonces considerable.

Pero el litio es un material inestable que obliga a controlar cada célula de producción de las baterías de alta potencia, pues el disfuncionamiento de uno de ellos comporta riesgos de sobrecalentamiento. De aquí que los fabricantes multipliquen los elementos de seguridad ya sea con cargadores tecnológicamente muy evolucionados (Mastervolt, Cristec) y combinaciones electrolíticas lo más estables posible como como litio/hierro/fosfato (LiFePo) o litio/níquel/manganeso/óxido de cobalto (LiNiMnCo02), y el desarrollo de dispositivos electrónicos de regulación BMS (Batery Management System) que vigilan continuamente el parque. 

Otro problema es su reciclaje, ya que reciclar el litio —a diferencia de las baterías de plomo cuyo reciclaje está muy bien resuelto— es complejo y la disponibilidad ya que los recursos mundiales de sales de litio se concentran en Sudamérica y no son ilimitados.

 

El hidrógeno: una incógnita prometedora

Puede ser el futuro: la pila de combustible/hidrógeno. El hidrógeno es un gas muy ligero que, combinándose por catálisis con el oxígeno del aire en el interior de una pila de combustible produce a la vez calor y electricidad, dejando solo como residuo agua. La capacidad energética del hidrógeno es 16,5 kWh/Kg, tres veces superior a la del gasoil y produce energía eléctrica a 400 o 600 voltios, que se transfieren a las baterías mediante un cargador. Pero esta tecnología también presenta problemas: su elevadísimo coste, su almacenamiento en botellas especiales a alta presión, el volumen y el peso de las botellas, su recarga en lugares especiales, la ubicación en el barco y, finalmente, la forma de producirlo que puede ser gracias a una fuente de energía renovable, la red eléctrica o el gas, que también lanza CO2 a la atmósfera y por tanto a proscribir en un futuro como fuente de energía.

 

Pila hidrógeno Navegación 100% eléctrica

-La pila de hidrógenos también presenta problemas: su elevadísimo coste y su almacenamiento en botellas especiales a alta presión, entre otros.

 

La recarga de las baterías: el nudo gordiano

La recarga de las baterías debe corresponderse con la energía consumida. Y este es el problema, ya que satisfacer todas las necesidades de a bordo supone un consumo muy elevado que obliga a la recarga continuada.  Para recargarlas existen diversos sistemas: los paneles solares con una carga regular y diaria ofrecen un rendimiento próximo al 98%. Un panel solar produce en líneas generales en condiciones normales 0,67 kWh/m2

Otra solución son los aerogeneradores, frecuentes en los veleros oceánicos de los que existen multitud de fabricantes, o la hidrogeneración mediante hélices, solución usada en los veleros vueltamundistas participantes en regatas como la Vendée Globe, The Race, etc… También se está experimentando con cometas que al izarse y mover el barco permiten generar electricidad gracias al giro de las hélices de los motores eléctricos. Finalmente, como es lógico, las tomas de puerto a 220V/16 Amp o 380 V trifásico/150 Amp, y los generadores, pero producen C02 por combustión.

Por tanto, el futuro está en el incremento de la capacidad de las placas solares y los aerogeneradores, ya que la capacidad del resto de sistemas es muy limitada y los intentos realizados hasta el momento de navegar con elevada autonomía e incluso realizar una vuelta al mundo en modo cero emisiones, como el proyecto del conocido navegante Jimmy Cornell, no se ha saldado con éxito al no generar el barco el 100% de la energía necesaria para el consumo de a bordo. 

 

Vendee Globe 2020

-Los aerogeneradores, frecuentes en los veleros oceánicos, o la hidrogeneración mediante hélices, son soluciones adoptadas en los veleros vueltamundistas participantes en regatas como la Vendée Globe.

 

El crucero 100% solar ¿Es posible?

Ya existen embarcaciones a vela o a motor propulsadas por motores eléctricos alimentados por placas solares, pero generalmente todavía son necesarios los generadores de combustible fósil para alimentar las baterías y cubrir las necesidades. Pero desde hace algunos años se está trabajando en barcos experimentales como el Planet Solar (ahora Race for Water) o el barco laboratorio Energy Observer que experimenta simultáneamente con varias fuentes de energía como la solar, la eólica o el hidrógeno, así como muchos ferrys de pasaje, de paseo por lagos o simplemente de recreo o de inmersión, que se alimentan solo con placas solares. 

Por su parte, muchos catamaranes de recreo, tanto a motor como a vela, debido a que disponen de mayores superficies planas que los monocascos, ya incluyen entre sus opciones la instalación de suficiente de placas solares como para mantener las baterías de a bordo, la electrónica, las luces e incluso los electrodomésticos como la nevera. Y también ya son cada día menos los veleros monocasco que instalan placas solares flexibles en cubierta, o rígidas montadas en un arco targa en popa, imprescindibles si uno desea emprender cruceros largos con una autonomía eléctrica aceptable, aunque no absoluta.

Queda pues camino por recorrer y hará falta que la tecnología de acumulación de energía evolucione mucho para que sea posible la sustitución total del fuel por los electrones. 

 

Planet Solar

-Desde hace algunos años se está trabajando en barcos experimentales como el Planet Solar, ahora denominado Race for Water.

 

Energy Observer

-El Energy Observer experimenta simultáneamente con varias fuentes de energía como la solar, la eólica o el hidrógeno.

 

 

La apuesta por el todo eléctrico

Los astilleros nórdicos son pioneros, y un ejemplo es X-Shore, pero también otros están abriendo camino y arrastran en su estela al resto como es el caso de los catamaranes Silent Yachts o el fabricante alemán de motores eléctricos fueraborda e intraborda Torqeedo. La marca austríaca Silent Yachts es líder en la construcción de catamaranes de crucero de propulsión 100% eléctrica, mientras que el fabricante de motores alemán Torqeedo desarrolla desde 2005 motores eléctricos fueraborda e intraborda de hasta 55 kW o Vetus con su gama de motores intraborda totalmente eléctricos E-Line, o Yamaha que ha iniciado la construcción de prototipos con pilas de combustible.

En Suecia, el astillero Candela innova con un day cruiser de 25 pies de carbono, equipado con hidroalas que le permiten volar literalmente sobre el agua y un motor eléctrico. 

Por su parte, el astillero esloveno Greenline, que fue el primero en ofrecer motorización híbrida en una vedette de crucero de 33 pies, hoy dispone de una oferta mucho más amplia en eslora. 

Hoy por hoy, la geografía es determinante en el desarrollo de los barcos 100% eléctricos, dominando los países nórdicos (con muchos lagos, mares interiores, archipiélagos protegidos…, y con la legislación medioambiental muy estricta). De aquí que astilleros como X Shore, Rand, Domani, Ducht Craft o Frauscher, sean quienes estén abriendo en esto momentos la senda a seguir. 

 

Torqeedo Deep Blue 50 R

-El Torqeedo Deep Blue 50 R es uno de los fuerabordas eléctricos con mayor difusión en el mercado.

 

 

VETUS

-El sistema de propulsión eléctrica Vetus es una realidad adoptada por motorizaciones intraborda.

 

CANDELA 1

-El astillero Candela innova con un day cruiser de 25 pies de carbono, equipado con hidroalas que le permiten volar literalmente sobre el agua y un motor eléctrico.

 

CANDELA 2

-El astillero Candela innova con un day cruiser de 25 pies de carbono, equipado con hidroalas que le permiten volar literalmente sobre el agua y un motor eléctrico.

 

 

Frauscher TimeSquare

-El astillero austríaco Frauscher, como otros, es una de las marcas que abre el camino hacia las motorizaciones eléctricas en la náutica de recreo.

 

>>Hoy las baterías de litio permiten a igual capacidad que las de plomo reducir el peso a la mitad, doblar los ciclos de recarga y la vida útil, y soportar descargas profundas más de más del 80-90% de su capacidad nominal a la vez que disminuir la autodescarga. <<