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Propulsión asistida por el viento

Maersk Pelican con rotores Flettner La propulsión eólica consiste en reducir el consumo de combustible de un buque mercante mediante el uso de velas u otros dispositivos que apr...

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Maersk Pelican con rotores Flettner

La propulsión eólica consiste en reducir el consumo de combustible de un buque mercante mediante el uso de velas u otros dispositivos que aprovechen el viento. Antiguamente, las velas eran el principal medio de propulsión , pero con la llegada de la máquina de vapor y el motor diésel , su uso se limitó a la navegación recreativa. En los últimos años, debido al aumento del precio del combustible y a la creciente preocupación por la reducción de emisiones, ha aumentado el interés en aprovechar la energía del viento para propulsar buques comerciales.

Una barrera clave para la implementación de cualquier tecnología de descarbonización, y en particular de las asistidas por energía eólica, es la disponibilidad de capital, un tema frecuentemente debatido en el ámbito académico e industrial. Por un lado, los prestamistas navieros han reducido sus compromisos en general [ 1 ] , mientras que, por otro lado, las nuevas construcciones de buques con bajas emisiones de carbono, así como los proyectos de modernización, implican un gasto de capital superior al habitual. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Por consiguiente, los esfuerzos de investigación se centran en el desarrollo de modelos de negocio de economía colaborativa y arrendamiento , donde los beneficios derivados de la reducción del consumo de combustibles fósiles, así como las ganancias obtenidas mediante la concesión de derechos de emisión de carbono o la reducción de impuestos, se comparten entre usuarios, proveedores de tecnología y operadores. [ 5 ] [ 6 ]

Diseño

El método mecánico para convertir la energía cinética del viento en empuje para un barco es objeto de numerosos estudios recientes. Mientras que los primeros barcos, diseñados principalmente para la navegación a vela, se concebían en torno a las velas que los impulsaban, los barcos comerciales actuales se diseñan en gran medida en función de la carga que transportan, lo que requiere una cubierta amplia y despejada y un mínimo de aparejos superiores para facilitar la manipulación de la carga. Otra consideración importante al diseñar un sistema de propulsión a vela para un barco comercial es que, para que sea económicamente ventajoso, no puede requerir una tripulación significativamente mayor para su operación ni comprometer la estabilidad del barco. Teniendo en cuenta estos criterios de diseño, han surgido cuatro conceptos principales como los diseños líderes para la propulsión asistida por viento: el concepto de vela de ala , los sistemas SolidSail , la vela cometa y el rotor Flettner .

Vela alar

Como consecuencia del aumento de los precios del petróleo en la década de 1980, el gobierno estadounidense encargó un estudio sobre la viabilidad económica del uso de la propulsión asistida por viento para reducir el consumo de combustible de los buques de la Marina Mercante de EE . UU. Este estudio consideró varios diseños y concluyó que una vela rígida sería la más eficaz. La opción de vela rígida estudiada consistía en un sistema automatizado de grandes velas sólidas, a menudo rectangulares, sostenidas por mástiles cilíndricos. Estas velas serían simétricas, lo que permitiría una mínima manipulación para mantener la orientación de la vela en diferentes ángulos de viento; sin embargo, este diseño era menos eficiente. Un pequeño carguero fue equipado con este sistema para evaluar sus ganancias reales de combustible, estimándose un ahorro de entre el 15 y el 25 % del combustible del buque. [ 7 ]

Vela sólida

SolidSail es una tecnología de propulsión eólica diseñada para grandes embarcaciones, desarrollada por Chantiers de l'Atlantique en Saint-Nazaire , Francia. Este sistema se basa en velas rígidas fabricadas con materiales compuestos y un aparejo de cangreja basculante, lo que permite la propulsión eólica híbrida o primaria para buques comerciales y cruceros. Actualmente, tres unidades SolidSail se utilizan en los sistemas de propulsión del velero más largo jamás construido (hasta 2026), el Orient Express Corinthian , que puede depender exclusivamente de su propulsión eólica en condiciones óptimas. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]

Vela de cometa

El concepto de vela cometa ha despertado gran interés recientemente. Este sistema consiste en hacer volar una cometa gigante desde la proa de un barco, aprovechando la tracción que genera para impulsarlo a través del agua. Otros conceptos explorados consistían en que la cometa se extendiera y retrajera alternativamente mediante un carrete, accionando un generador. La cometa utilizada en este sistema es similar a las que usan los practicantes de kitesurf recreativo , pero a una escala mucho mayor. Este diseño también permite ampliar su escala haciendo volar varias cometas apiladas.

En 2012, el uso de cometas era la forma más popular de propulsión asistida por viento en buques comerciales, debido principalmente al bajo costo de adaptar el sistema a los buques existentes, con una mínima interferencia en las estructuras existentes. Este sistema también permite un alto grado de automatización, utilizando controles informáticos para determinar el ángulo y la posición ideales de la cometa. El uso de una cometa permite captar el viento a mayores altitudes, donde la velocidad del viento es mayor y más constante. [ 11 ] Este sistema se ha utilizado en varios buques, siendo el más notable en 2009 el MS Beluga Skysails  , un buque mercante fletado por el Comando de Transporte Marítimo Militar de EE. UU. para evaluar la eficiencia y la viabilidad de adaptar este sistema a otros buques. [ 12 ]

rotor Flettner

Un antiguo barco que muestra el uso de rotores Flettner.
Diagrama que muestra los principios de funcionamiento del rotor Flettner.
Catamarán de Flensburg en la Semana de Kiel 2007

El cuarto diseño considerado es el rotor Flettner . Se trata de un gran cilindro montado verticalmente en la cubierta del barco y que gira mecánicamente. El efecto de esta área giratoria en contacto con el viento que la rodea crea un empuje que se utiliza para propulsar el barco. Los rotores Flettner se inventaron en la década de 1920 y desde entonces su uso ha sido limitado. En 2010, un buque de carga de 10 000 TPM fue equipado con cuatro rotores Flettner para evaluar su papel en el aumento de la eficiencia del combustible. Desde entonces, varios buques de carga y un ferry de pasajeros han sido equipados con rotores.

El único parámetro del rotor Flettner que requiere control es su velocidad de rotación, lo que significa que este método de propulsión eólica requiere muy poca intervención del operador. En comparación con las velas de cometa, los rotores Flettner suelen ofrecer considerables ventajas en eficiencia si se compara el tamaño de una vela o cometa con el tamaño del rotor y las condiciones de viento predominantes. [ 13 ]

Algunos ejemplos de instalaciones de rotores Flettner en 2018 incluyen  :

  • El ferry de cruceros Viking Grace se convirtió en el primer buque de pasajeros con un rotor. [ 14 ]
  • El buque tanque de graneles líquidos Maersk Pelican fue reacondicionado con dos rotores. [ 15 ] [ 16 ]
  • El buque granelero ultramax MV Afros recibió cuatro rotores, que pueden desplazarse hacia un lado durante las operaciones portuarias. [ 17 ]

Implementación

Las mejoras en la eficiencia de estos tres mecanismos de asistencia a la propulsión suelen ser de alrededor del 15-20%, dependiendo del tamaño del sistema. En 2009, las compañías navieras se mostraban reacias a instalar equipos no probados. [ 18 ] En 2019, varias iniciativas estaban investigando la viabilidad de la propulsión eólica rentable para buques comerciales, incluyendo el concepto sueco Oceanbird para el uso de velas de ala, [ 19 ] el proyecto japonés Wind Challenger, [ 20 ] y varias asociaciones coordinadoras. [ 20 ]

Véase también

Buques con propulsión a vela (finales del siglo XX en adelante)

Tecnologías de propulsión

Referencias

  1. ↑ Furber, Sophia (21 de octubre de 2019). "El financiamiento global del transporte marítimo se desploma, pero los bancos griegos y franceses se mantienen a flote" . Recuperado el 20 de noviembre de 2020 .
  2. ↑ Halim, Ronald; Kirstein, Lucie; Merk, Olaf; Martinez, Luis (2018-06-29). "Vías de descarbonización para el transporte marítimo internacional: una evaluación del impacto de las políticas basada en modelos" . Sustainability . 10 (7): 2243. Bibcode : 2018Sust...10.2243H . doi : 10.3390/su10072243 . ISSN 2071-1050 . 
  3. ↑ Schinas, Orestis; Ross, Harm Hauke; Rossol, Tobias Daniel (2018-12-01). "Financiamiento de buques ecológicos a través de esquemas de crédito a la exportación" . Transportation Research Part D: Transport and Environment . 65 : 300–311 . Bibcode : 2018TRPD...65..300S . doi : 10.1016/j.trd.2018.08.013 . ISSN 1361-9209 . S2CID 116208589 .  
  4. ↑ Schinas, Orestis (2018), "Financiamiento de buques de tecnología innovadora" , Finanzas y gestión de riesgos para la logística internacional y la cadena de suministro , Elsevier, pp. 167–192 , doi : 10.1016/b978-0-12-813830-4.00007-1 , ISBN  978-0-12-813830-4, consultado el 20 de noviembre de 2020
  5. ↑ Schinas, Orestis; Metzger, Daniel (2019-04-01). "Un modelo de pago por ahorro para la promoción de tecnologías ecológicas en el transporte marítimo" . Transportation Research Part D: Transport and Environment . 69 : 184–195 . Bibcode : 2019TRPD...69..184S . doi : 10.1016/j.trd.2019.01.018 . ISSN 1361-9209 . S2CID 115879277 .  
  6. ↑ Metzger, Daniel; Schinas, Orestis (2019-12-01). "Opciones reales difusas y ahorros compartidos: evaluación de inversiones para tecnologías de transporte marítimo verde" . Transportation Research Part D: Transport and Environment . 77 : 1–10 . Bibcode : 2019TRPD...77....1M . doi : 10.1016/j.trd.2019.09.016 . ISSN 1361-9209 . S2CID 208839914 .  
  7. ↑ Wind Ship Development Corporation (1981). Propulsión eólica para buques de la marina mercante estadounidense . Washington, DC: Departamento de Comercio de los Estados Unidos. hdl : 2027/mdp.39015000478001 .
  8. ↑ Potter, Everett. "El Orient Express Corinthian, el yate de vela más grande del mundo, zarpa en octubre de 2026" . Forbes . Consultado el 28 de enero de 2026 .
  9. ↑ «VIDEO. Le plus grand Yacht à voile conçu les Chantiers de l'Atlantique est parti en essais mer» . actu.fr (en francés). 2025-12-10 . Consultado el 28 de enero de 2026 .
  10. ↑ Ronan (31 de enero de 2025). "Corintio, le plus grand voilier du monde en building aux chantiers de Saint-Nazaire" . Mers et Bateaux (en francés) . Consultado el 28 de enero de 2026 .
  11. ↑ Rizzuto, E. (2012). Transporte marítimo sostenible y explotación de los recursos marinos . Londres, Reino Unido: CRC Press.
  12. ↑ Konrad, John. (Abril de 2009). "Registro meteorológico de los marineros Vol. 53 N.° 1" . Departamento de Comercio de los Estados Unidos .
  13. ↑ Traut Michael (enero de 2014). "Contribución de la potencia propulsora de una cometa y un rotor Flettner en rutas marítimas seleccionadas". Applied Energy . 113 P=362–372.
  14. ↑ "Viking Line instala vela rotor en ferry de cruceros" . The Maritime Executive . 11 de abril de 2018. Consultado el 20 de noviembre de 2020 .
  15. ↑ "Las pruebas del rotor Flettner generan ahorros de combustible reales" . The Maritime Executive . 25 de octubre de 2019. Consultado el 20 de noviembre de 2020 .
  16. ↑ Kundu, Ankur (29 de enero de 2021). "Maersk Tankers vende su primer buque propulsado por viento" . The Maritime Executive . Consultado el 23 de julio de 2021 .
  17. ↑ Roker, Stephanie (14 de diciembre de 2018). "Granelero Ultramax equipado con motores eólicos; galardonado como Buque del Año 2018" . Dry Bulk . Consultado el 23 de julio de 2021 .
  18. ↑ "Registro meteorológico de los marineros, vol. 53, n.° 1, abril de 2009" . www.vos.noaa.gov . Consultado el 22 de agosto de 2023 .
  19. ↑ Levin, Tim. "Este concepto de buque de carga está propulsado por alas gigantescas y pretende reducir las emisiones en un 90%; echa un vistazo a 'Oceanbird'"." . Business Insider . Consultado el 08-10-2020 .
  20. 1 2 Spross, Jeff (26 de febrero de 2019). "Por qué los buques de carga podrían (literalmente) volver a navegar en alta mar" . The Week . Recuperado el 22 de agosto de 2023 .