Uno de los principales efectos secundarios de la pandemia, ha sido la mayor concienciación de la gente y gobiernos de la necesidad de reducir las emisiones contaminantes. Uno de los sectores que más está apostando por esto es el del transporte. Pero dentro de este hay apartados cuya electrificación supondrá un reto titánico. Es el caso de los buques portacontenedores. Gigantes que necesitarán una importante evolución de la tecnología de baterías.
La distancia actual hasta lograr un barco capaz de transportar mercancías desde Asia a Europa en las mismas condiciones de espacio y tiempo que los actuales modelos impulsados por motores de combustión se puede medir comparando la propuesta eléctrica más competitiva del momento.
Se trata del proyecto Yara Birkeland. Una iniciativa noruega que hemos conocido en sus primeros pasos en 2018, y que nos propone un porta contenedores con una capacidad de 120 contenedores TEU, a una velocidad de 6 nudos, y en una distancia de 30 millas náuticas. Un barco que además de eléctrico contará con capacidad de moverse de forma autónomo, y que montará un sistema de baterías de entre 7 y 9 MWh.
En el otro lado de la balanza encontramos a los grandes buques portacontenedores, como el Clase triple E de Maersk, capaz de transportar hasta 18.000 contenedores TEU, a una velocidad de crucero de 16 nudos, capaz de hacer el recorrido de Hong Kong a Hamburgo en 31 días.
Esto quiere decir que los buques diésel modernos de hoy en día transportan 150 veces más contenedores a distancias 400 veces más largas y a velocidades de tres a cuatro veces más rápidas de lo que puede hacerlo el modelo eléctrico más puntero. Una señal de lo mucho que tendrán que evolucionar todavía las baterías para convertirse en una alternativa en este tipo de recorridos.
La pregunta es cuánto. La respuesta nos la ha dado hace unos meses la publicación Spectrum.ieee, que se lanzó a realizar una estimación de hasta donde tendrán que llegar las capacidades y las densidades energéticas de las baterías para electrificar un modelo de triple A en un recorrido de 31 días desde Hong Kong a Europa.
Según los datos disponibles, un modelo actual necesita quemar unas 4.650 toneladas métricas de combustible para completar esta distancia. Cada tonelada contiene 42 gigajulios. Una cifra que se puede traducir a una densidad energética de unos 11.700 Wh/kg, y que podemos comparar con los entre 250 y 300 Wh/kg de las baterías de litio más competitivas en la actualidad. Una diferencia de casi 40 veces que se multiplica casi por dos si quisiésemos apostar por las más económicas y duraderas celdas de litio-ferrofosfato (LiFePO4).
La demanda total de combustible para este viaje es de unos 195 terajulios, o 54 GWh. Los motores diesel grandes tienen una eficiencia de aproximadamente un 50%, por lo que su demanda de energía propulsora útil es de aproximadamente 27 GWh. Para satisfacer esa demanda, los motores eléctricos, con una eficiencia estimada de un 90%, necesitarían aproximadamente 30 GWh de electricidad.
Si cargásemos un barco con las mejores baterías de litio de la actualidad, supondría lastrar el conjunto con las 100.000 toneladas métricas que serían necesarias para completar el recorrido desde Asia a Europa sin escalas. Algo que supone el 40% de la capacidad total de carga del buque. Algo que hace imposible no ya desde el punto de vista técnico el reto, sino desde el punto de vista operativo a la hora de recargar semejante batería, y sobre todo desde el punto de vista económico al reducir de forma radical la capacidad del buque.
Incluso con una próxima evolución de las baterías hasta los 500 Wh/kg, un modelo con capacidad para 18.000 contenedores necesitaría casi 60.000 toneladas métricas de baterías para un viaje intercontinental a una velocidad relativamente lenta.
La conclusión es obvia. Para tener un barco eléctrico cuyas baterías y motores no pesen más que el combustible (alrededor de 5,000 toneladas métricas) y el motor diesel (alrededor de 2,000 toneladas métricas) en los grandes buques portacontenedores de hoy, necesitaríamos baterías con una densidad de energía 10 veces más elevada que las mejores celdas actuales, o una densidad energética de entre 2.500 y 3.000 Wh/kg.
Si echamos un vistazo a los actuales proyectos de desarrollo, podemos ver por ejemplo que Solid Power propone comenzar la producción de sus baterías de electrolito sólido en 2025. Unas celdas que indican lograrán triplicar las actuales densidades energéticas para la fecha de lanzamiento, y que para 2030 se espera alcance los 1.000 Wh/kg.
Como vemos, incluso con las baterías más avanzadas, necesitaremos un par de décadas de evolución para lograr ofrecer una alternativa eléctrica a los desplazamientos más exigentes. Y eso sin contar con otros aspectos como el coste del sistema, y como recargar semejantes capacidades en tiempos mínimamente razonables.
Algo que para muchos debería hacer reflexionar en el sentido del concepto en si de enviar gigantescos barcos de un lado al otro del mundo, con un coste ambiental enorme, y que como vemos por desgracia de momento no cuenta con una alternativa viable a corto o medio plazo.
Un aspecto a pesar del cual los gobiernos no deberían dejar de presionar para mejorar la eficiencia energética, e introducir los sistemas sin emisiones, como sistema principal o como un complemento, en los viajes de menor distancia. De esa forma se lograría que estos vayan paulatinamente ganando espacio según aumente la inversión y su desarrollo.
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